Dla nauczyciela
Scenariusz zajęć
Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak
Przedmiot: chemia
Temat: Otrzymywanie drogą elektrolizy wybranych pierwiastków
Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym
Podstawa programowa:
Zakres rozszerzony
IX. Elektrochemia. Ogniwa i elektroliza. Uczeń:
9) projektuje i przeprowadza doświadczenia, w których drogą elektrolizy otrzyma np. wodór, tlen, chlor, miedź;
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:
analizuje doświadczenie chemiczne polegające na elektrolizie stopionego chlorku ołowiu(II);
opisuje obserwacje i wyciąga wnioski;
pisze równania reakcji elektrodowych;
podaje przykłady innych metali, które mogą być otrzymane drogą elektrolizy.
Strategie nauczania:
asocjacyjna;
problemowa.
Metody i techniki nauczania:
eksperyment chemiczny;
symulacja interaktywna;
dyskusja dydaktyczna;
analiza materiału źródłowego;
ćwiczenia uczniowskie;
technika termometr.
Formy pracy:
praca indywidualna;
praca w parach;
praca całego zespołu klasowego.
Środki dydaktyczne:
komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;
tablica interaktywna/tablica i kreda/pisak;
zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;
rzutnik multimedialny.
Przebieg zajęć
Faza wstępna:
Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału: Co się stanie, jeżeli do elektrod zanurzonych w roztworze stopionego elektrolitu, w którym występują wolne jony, podłączy się zewnętrzne źródło prądu stałego o odpowiednim napięciu?
Rozpoznanie wiedzy wstępnej. Uczniowie starają się odpowiedzieć na pytanie: Jakie pierwiastki chemiczne można otrzymać drogą elektrolizy?
Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.
Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.
Faza realizacyjna:
Eksperyment chemiczny – „Elektroliza stopionego chlorku ołowiu(II)”. Nauczyciel wybiera uczniów do roli asystenta, którzy w jego obecności przeprowadzą eksperyment, rozdaje karty pracy uczniom. Uczniowie asystenci wybierają odpowiednie szkło, sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne i wykonują kolejno czynności podane w instrukcji opisanej w karcie pracy. Pozostali uczniowie rysują schemat doświadczenia, obserwują przebieg eksperymentu i zapisują w kartach pracy. Uczniowie obserwują zmiany podczas eksperymentu, zapisują równania reakcji chemicznych, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Na forum całej klasy następuje weryfikacja obserwacji i ustalenie wspólnych wniosków oraz zapisanie odpowiednich równań reakcji chemicznych. Przykładowe odpowiedzi:
Obserwacje: papierek jodoskrobiowy zabarwił się na granatowo. Stopiona masa przeszła po ostygnięciu w ciało stałe barwy szaroniebieskiej.
Wniosek: gazem wydzielającym się na anodzie jest chlor. Zabarwienie papierka jodoskrobiowego wynika z tego, że w reakcji jodku potasu z chlorem powstaje jod, który ze skrobią tworzy związek o zabarwieniu granatowym. Otrzymanym na katodzie produktem jest ołów.
Anoda: 2 Cl−→ + 2eIndeks górny −−
Katoda: + 2 eIndeks górny −−→ Pb
Reakcja sumaryczna: → Pb(s) + )
Podczas elektrolizy następuje wędrówka kationów ołowiu do katody (-), które ulegają redukcji oraz anionów chlorkowych do anody (+), gdzie ulegają utlenieniu. Na katodzie wydziela się ołów, a na anodzie chlor.
Nauczyciel poleca uczniom pracę w parach z symulacją interaktywną. Zadaniem uczniów jest przeanalizowanie symulacji elektrolizy stopionego , a następnie udzielenie odpowiedzi na pytania. Chętni uczniowie podają odpowiedzi na forum klasy celem weryfikacji pod względem merytorycznym.
Uczniowie w dostępnych źródłach informacji, w tym w e‑materiale, wyszukują odpowiedzi na pytanie: Jakie pierwiastki chemiczne można otrzymać podczas elektrolizy? Uczniowie konfrontują pozyskane informacje z wcześniejszymi wypowiedziami w fazie wstępnej.
Uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Wykonują zadania. Nauczyciel może wyświetlić treść poleceń na tablicy multimedialnej. Po każdym przeczytanym poleceniu 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. Ćwiczenia, których uczniowie nie zdążą wykonać podczas lekcji mogą być zlecone do wykonania w ramach pracy domowej.
Faza podsumowująca:
Na zakończenie nauczyciel stosuje narzędzie do oceny stopnia opanowania wiadomości i umiejętności z zastosowaniem termometru przez uczniów. Uczniowie na skali temperatury zaznaczają cenkami, w jakim stopniu opanowali zagadnienia wynikające z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji. Jeżeli ze skali będzie wynikał niski poziom temperatury, uczniowie zastanawiają się, w jaki sposób podnieść swój poziom posiadanej wiedzy.
Praca domowa:
Uczniowie mają za zadanie zapisać równania reakcji elektrodowych oraz sumaryczne równanie reakcji zachodzących podczas elektrolizy stopionego chlorku sodu oraz bromku potasu.
Uczniowie wykonują w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się” pozostałe ćwiczenia, których nie zdążyli wykonać na lekcji.
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:
Symulację interaktywną uczniowie mogą wykorzystać przygotowując się do zajęć lub mogą jej użyć podczas lekcji powtórzeniowej. Uczniowie nieobecni na lekcji mogą wykorzystać to narzędzie celem uzupełnienia luk kompetencyjnych.
Materiały pomocnicze:
Nauczyciel przygotowuje narzędzie do oceny stopnia opanowania wiadomości i umiejętności z zastosowaniem termometru przez uczniów oraz cenki dla uczniów.
Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach): Co to jest elektroliza? Czy elektroliza stopionego chlorku sodu to proces samorzutny czy wymuszony? Jakie reakcje elektrodowe zachodzą na katodzie i anodzie podczas elektrolizy stopionego chlorku sodu? Jakie metale można otrzymać drogą elektrolizy?
Karta pracy ucznia: