Scenariusz zajęć

Autor: Mateusz Flacha, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Ćwiczymy pisanie równań kwas‑zasada

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

Podstawa programowa:

Zakres podstawowy

VI. Reakcje w roztworach wodnych. Uczeń:

5) pisze równania reakcji: zobojętniania, wytrącania osadów i wybranych soli z wodą w formie jonowej pełnej i skróconej.

Zakres rozszerzony

VI. Reakcje w roztworach wodnych. Uczeń:

9) pisze równania reakcji: zobojętniania, wytrącania osadów i wybranych soli z wodą w formie jonowej pełnej i skróconej.

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:

• wyjaśnia, czym jest kwas i zasada w teorii Brønsteda-Lowry’ego;

• wyjaśnia, czym jest substancja amfiprotyczna;

• pisze równanie kwas‑zasada wraz ze wskazaniem par sprzężonych;

• wyjaśnia, czym jest proces autodysocjacji i zapisuje odpowiednie równanie.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• gra edukacyjna;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika bateria.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w grupach;

• praca zbiorowa.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;

• rzutnik multimedialny;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Po wejściu do klasy uczniowie dzielą się na grupy w zależności od ułożenia ławek w klasie. Grupy dzielone są na dwie podgrupy, pierwsza z nich ma za zadanie wypisanie na kartce jak najwięcej pojęć związanych z kwasami, druga z zasadami. Nauczyciel dzieli tablicę na pół wpisując na środku połówek „kwasy”, „zasady”. Po wyznaczonym czasie grupy po kolei podają skojarzenia, a nauczyciel zapisuje te, które się jeszcze nie pojawiły. To zadanie ma pokazać, jak dużo istnieje sposobów definiowania tych pojęć.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Nauczyciel sprawdza, czy uczniowie potrafią podać definicję kwasów i zasad wg teorii duńskiego chemika Johannesa Brønsteda i brytyjskiego Martina Lowry’ego.

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

Faza realizacyjna:

1. Uczniowie zapoznają się  z treściami w e‑materiale w sekcji „przeczytaj” dotyczącymi teorii Brønsteda-Lowry’ego, po czym konfrontują swoją wypowiedź w fazie wstępnej i ewentualnie korygują, podając na forum klasy poprawną definicję kwasów i zasad wg teorii Brønsteda-Lowry’ego – kwasem jest każdy związek lub jon zdolny do oddania jonu wodoru (protonu); zasadą jest związek lub jon zdolny do przyjęcia jonu wodoru (protonu). Uczniowie dokonują zapisu w zeszytach.

2. Chętny uczeń zapisuje ponadto ogólne równanie dysocjacji kwasu, równanie przyjęcia protonu przez zasadę oraz równanie reakcji pomiędzy kwasem a  zasadą oraz zaznacza sprzężone pary kwas‑zasada.

• ${\mathrm{HA\rightleftarrows H}}^{+}+{\mathrm{A}}^{-}$

  gdzie:
  $\mathrm{HA}$ – kwas (donor protonu);
  ${\text{H}}^{+}$ – proton;
  ${\mathrm{A}}^{-}$ – zasada (akceptor protonu).

• ${\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{B}\rightleftarrows {\mathrm{BH}}^{+}$

  gdzie:
  ${\text{H}}^{+}$ – proton;
  $\mathrm{B}$ – zasada;
  ${\text{BH}}^{+}$ – kwas (donor protonu).

• $\underset{\underset{\mathrm{kwas} 1}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}} }{\mathrm{H}A} +\underset{\underset{\mathrm{zasada} 2}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}} }{B}\rightleftarrows \underset{\underset{\mathrm{kwas} 2}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}}}{B{\mathrm{H}}^{+}}+\underset{\underset{\mathrm{zasada} 1}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}}}{A^{-}}$

3. Nauczyciel zwraca uwagę, że reakcja pomiędzy kwasem a zasadą jest reakcją protolityczną. W reakcji tej następuje transfer protonu i powstają dwie pary sprzężonych kwasów i zasad.

4. Chętny uczeń zapisuje równanie reakcji z wodą dla $\mathrm{HCl}$, wskazanie kwasu, zasady oraz sprzężonych par. Kolejny uczeń wykonuje analogiczne zadanie dla ${\text{NH}}_3$. 

• $\underset{\underset{\mathrm{kwas} 1}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}} }{\mathrm{HCl}} +\underset{\underset{\mathrm{zasada} 2}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}} }{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}\to \underset{\underset{\mathrm{kwas} 2}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}}}{{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}}+\underset{\underset{\mathrm{zasada} 1}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}}}{{\mathrm{Cl}}^{-}}$

• $\underset{\underset{\mathrm{kwas} 1}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}} }{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}} +\underset{\underset{\mathrm{zasada} 2}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}} }{{\mathrm{NH}}_3}\rightleftarrows \underset{\underset{\mathrm{kwas} 2}{\mathrm{donor} {\mathrm{H}}^{+}}}{{{\mathrm{NH}}_4}^{+}}+\underset{\underset{\mathrm{zasada} 1}{\mathrm{akceptor} {\mathrm{H}}^{+}}}{{\mathrm{OH}}^{-}}$

5. Nauczyciel zwraca uwagę na to, że w pierwszym przypadku woda pełni funkcję zasady, a w drugim kwasu, a takie substancje nazywamy amfiprotycznymi oraz podaje odpowiednią notatkę do zeszytu.

6. Nauczyciel wybiera jednego z uczniów, który zapisuje równanie reakcji cząsteczki wody z drugą cząsteczką wody. Uczeń podpisuje również kwas i zasadę oraz zaznacza sprzężone pary. Nauczyciel informuje uczniów, że proces ten zachodzi w bardzo niewielkim stopniu i jest nazywany autodysocjacją wody.

7. Nauczyciel poleca uczniom samodzielną pracę z grą edukacyjną.

8. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie na planszy z narysowaną baterią i zaznaczonymi poziomami jej naładowania, np. co 5‑10% zaznaczają samoprzylepnymi karteczkami, 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?

Praca domowa:

1. Określ, czy dane indywiduum chemiczne może pełnić rolę tylko kwasu Brønsteda- Lowry’ego, tylko zasady Brønsteda- Lowry’ego, czy jest substancją amfiprotyczną: ${\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{HNO}}_3$, ${\text{NH}}_4^{+}$, ${\text{HS}}^{-}$, ${\text{SO}}_4^{2-}$.  Uzasadnij swoją odpowiedź pisząc odpowiednia równania reakcji z wodą zgodnie z teorią Brønsteda- Lowry’ego.

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

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Gra edukacyjna może być wykorzystana przez uczniów w fazie przygotowywania się do lekcji czy pracy kontrolnej. Nauczyciel medium może wykorzystać w fazie podsumowującej lekcję.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje planszę z narysowaną baterią i zaznaczonymi poziomami jej naładowania, np. co 5‑10% do oceny stopnia opanowania zagadnień oraz samoprzylepne karteczki dla uczniów.

2. Źródło: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej 1, Warszawa 2013, wyd. 6