Во ФГОС обозначено, что «метапредметные результаты включают в себя основные универсальные учебные действия (УУД), которые составляют основу ключевых компетенций школьников». Именно сформированность УУД обеспечивает готовность обучающегося к освоению новых знаний, поиску путей решения проблем в различных ситуациях, его способность к самоорганизации, сотрудничеству и коммуникации. «Чтобы выявить мотивацию к обучению, определить ценностные установки, целесообразно воспользоваться социологическими методами: наблюдение, работа с документальными источниками, анкетирование и др.». Измерить и оценить метапредметные результаты можно при помощи таких инновационных средств, как контекстные задачи, кейсы, проект, исследование, проектная задача и др.

К контекстным относят задачи, содержание которых отражает ситуации, часто встречающиеся в реальной бытовой, производственной, общественной жизни. Основной единицей их содержания является проблема. Контекст создает условия для использования имеющихся у учащихся теоретических знаний, оказывает влияние на интерпретацию полученных результатов.

Наибольшее количество представленных в современной методической литературе контекстных задач основано на двух подходах: историческом и практико-ориентированном.

Опыт работы учителя показал, что у учащихся большой интерес вызывают вопросы о применении химических соединений в их будущей профессиональной деятельности, влиянии различных веществ на здоровье человека, возникновении экологических проблем.

При разработке контекстных задач следует учитывать следующие принципы:

• актуальность (задачи должны иметь прикладной характер, быть личностно значимыми для учащихся);
• доступность для выполнения (содержание задач должно быть в рамках программного материала).

Ситуация, описанная в задании, предназначена для комплексной проверки уровня подготовленности школьника, так как оцениваются не изолированные знания, а интегрированные качества личности, уровень развития ключевых компетенций школьников на основе знаниевой базы, которая заложена в образовательный стандарт. Контекстные задачи должны быть интересны ученику и не содержать подсказку, направленную на решение поставленной проблемы.

Ниже приведены контекстные задачи, которые можно рекомендовать для выявления метапредметных результатов и оценивания сформированности у учащихся универсальных учебных действий (профильный уровень).

Ко всем задачам приведены ответы и указания к решению.

Задача № 1

Вода может замерзнуть в трубопроводе при температуре +20 °C, если в этой воде присутствует метан (если быть точнее, из воды и метана образуется газовый гидрат). Молекулы метана «расталкивают» молекулы воды, так как занимают больший объем. Это приводит к понижению внутреннего давления воды и повышению температуры замерзания (Энциклопедия полезных знаний: http://98zp.blogspot.ru/2015/12/blog-post_11.html).

1. Определите формулу гидрата метана, если он содержит 9,7 % углерода по массе.
2. Как Вы думаете, может ли в природных условиях образоваться указанный гидрат?
3. Можно ли этот гидрат использовать в качестве топлива?

Задача № 2

По данным космических исследований, атмосфера Венеры в основном состоит из оксида углерода(IV) и азота. А также содержит некоторое незначительное количество кислорода, паров воды и сернистого газа. На планете присутствуют облака из серной и азотной кислот. Температура венерианской атмосферы достигает примерно 400 °С, а атмосферное давление примерно в 92 раза больше, чем на Земле. В атмосфере постоянно возникают мощные электрические разряды.

Венера (утренняя звезда)

1. Какие химические реакции могут происходить в венерианском воздухе? И каким образом образуются облака из кислот?
2. Представим себе, что на поверхность Венеры опустился венероход, который сумел доставить на Землю образцы венерианского грунта. Могут ли среди образцов этого грунта быть минералы, напоминающие по своему составу земные: а) алмазы; б) графит; в) каменный уголь; г) мрамор; д) гранит; е) горный хрусталь; ж) самородное золото; з) магнитный железняк; и) пирит? Подтвердите свои выводы уравнениями химических реакций.

Задача № 3

Среди многочисленных химических элементов названия некоторых относятся к женскому роду. Два из таких элементов А и Б образуют соединение В красного цвета, встречающееся в природе. При действии на вещество В смеси двух кислот Х и У, взятых в соотношении 1 : 3, образуется раствор, содержащий кислоту Z в состав которой входит элемент А. При обжиге В в кислороде образуется простое вещество, состоящее из элемента Б. При действии концентрированного раствора кислоты Z на магний выделяется газ Г. Если пропустить Г через раствор нитрата двухвалентного металла (соль содержит 62,54 % металла), то в осадок выпадает вещество Д черного цвета.

1. Назовите неизвестные вещества и элементы. Приведите необходимые для этого расчеты.
2. Запишите уравнения всех реакций.
3. Как по-другому называется смесь кислот Х и У?

Задача № 4

У мочи в древности было много применений, которые, пожалуй, сейчас никому не придут в голову. Древние греки, заметив, что моча обладает ярко выраженными антисептическими свойствами, промывали ей раны и даже использовали в качестве ополаскивателя для рта. У древних римлян собранную мочу продавали в мастерские по пошиву одежды – ее использовали для очистки шерсти от грязи, а иногда и вымачивали в ней ткани перед окраской. Алхимики на протяжении многих веков пытались получить из нее золото. Отставной солдат Хенинг Бранд в 1669 году получил простое вещество, атомы которого входят в состав минеральных удобрений, путем нагревания мочи, песка и угля. В состав мочи входит вещество, называемое мочевиной. Мочевину можно синтезировать при нагревании углекислого газа и аммиака (в соотношении 1 : 2; с образованием воды) под давлением. В настоящее время мочевина иногда используется в качестве добавок к жевательным резинкам.

1. Напишите уравнение реакции получения мочевины, составьте ее структурную формулу.
2. С какой целью мочевина может добавляться в состав жевательных резинок? Ответ обоснуйте и приведите необходимые уравнения реакций.
3. Какое простое вещество было получено из мочи в 1669 году?
4. Что можно использовать в качестве сырья для получения этого вещества в настоящее время?

Задача № 5

Безопасное стекло было изобретено случайно. В 1903 году французский химик Эдуард Бенедиктус нечаянно уронил колбу, заполненную нитроцеллюлозой. Стекло треснуло, но не разлетелось на мелкие кусочки. Поняв, в чем дело, Бенедиктус изготовил первые лобовые стекла современного типа, чтобы уменьшить количество жертв автомобильных аварий.

1. Запишите уравнение реакции нитрования целлюлозы.
2. Рассчитайте массу тринитроцеллюлозы, полученной из 1 кг древесины, содержащей 40 % целлюлозы с выходом 56 %.
3. Рассчитайте объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг нитроцеллюлозы.

Задача № 6

Исследователи полагают, что первые украшения и предметы из серебра появились в древнем Египте. Произошло это примерно в 500 году нашей эры. Серебро не встречается в идеально чистом виде в природе, поэтому оно очень ценилось людьми в древности. Даже золото порой было менее ценным в глазах наших предков. Более того, серебру придавали символическое, а также магическое значение. Считалось, что оно обладает некой неземной силой.

Антикварные серебряные украшения

Если у вас почернели столовые приборы из серебра, их можно легко очистить. Для этого нужно сложить их в емкость, в которой на дне будет находиться алюминиевая фольга. Поверх приборов насыпать до трех столовых ложек пищевой соды, снова положить пищевую фольгу и залить емкость кипятком. Через пятнадцать минут следует промыть приборы проточной водой, и снова их использовать в быту. Так можно почистить столовые приборы в домашних условиях.

1. Напишите уравнение реакции почернения серебра.
2. Почему применяется алюминиевая фольга?
3. Можно ли пищевую соду заменить на поваренную соль?
4. Приведите итоговое уравнение реакции, отражающее процесс восстановления столовых приборов.

Задача № 7

История знает немало примеров, когда в силу острой необходимости рождались новые оригинальные подходы к решению давно существующих жизненно важных проблем. Так, после окончания Первой мировой войны в Германии, лишенной доступа к нефтяным источникам, назревал жесткий дефицит топлива, необходимого для функционирования мощной военной техники. Располагая значительными запасами ископаемого угля, Германия была вынуждена искать пути его превращения в жидкое топливо. Эта проблема была успешно решена усилиями превосходных химиков, из которых прежде всего следует упомянуть Франца Фишера, директора Института кайзера Вильгельма. В 1926 году была опубликована работа Ф. Фишера и Г. Тропша «О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обыкновенном давлении», в которой сообщалось, что при восстановлении водородом монооксида углерода при атмосферном давлении в присутствии различных катализаторов (железо–оксид цинка или кобальт– оксид хрома) при 270 °С получаются жидкие и даже твердые гомологи метана. Так возник знаменитый синтез углеводородов, называемый с тех пор синтезом Фишера–Тропша. Смесь CO и H2 в различных соотношениях, называемая синтез-газом, легко может быть получена как из угля, так и из любого другого углеродсодержащего сырья. Получение алканов по методу Фишера–Тропша протекает на кобальтовом катализаторе по схеме:

СО + Н2 → CnH2n+2 + Н2О.

Оксид углерода(II) и водород в объемном соотношении 1 : 1 ввели в реакцию при 180 °С, при этом образовалась смесь метана, этана и пропана в молярном соотношении 3 : 2 : 2.

1. Вычислите, во сколько раз изменилось общее давление в системе, если синтез проходил при неизменных температуре и объеме, и при этом прореагировало 10 % СО.
2. Какие еще вещества могут образоваться в данном процессе?

Задача № 8

«Об этом сильнейшем моющем и отбеливающем средстве я слышала от дореволюционных старушек. Найти его в готовом виде не удастся. Не спрашивайте жавелевую воду в аптеке – вас засмеют. Хотя название ее напоминает одеколон, в парфюмерных магазинах (не говоря уж о хозяйственных) о ней тоже ничего не слыхали.

Рецепт жавелевой воды я отыскала в старинной английской книге. Вот он: фунт (примерно 450 г) соды, пинта (примерно 570 мл) кипятка, полфунта хлорной извести, 2 пинты воды.

Соду полагается насыпать в большую неметаллическую (стеклянную или керамическую) посудину и добавить кипящую воду, позаботившись, чтобы посуда не лопнула. Отдельно размешайте хлорную известь в холодной воде и дайте полчаса отстояться. Слейте чистую жидкость с осадка, соедините ее с раствором соды, перелейте в бутылку и держите в темном месте». (Н. Коноплева. «Химия и жизнь», 1991, № 6, стр. 67.)

1. Использование какой соды (кристаллической, кальцинированной, каустической, питьевой) предлагается в рецепте? Вывод подтвердите расчетами, учитывая, что растворимость Na2CO3 в воде при 20 °С составляет 21,8 г на 100 г воды.
2. Что может находиться в осадке после растворения хлорной извести?
3. Рассчитайте максимальный объем 1 М раствора тиосульфата натрия, необходимый для полного обесцвечивания йода, образующегося при добавлении 10 мл полученной «жавелевой воды» к избытку подкисленного раствора иодида калия. (Для удобства считайте, что плотность жавелевой воды составляет 1,00 г/мл, исходная хлорная известь растворилась полностью.)
4. Какой раствор исторически называют жавелевой водой? Как ее получают?

Задача № 9

Ранней весной ранним утром, когда температура окружающего воздуха была еще 0 °С, а давление 760 мм рт. ст., три товарища, прогуливая своих собак, увидели пустую бутылку на газоне. «Она пуста», – сказал один из них. «Нет, она полна до краев, и я знаю формулу вещества, которым она наполнена», – сказал другой. «Вы оба не правы», – сказал третий.

Пуста ли пустая бутылка?

1. Кто из товарищей, по вашему мнению, был прав (ответ обоснуйте)?
2. Рассчитайте количество вещества и число частиц, содержащихся в бутылке, если ее объем равен 0,7 дм3.
3. Рассчитайте молярную массу смеси газов, содержащихся в бутылке; объясните, почему такой расчет возможен.

Задача № 10

Врач и естествоиспытатель средневековья Парацельс, изучая взаимодействие металлов (железа и цинка) с раствором серной кислоты, получил газ, который назвал «горючий воздух». Впоследствии французский ученый Антуан Лавуазье получил этот газ при взаимодействии водяного пара с раскаленным железом.

1. Назовите неизвестный газ.
2. Запишите уравнения химических реакций, которые протекали в опытах этих ученых.
3. Вычислите объем газа, выделяющегося при взаимодействии 5,6 г железа с избытком разбавленного раствора серной кислоты?