Scenariusz zajęć

Autor: Amanda Gałkowska, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Jak w laboratorium otrzymać wodór?

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

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń:

8) projektuje i przeprowadza doświadczenia, w wyniku których można otrzymać wodór (reakcje aktywnych metali z wodą lub niektórych metali z niektórymi kwasami), 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:

• projektuje doświadczenia, w wyniku których można otrzymać wodór;

• ocenia, w jaki sposób zbierać powstający w doświadczeniu wodór;

• pisze i bilansuje równania reakcji chemicznych otrzymywania wodoru.

Strategie nauczania:

• problemowa;

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• eksperyment chemiczny;

• ćwiczenia uczniowskie;

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródłowego;

• okienko informacyjne;

• wirtualne laboratorium.

Formy pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w parach;

• 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 zadaje uczniom pytanie: Na ile wodór jest ważnym gospodarczo pierwiastkiem, by otrzymywać go na skalę przemysłową?

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

3. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów do pytania: Jakimi metodami można otrzymać wodór? Efektem powinno być podanie przez uczniów propozycji otrzymywania wodoru.

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

Faza realizacyjna:

1. Eksperyment chemiczny – „Otrzymywanie wodoru w reakcji glinu z kwasem chlorowodorowym i roztworem wodorotlenku sodu”. Nauczyciel dzieli losowo uczniów na grupy, rozdaje karty pracy. Uczniowie projektują doświadczenie, nauczyciel wspiera uczniów. Uczniowie samodzielnie formułują pytanie badawcze i hipotezę, wybierają odpowiednie szkło, sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne, a następnie wykonują kolejno czynności podane w instrukcji (patrz materiały pomocnicze), obserwują zmiany podczas eksperymentu, zapisują równania reakcji chemicznych, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Na forum całej klasy następuje weryfikacja pod względem merytorycznym zaprezentowanych przez chętnych/wybranych uczniów efektów pracy (przykłady zapisów obserwacji i wniosków w materiałach pomocniczych). Równania reakcji chemicznych w formie cząsteczkowej, jonowej i jonowej skróconej uczniowie zapisują na tablicy celem sprawdzenia poprawności zapisu. Nauczyciel wyjaśnia ewentualnie zaistniałe niezrozumiałe kwestie.

2. Nauczyciel losowo dzieli uczniów na pięć grup, rozdaje arkusze papieru, mazaki. Każda grupa ma za zadanie opracować jedną metodę otrzymywania wodoru na podstawie e‑materiału (grupa I – reakcje metali aktywnych z wodą; grupa II – reakcje chemiczne wodorków metali 1. i 2. grupy układu okresowego z wodą; grupa III – elektroliza; grupa IV – otrzymywanie wodoru na skalę przemysłową; grupa V – reakcje metali z kwasami. Liderzy grup przedstawiają efekty pracy na forum klasy, po czym proszą pozostałych uczniów o uzupełnienie innego przykładowego równania reakcji chemicznej. Nauczyciel weryfikuje poprawność merytoryczną wypowiedzi uczniów. Powrót do fazy wstępnej – konfrontacja informacji na temat metod otrzymywania wodoru.

3. Wirtualne laboratorium. Uczniowie w parach wykonują polecenie do medium bazowego (uczniowie przeprowadzają doświadczenia w wirtualnym laboratorium, a następnie uzupełniają dziennik laboratoryjny).

4. Nauczyciel zapisuje na tablicy przykłady pięciu par substratów, uczniowie oceniają czy dane substancje reagują ze sobą, po czym zapisują produkty i bilansują równania.

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

Faza podsumowująca:

1. Okienko informacyjne – forma indywidualnej twórczej notatki. Kartkę papieru w zeszycie uczniowie dzielą na cztery części (poziom, pion lub po przekątnej). W pierwsze okienko uczniowie wpisują hasło, które ich interesuje. W drugim okienku podają definicję danego terminu (z różnych źródeł). W trzecie okienko wpisują metaforyczne znaczenie wyrazu, żart językowy, rebus itp. Ostatnie może mieć formę scenki komiksowej, dialogu, karykatury z zastosowaniem interesującego uczniów terminu.

Praca domowa:

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

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Wirtualne laboratorium może być wykorzystane przez uczniów podczas wykonywania pracy domowej oraz podczas przygotowywania się do lekcji. Uczniowie nieobecni na lekcji mogą wykorzystać to narzędzie do uzupełnienia luk kompetencyjnych od strony praktycznej.

Materiały pomocnicze:

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

• Czy w reakcji cynku z kwasem siarkowym(VI) można otrzymać wodór?

• Jakie są produkty reakcji sodu z wodą?

• Czy miedź reaguje z wodą?

• Które metale w szeregu elektrochemicznym reagują z kwasem chlorowodorowym?

• Czy wodór możemy otrzymać w wyniku reakcji wodorku metalu z 1. lub 2. grupy układu okresowego z wodą?

2. Nauczyciel przygotowuje arkusze papieru A4, mazaki.

3. Doświadczenie: „Otrzymywanie wodoru w reakcji glinu z kwasem chlorowodorowym i wodnym roztworem wodorotlenku sodu”.

Szkło i sprzęt laboratoryjny: probówki, korki z rurkami szklanymi zakończonymi wężami gumowymi, dwa krystalizatory, łuczywo, łapa drewniana, zapałki

Odczynniki chemiczne: kwas chlorowodorowy (4 mol/dmIndeks górny 3³), wodny roztwór wodorotlenku sodu (2 mol/dmIndeks górny 3³), folia aluminiowa.

Instrukcja wykonania:

• Z folii aluminiowej zrób dwie kuleczki i wrzuć je do dwóch probówek.

• Do pierwszej probówki dodaj kwas chlorowodorowy.

• Probówkę zamknij korkiem z rurką szklaną, której końcówkę węża umieść w probówce wypełnionej wodą, znajdującej się w krystalizatorze z wodą i odwróconą dnem do góry.

• Po wypełnieniu probówki gazem, wyjmij ją z krystalizatora i szybko zbliż do jej wylotu zapalone łuczywo.

• Obserwuj zachodzące zmiany.

• Do drugiej probówki dodaj wodny roztwór wodorotlenku sodu.

• Probówkę zamknij korkiem z rurką szklaną, której końcówkę węża umieść w probówce wypełnionej wodą, znajdującej się w krystalizatorze z wodą i odwróconą dnem do góry.

• Po wypełnieniu probówki gazem, wyjmij ją z krystalizatora i szybko zbliż do jej wylotu zapalone łuczywo.

• Obserwuj zachodzące zmiany.

4. Karty charakterystyk substancji chemicznych.

5. Karta pracy ucznia: