SCENARIUSZ zajęć „KRZEMIONKA”

Chemia, IV etap edukacyjny

Temat: Krzemionka.

Treści kształcenia

Podstawa programowa: Punkt 1.1 [uczeń] bada i opisuje właściwości SiOIndeks dolny 2₂; wymienia odmiany SiOIndeks dolny 2₂ występujące w przy rodzie i wskazuje na ich zastosowania.

Cele zoperacjonalizowane

Nabywane umiejętności

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w języku ojczystym,

• myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne,

• umiejętność uczenia się.

Etapy lekcji

1. Wstęp:

Przypomnienie wiadomości na temat spalania magnezu w dwutlenku węgla.

2. Przebieg zajęć:

Uczniowie oglądają krzemionkę i badają jej właściwości fizyczne. Zapisują obserwacje w zeszytach.

Nauczyciel prezentuje zestaw zdjęć „Uroda krzemu”. Uczniowie mający dostęp do Internetu wyszukują jeszcze inne zdjęcia minerałów zawierających krzem i prezentują je całej klasie.

Następnie nauczyciel poleca odszukanie krzemu w układzie okresowym. Uczniowie zauważają, że krzem znajduje się tuż pod węglem w układzie okresowym i wyciągają wnioski na temat podobieństwa właściwości obu pierwiastków.

Nauczyciel pyta, w jaki sposób można otrzymać z krzemionki krzem.

Uczniowie stwierdzają, że węgiel i dwutlenek krzemu tworzą związki o podobnych wzorach sumarycznych. Wiedzą, że magnez wprowadzony do dwutlenku węgla nadal się palił, a po spaleniu powstał biały tlenek magnezu i sadza, czyli węgiel. Proponują, aby spróbować odebrać tlen z dwutlenku krzemu za pomocą magnezu. Zapisują równania reakcji.

Uczniowie zauważają, że w obu reakcjach magnez pełni rolę reduktora, wskazują w równaniu reakcji redukcję i utlenianie.

Z przeprowadzonej dyskusji wynika, że w celu otrzymania krzemu warto przeprowadzić doświadczenie polegające na mieszaniu krzemionki z magnezem.

Doświadczenie wykonuje nauczyciel lub odpowiedzialny uczeń, gdyż reakcja ta jest silnie egzotermiczna.

Instrukcja przeprowadzenia doświadczenia

1. Opis teoretyczny badanego zjawiska: Krzem nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym. Związki krzemu są natomiast bardzo rozpowszechnione i występują w postaci krzemianów. Najpospolitszym związkiem nieorganicznym krzemu jest dwutlenek krzemu SiOIndeks dolny 2₂, występujący w różnych postaciach (kwarc, krzemionka, ametyst, agat itd.). W skali laboratoryjnej krzem z krzemionki można otrzymać redukując ją magnezem.

2. Sformułowanie problemu badawczego oraz hipotezy: Jak otrzymać krzem z krzemionki?

1. Hipoteza: Magnez redukuje dwutlenek krzemu do krzemu.

2. Zestaw potrzebnych do doświadczenia narzędzi i materiałów: krzemionka, wiórki magnezowe, wstążka magnezowa, tygiel, okulary ochronne, rękawice ochronne, fartuch

3. Spis czynności, które należy wykonać kolejno:

   1. osoba wykonująca doświadczenie zakłada fartuch, rękawice i okulary ochronne

   2. do tygla porcelanowego wsypuje mieszaninę krzemionki z wiórkami magnezowymi.

   3. zapala wstążkę magnezową, którą następnie wkłada do tygla, gdzie następuje zapłon wiórków magnezowych i zachodzi reakcja.

4. Inne informacje, np. sposób wyciągania wniosków, karta pracy, drzewka decyzyjne, formularze itd.:

5. Po reakcji uczniowie oglądają powstały produkt. Jest to białoszara mieszanina substancji stałych. Uczniowie wnioskują, że jest to mieszanina tlenku magnezu i krzemu. Zapisują w zeszytach obserwacje, równanie reakcji i wnioski.

Nauczyciel prezentuje zdjęcie „Monokryształ krzemu”. Uczniowie, którzy rozpoznają obiekt znajdujący się na zdjęciu, rozpoczynają dyskusję o zastosowaniach krzemu i metodach jego uzyskiwania w skali przemysłowej.

Nauczyciel dzieli uczniów na grupy i daje im do opracowania (na podstawie podręczników i Internetu) tematy dotyczące krzemu:

- surowce do produkcji krzemu,

- przemysłowe metody uzyskiwania krzemu,

- właściwości półprzewodnikowe krzemu,

- narzędzia kamienne z krzemienia,

- metoda Czochralskiego uzyskiwania kryształów krzemu.

Zespoły przygotowują wystąpienie. Liderzy zespołów krótko referują opracowany na forum klasy.

3. Podsumowanie:

Zapisanie na tablicy wzorów chemicznych poznanych substancji oraz obserwowanej reakcji.

Wyliczenie zastosowań krzemu.

Środki dydaktyczne

• krzemionka

• wióry magnezowe

• wstążka magnezowa

• tygiel

• okulary ochronne

• rękawice ochronne

• fartuch

• komputery połączone z Internetem

• zestaw zdjęć „Uroda krzemu”

• zdjęcie „Monokryształ krzemu”

• podręcznik

• Internet

Metody nauczania

• pogadanka

• rozmowa kierowana

• praca z tekstem

• doświadczenie

Formy pracy

• zbiorowa

• indywidualna

Zadanie dla chętnych

Opracuj metodę i w laboratorium chemicznym wykonaj doświadczenie polegającego na rozdzieleniu mieszaniny tlenku magnezu i krzemu, z zachowaniem wszystkich zasad bezpieczeństwa.

Dodatkowe propozycje wykorzystania

Multimedialne zasoby edukacyjne wykorzystywane w tym scenariuszu nadają się również do wykorzystania na IV etapie edukacyjnym w zakresie nauczania fizyki i informatyki.

R1Pf7KpDcRqn3