Scenariusz zajęć

Autor: Amanda Gałkowska, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Zachowanie alkoholi pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych wobec takich utleniaczy jak $\mathrm{CuO}$ i dichromian(VI) potasu w środowisku kwasowym.

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

XIV. Hydroksylowe pochodne węglowodorów − alkohole i fenole. Uczeń:

5) opisuje zachowanie: alkoholi pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych wobec utleniaczy (np. $\mathrm{CuO}$ lub ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7/{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$); projektuje i przeprowadza doświadczenie, którego przebieg pozwoli odróżnić alkohol trzeciorzędowy od alkoholu pierwszo- i drugorzędowego; pisze odpowiednie równania reakcji.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne

Uczeń:

• bada zachowanie alkoholi pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych wobec tlenku miedzi(II) i ogrzewania;

• bada zachowanie alkoholi pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych wobec dichromianu(VI) potasu w środowisku kwasu siarkowego(VI);

• pisze odpowiednie równanie reakcji chemicznych.

Strategie nauczania:

• problemowa;

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• eksperyment chemiczny;

• ćwiczenia uczniowskie;

• analiza materiału źródłowego;

• dyskusja dydaktyczna;

• wirtualne laboratorium;

• bateria;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• rzutnik multimedialny;

• tablica interaktywna/tablica i kreda, pisak.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel przedstawia uczniom wybrane wzory półstrukturalne trzech alkoholi o różnej rzędowości. Uczniowie określają ich rzędowość i odpowiadają na pytanie, czy ulegają reakcji utleniania. Jeśli tak, to przewidują, do jakich związków organicznych zostaną one utlenione.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają się udzielić odpowiedzi na pytanie: „Czy moc utleniacza (słaby/silny) wpływa na rodzaj produktu utleniania danego alkoholu, biorąc pod uwagę jego rzędowość?”.

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

Faza realizacyjna:

1. Eksperyment chemiczny – „Utlenianie etanolu za pomocą łagodnego i silnego utleniacza” (wg instrukcji w materiałach pomocniczych). Nauczyciel dzieli losowo uczniów na dwie grupy zadaniowe:

• I grupa – utlenianie etanolu za pomocą łagodnego utleniacza;

• II grupa - utlenianie etanolu za pomocą silnego utleniacza. (Grup roboczych może być więcej). Rozdaje karty pracy. Uczniowie dobierają odpowiednie szkło i sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne ze stołu laboratoryjnego.
  Uczniowie samodzielnie formułują pytanie badawcze i hipotezę, rysują schemat doświadczenia; wykonują kolejno czynności podane w instrukcji (patrz materiały pomocnicze), obserwują zmiany podczas eksperymentu, zapisują równanie reakcji chemicznej, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Następnie, na forum całej klasy, liderzy prezentują efekty pracy grupowej. Pozostali uczniowie i nauczyciel weryfikują pod względem merytorycznym zaprezentowane przez uczniów efekty pracy. Równania reakcji chemicznych uczniowie zapisują na tablicy celem sprawdzenia poprawności zapisu. Powrót do fazy wstępnej i porównanie wypowiedzi uczniów na początku lekcji i po przeprowadzonym eksperymencie. Nauczyciel wyjaśnia niezrozumiałe kwestie.

3. Nauczyciel losowo dzieli uczniów na kilka grup. Uczniowie w grupach losują cyfrę, która informuje ich o liczbie atomów węgla, z których będzie zbudowany alkohol drugorzędowy. Zadaniem uczniów będzie wykonać prezentacji multimedialnej, w której zawarte będą równania reakcji chemicznych wybranego alkoholu z tlenkiem miedzi(II) i ogrzaniu oraz dichromianem(VI) potasu w środowisku kwasowym. Liderzy grup przedstawiają wyniki na forum klasy. Pozostali uczniowie i nauczyciel weryfikują poprawność merytoryczną zapisów równań reakcji chemicznych.

4. Wirtualne laboratorium – praca w parach. Uczestnicy zajęć zapoznają się z medium bazowym. Wykonują polecenie do medium bazowego.

5. Uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Uczniowie wykonują zadania. Nauczyciel może wyświetlić treść poleceń na tablicy multimedialnej. Po każdym przeczytanym poleceniu nauczyciel daje uczniom określony czas na zastanowienie się, a następnie chętny uczeń z danej pary udziela odpowiedzi/prezentuje rozwiązanie na tablicy. Pozostali uczniowie ustosunkowują się do niej, proponując ewentualnie swoje pomysły. Nauczyciel w razie potrzeby koryguje odpowiedzi, dopowiada istotne informacje, udziela uczniom informacji zwrotnej. Jeżeli uczniowie nie zdążą wykonać wszystkich ćwiczeń podczas lekcji, pozostałe wykonają w ramach pracy domowej.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie na planszy z narysowaną baterią i zaznaczonymi poziomami jej naładowania, np. co 5‑10% zaznaczają cenkami w jakim stopniu opanowali zagadnienia wynikające z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji. W przypadku, gdy bateria nie jest naładowana w 100%, zastanawiają się, w jaki sposób podnieść swój poziom posiadanej wiedzy.

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio:

• Przypomniałem sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Czego się nauczyłam/nauczyłem...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się”, których nie zdążyli wykonać na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Wirtualne laboratorium może zostać wykorzystane podczas przygotowywania się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w razie nieobecności ucznia na lekcji.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje na arkuszu papieru baterię ze skalą, cenki; kalkulator, tablicę logarytmiczną.

2. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów. Pyta:

• Jaką barwę posiada dichromian(VI) potasu?

• Jaką barwę posiada siarczan(VI) chromu(III)?

• Jaki produkt otrzymujemy z alkoholu pierwszorzędowego pod wpływem łagodnego utleniacza?

• Co jest produktem reakcji alkoholu drugorzędowy pod wpływem łagodnego utleniacza?

• Do jakich związków organicznych utleniają się alkohole pierwszorzędowe pod wpływem dichromianu(VI) potasu w środowisku kwasu siarkowego(VI)?

3. Doświadczenie chemiczne: „Utlenianie etanolu za pomocą łagodnego i silnego utleniacza”.

Sprzęt i szkło laboratoryjne: probówki, statyw na probówek, szczypce metalowe, palnik spirytusowy, zapałki/zapalniczka.

Odczynniki chemiczne: etanol, drut miedziany, dichromian(VI) potasu, stężony kwas siarkowy(VI).

Instrukcja wykonania doświadczenia I – „Utlenianie etanolu za pomocą łagodnego utleniacza”:

• Do probówki wlej kilka cmIndeks górny 3³ etanolu i wstaw ją do statywu na probówki.

• Drut miedziany umieść w szczypcach metalowych i ogrzej w płomieniu palnika spirytusowego (aż do czerwoności).

• Obserwuj wygląd drutu miedzianego po ostygnięciu.

• Drut miedziany ponownie ogrzej w płomieniu palnika spirytusowego.

• Rozżarzony drut zanurz w probówce z etanolem.

• Porównaj wygląd drutu miedzianego po wyciągnięciu z roztworu.

• Delikatnie sprawdź zapach powstałego produktu reakcji i porównaj go z zapachem etanolu.

Instrukcja wykonania doświadczenia II - „Utlenianie etanolu za pomocą silnego utleniacza”:

• Do probówki wlej 3 cmIndeks górny 3³ etanolu.

• Dodaj dwie krople roztworu dichromianu(VI) potasu.

• Wprowadź kroplę stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI).

• Delikatnie sprawdź zapach powstałego produktu reakcji i porównaj go z zapachem etanolu.

4. Karty charakterystyk substancji chemicznych.

5. Karta pracy ucznia: