Scenariusz zajęć

Autor: Elżbieta Korzeniak, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Badania właściwości fizyko‑chemicznych wodorków

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

Podstawa programowa:

Zakres podstawowy

Cele kształcenia – wymagania ogólne

I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń:

2) ocenia wiarygodność uzyskanych danych.

Cele kształcenia – wymagania szczegółowe

VII. Systematyka związków nieorganicznych. Uczeń:

6) klasyfikuje wodorki ze względu na ich charakter chemiczny (kwasowy, zasadowy i obojętny); wnioskuje o charakterze chemicznym wodorku na podstawie wyników doświadczenia; pisze odpowiednie równania reakcji potwierdzające charakter chemiczny wodorków; opisuje typowe właściwości chemiczne wodorków pierwiastków 17. grupy, w tym ich zachowanie wobec wody i zasad.

Zakres rozszerzony

VII. Systematyka związków nieorganicznych. Uczeń:

6) klasyfikuje wodorki ze względu na ich charakter chemiczny (kwasowy, zasadowy i obojętny); projektuje i przeprowadza doświadczenie, którego przebieg pozwoli wykazać charakter chemiczny wodorku; wnioskuje o charakterze chemicznym wodorku na podstawie wyników doświadczenia; pisze odpowiednie równania reakcji potwierdzające charakter chemiczny wodorków; opisuje typowe właściwości chemiczne wodorków pierwiastków 17. grupy, w tym ich zachowanie wobec wody i zasad.

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:

• opisuje właściwości fizyczne i właściwości chemiczne wodorków;

• bada zachowanie się wodorków wobec wody;

• określa charakter chemiczny (kwasowy, zasadowy, obojętny) wodorków;

• określa zależność temperatury topnienia i wrzenia od rodzaju wiązania chemicznego w wodorkach oraz oddziaływań międzycząsteczkowych.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• burza mózgów;

• ćwiczenia uczniowskie;

• analiza materiału źródłowego;

• eksperyment chemiczny;

• wirtualne laboratorium;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w grupach;

• praca zbiorowa.

Środki dydaktyczne:

• Komputer z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu/ smartfony, tablety;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda,

• rzutnik multimedialny;

• aplikacja Mentimeter.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wyświetla na tablicy multimedialnej zdjęcia z wybuchem wulkanu, piecyk gazowy z zastosowaniem gazu ziemnego, opakowanie sody amoniakalnej – jako przykłady wodorków z otoczenia człowieka. Zadaje uczniom pytanie: Z jakimi związkami chemicznymi kojarzą się uczniom te zdjęcia?

2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół wodorków. Nauczyciel może wykorzystać aplikację Mentimeter z zastosowaniem smartfonów/tabletów.

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

4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.

Faza realizacyjna:

1. Eksperymenty chemiczne zostaną przeprowadzone zgodnie z instrukcją zamieszczoną w materiale pomocniczym. Nauczyciel dzieli uczniów na grupy trzy-/czteroosobowe, rozdaje karty pracy, odpowiedni sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie samodzielnie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany podczas eksperymentu, zapisują odpowiednie równanie reakcji, wyciągają wnioski, wszystko zapisują w kartach pracy. Nauczyciel monitoruje przebieg pracy uczniów. Liderzy grup prezentują efekty pracy na forum klasy. Nauczyciel weryfikuje pod względem merytorycznym wypowiedzi i ewentualnie wyjaśnia niezrozumiałe kwestie. Zamiast eksperymentów, uczniowie mogą pracować z wykorzystaniem wirtualnego laboratorium i badać właściwości fizyko‑chemiczne wodorków.

2. Podopieczni dyskutują o zależności właściwości fizycznych i chemicznych od wiązań chemicznych w wodorkach i oddziaływań międzycząsteczkowych.

3. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając przykładowe pytania: co to są wodorki? Podaj przykłady wodorków z otoczenia człowieka. Jakie właściwości fizyczne mają wodorki? Jakie właściwości chemiczne mają wodorki? Jakie produkty otrzymamy w reakcji wodorku sodu z wodą? Jakie wodorki nazywamy kowalencyjnymi?

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

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Czego dziś się nauczyłem/łam...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia zawarte w emateriale z sekcji „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Wirtualne laboratorium może być wykorzystane przez uczniów podczas wykonywania zadania domowego czy podczas przygotowywania się do sprawdzianu oraz wykorzystane przez uczniów nieobecnych na lekcji w celu uzupełnienia swoich braków.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

• Co to są wodorki?

• Podaj przykłady wodorków z otoczenia człowieka.

• Jakie właściwości fizyczne mają wodorki?

• Jakie właściwości chemiczne mają wodorki?

• Jakie produkty otrzymamy w reakcji wodorku sodu z wodą?

• Jakie wodorki nazywamy kowalencyjnymi?

1. Karty charakterystyki wodorków.

2. Instrukcja doświadczeń.

3. Doświadczenie nr 1: właściwości fizyczne wodorków.
   W trakcie tego doświadczenia uczeń ma za zadanie określić właściwości fizyczne (stan skupienia, kolor) i zapach pięciu związków wodoru z innymi pierwiastkami.

   Szkło i sprzęt laboratoryjny: probówki z korkami, statyw do probówek.

   Odczynniki chemiczne:

• Wodorku wapnia – odczynnik komercyjny,

• Metanu – otrzymywany poprzez stapianie wodorotlenku sodu z octanem sodu,

• Amoniak – otrzymywany poprzez podgrzewanie 25% wodnego roztworu amoniaku lub poprzez hydrolizę zasadową formamidu

• Siarkowodór – otrzymywany poprzez działanie rozcieńczonym kwasem siarkowym (VI) na stały siarczek sodu lub poprzez hydrolizę tioacetamidu

• Chlorowodór – otrzymywany poprzez podgrzanie 37% kwasu solnego lub działanie stężonym kwasem siarkowym(VI) na stały chlorek sodu. Alternatywnie poprzez reakcję dowolnego chlorku kwasowego (np. ${\text{NbCl}}_5$, ${\text{CH}}_3\text{COCl}$ z wodą)

  Można przygotować zestaw gazowych substratów w probówkach ze szczelnym zamknięciem.

  Zadania:

• Określenie stanu skupienia – obserwacja wzrokowa.

• Określenie właściwości gazów – WYKONYWANE POD WYCIĄGIEM! Proponowane w postaci pokazu dla grupy uczniowskiej, w celu uniknięcia wprowadzenia mieszaniny uciążliwych zapachów - zwłaszcza siarkowodoru.

• OSTRZEŻENIE: Siarkowodór jest gazem silnie trującym, niebezpieczny jest zjawisko akomodacji (przyzwyczajenia) się do uciążliwego zapachu wskutek odwracalnego blokowania receptorów węchu, przez co osoba narażona na ${\text{H}}_2\text{S}$ może nie wyczuwać jego zapachu.

4. Doświadczenie nr 2: właściwości chemiczne wodorków.

   Szkło i sprzęt laboratoryjny: probówki z korkami, pipety, krystalizatory.

   Odczynniki chemiczne: woda destylowana, wodorek wapnia, metan, siarkowodór, chlorowodór, amoniak, uniwersalny papierek wskaźnikowy.

   Reakcja z wodą:

• Do probówki z ${\text{CaH}}_2$ wprowadzić ostrożnie niewielką ilość wody, przeprowadzić próbę palności wydzielającego się gazu.

• Do krystalizatora zawierającego wodę destylowaną wstawić odwróconą i zatkaną probówkę z gazem, otworzyć pod wodą i obserwować poziom wody w probówce.

• Sprawdzić odczyn roztworu za pomocą papierka wskaźnikowego.

• W opracowaniu wyników podać tablicowe wartości rozpuszczalności związków (z wyjątkiem ${\text{CaH}}_2$) w wodzie.

5. Doświadczenie nr 3: właściwości chemiczne roztworów wodnych wodorków.

   Szkło i sprzęt laboratoryjny: probówki, pipety, statyw do probówek.

   Odczynniki chemiczne: otrzymane roztwory wodne wodorków, metan, wodny roztwór $\text{NaOH}$, wodny roztwór ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$.

   Zadania:

• Otrzymane roztwory wodne wodorków podzielić na dwie części (z wyjątkiem ${\text{CH}}_4$, który nie rozpuszcza się w wodzie).

• Do jednej części wprowadzić wodny roztwór $\text{NaOH}$.

• Do drugiej części wprowadzić wodny roztwór ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$.

• Obserwuj zmiany.

6. Karty pracy ucznia: