Temat: Reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne – reakcja utleniania i spalania

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa

Szkoła podstawowa. Chemia.

III. Reakcje chemiczne. Uczeń:

4) definiuje pojęcia: reakcje egzotermiczne i reakcje endotermiczne; podaje przykłady takich reakcji.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń wyjaśnia, na czym polega proces utleniania i spalania

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w języku ojczystym;

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• jakie efekty mogą towarzyszyć reakcjom chemicznym;

• co odróżnia spalanie od innych reakcji redox;

• wymieniać przykłady utleniania, a w tym spalania, z życia codziennego i otoczenia człowieka.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• komputery z dostępem do internetu, ewentualnie tablety;

• e‑podręcznik;

• tablica interaktywna, tablety/komputery;

• metodnik lub kartki zielone, żółte i czerwone;

• arkusze papieru, mazaki, glutaki.

Przebieg lekcji

Faza wstępna

1. Nauczyciel rozdaje uczniom metodniki lub kartki w trzech kolorach: zielonym, żółtym i czerwonym do zastosowania w pracy techniką świateł drogowych. Przedstawia cele lekcji sformułowane w języku ucznia na prezentacji multimedialnej oraz omawia kryteria sukcesu (może przesłać uczniom cele lekcji i kryteria sukcesu pocztą elektroniczną lub zamieścić je np. na Facebooku, dzięki czemu uczniowie będą mogli prowadzić ich portfolio).

2. Prowadzący wspólnie z uczniami ustala – na podstawie wcześniej zaprezentowanych celów lekcji – co będzie jej tematem, po czym zapisuje go na tablicy interaktywnej/tablicy kredowej. Uczniowie przepisują temat do zeszytu.

3. BHP – przed przystąpieniem do eksperymentów uczniowie zapoznają się z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcji. Nauczyciel wskazuje na konieczność zachowania ostrożności w pracy z nimi.

Faza realizacyjna

1. Nauczyciel dzieli uczniów na grupy, rozdaje karty pracy i odwołuje ich do podręcznika książkowego, abstraktu oraz internetu z prośbą, by odpowiedzieli na pytanie „Jakie efekty mogą towarzyszyć reakcjom chemicznym?”. Uczniowie wypisują w kartach pracy informacje przydatne do udzielenia odpowiedzi. Po zakończonej pracy grupy prezentują swoje spostrzeżenia. Nauczyciel podsumowuje działania uczniów i ewentualnie uzupełnia wiadomości.

2. Nauczyciel informuje uczniów, że obejrzą film „Spalanie magnezu w tlenie” (informacja w komentarzu metodycznym). Zanim to nastąpi, mają sformułować pytanie badawcze oraz hipotezy i zanotować je w dzienniku obserwacji w abstrakcie, przygotowanych wcześniej przez nauczyciela kartach pracy lub w zeszytach. Po projekcji nauczyciel pyta uczniów, co zaobserwowali – po wspólnym ustaleniu obserwacji i wniosków notują je we wskazanym miejscu.

3. W odniesieniu do filmu „Spalanie magnezu w tlenie” nauczyciel zadaje uczniom pytanie: „Jakie efekty towarzyszyły spalaniu?”, inicjując dyskusję. Prosi o zdefiniowanie reakcji spalania, po czym wyświetla na prezentacji multimedialnej wyjaśnienie pojęcia „spalanie”.

4. Prowadzący zajęcia przedstawia w prezentacji multimedialnej obrazy, np. ze zjawiskiem rdzy, lub pokazuje różne rekwizyty. Uczniowie poznali już proces rdzewienia – w celu przypomnienia im wiadomości nauczyciel zadaje pytania, np. jakie warunki muszą zostać spełnione, by ten proces zaszedł, co mu towarzyszy, jak się ten proces nazywa, jak można go zdefiniować – trwa dyskusja. W jej podsumowaniu nauczyciel wyświetla wyjaśnienie pojęcia „utlenianie”.

5. Nauczyciel dzieli uczniów na grupy, rozdaje arkusze papieru i mazaki. Prosi o wypisanie, co odróżnia reakcję spalania od innych reakcji utleniania. Po zakończonej pracy liderzy grup z zastosowaniem techniki gadająca ściana omawiają efekty działań. Nauczyciel podsumowuje ten etap zajęć.

6. Nauczyciel podaje różne przykłady reakcji chemicznych (spalania i utleniania) i prosi chętnych o zapisywanie równań chemicznych tych reakcji za pomocą symboli i wzorów związków chemicznych, łącznie z bilansowaniem równań, np. rdzewienie żelaza, spalanie magnezu, spalanie siarki, utlenianie tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI), utlenianie sodu, spalanie wodoru w tlenie. Pozostali dokonują zapisów w zeszytach.

7. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń interaktywnych – praca indywidualna.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdań:

   • Dziś nauczyłem się…

   • Zrozumiałem, że…

   • Zaskoczyło mnie…

   • Dowiedziałem się…

   W celu przeprowadzenia podsumowania może posłużyć się tablicą interaktywną w abstrakcie lub polecić uczniom pracę z nią

Praca domowa

1. Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

2. Wykonaj w domu notatkę z lekcji metodą sketchnotingu.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Exergonic and endoenergetic reactions – oxidation and combustion

All chemical reactions are accompanied by an energy effect. Under this concept, we mean the emission of energy into the environment or its uptake by reacting substances. During the conversion of substrates into products, the system may give energy in various forms to the environment – in the form of heat, light, work or even electricity. The same type of energy during other chemical changes can be absorbed by reacting substrates. Whether energy will be released during the reaction or whether energy is consumed depends on the substances reacting with each other.

It may be surprising that regardless of whether substances react with one another or emit energy, each chemical conversion requires a certain amount of energy, without which it cannot be initiated. Before using the heat released during the reaction of carbon with oxygen (coal burning), you need to provide the substrate with the right amount of energy. After initiation, the reaction (combustion) proceeds spontaneously. This is also the case when motor vehicles move. Neither petrol nor diesel fuel is immediately ignited in the presence of oxygen from the air. What is needed is an additional factor (energy) that would initiate this reaction. In gasoline engines it is an electric spark, while in diesel engines – compression (volume reduction) and fuel heating. These impulses initiate the reaction of fuel with oxygen, which occurs with the release of energy.

All reactions differ in the amount of energy required to initiate them. There are changes that only a small amount of energy is needed to initiate, such as a slight shock, as in the case of substances contained in explosives. Some, however, need more energy to initiate the conversion of substrates into products.

During oxidation, the atom passes from a lower level of oxidation to a higher one (which is equivalent to electron donation). In practice, a given reaction is called oxidation when the increase in the oxidation state concerns a compound or chemical element being the main subject of the reaction. This name is contractual since each oxidation reaction must be accompanied by a reduction reaction. In total, this process is called the redox reaction. As a electron acceptor, a chemical compound (oxidizer) or a positive electrode (anode) may be used. The process of combining substances with oxygen can occur slowly. An example of such a process is the oxidation of iron to iron(III) oxide, which is the main component of rust: steel or iron parts of various objects rust gradually, with no visible energy effects.

 Combining the substance with oxygen can also take place very quickly, with the release of energy in the form of a large amount of heat and light. In this case, combustion occurs. The Combustion reaction is a reaction with oxygen, that proceeds relatively quickly, in a rapid manner; it is accompanied by thermal, light and sometimes even sound effects. Combustion takes place when the entire mass of the combusted substance is oxidized. It occurs when not only there is no smoke or inflammable substances in the ash, but also some of the fuel in the form of steam does not escape.

Conclusion: combustion is also oxidation, while not every oxidation is combustion.

• All chemical reactions, in order to start, require a certain amount of energy. Every chemical change needs a different amount of this energy.

• Due to energy effects, we divide chemical reactions into exergonic and endoenergetic.

• Exergonic reactions are chemical changes during which energy from the reaction system is released into the environment in the form of heat, light or work.