Temat: Kwasy karboksylowe – właściwości

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa:

Szkoła podstawowa. Chemia.

IX. Pochodne węglowodorów. Uczeń:

5) bada i opisuje wybrane właściwości fizyczne i chemiczne kwasu etanowego (octowego); pisze w formie cząsteczkowej równania reakcji tego kwasu z wodorotlenkami, tlenkami metali, metalami; bada odczyn wodnego roztworu kwasu etanowego (octowego); pisze równanie dysocjacji tego kwasu.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń bada i opisuje wybrane właściwości fizyczne i chemiczne kwasu etanowego (octowego) oraz mrówkowego

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się;

• kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• zapisywać równania reakcji dysocjacji kwasów karboksylowych;

• zapisywać równania reakcji otrzymywania soli kwasów karboksylowych;

• jak zaplanować i przeprowadzić eksperyment pozwalający zbadać właściwości fizyczne i chemiczne kwasu etanowego.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery.

Przebieg lekcji

Faza wstępna

1. Nauczyciel rozdaje uczniom metodniki lub kartki w trzech kolorach: zielonym, żółtym i czerwonym do zastosowania w pracy techniką świateł drogowych. Przedstawia cele lekcji sformułowane w języku ucznia na prezentacji multimedialnej oraz omawia kryteria sukcesu (może przesłać uczniom cele lekcji i kryteria sukcesu pocztą elektroniczną lub zamieścić je np. na Facebooku, dzięki czemu uczniowie będą mogli prowadzić ich portfolio).

2. Prowadzący wspólnie z uczniami ustala – na podstawie wcześniej zaprezentowanych celów lekcji – co będzie jej tematem, po czym zapisuje go na tablicy interaktywnej/tablicy kredowej. Uczniowie przepisują temat do zeszytu.

3. BHP – przed przystąpieniem do eksperymentów uczniowie zapoznają się z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcji. Nauczyciel wskazuje na konieczność zachowania ostrożności w pracy z nimi.

Faza realizacyjna

1. Nauczyciel wprowadza uczniów w zagadnienie kwasu etanowego (octowego). Odwołując się do jego występowania i zastosowania, wyświetla na tablicy multimedialnej ilustrację etykiety spożywczej z abstraktu i zachęca uczniów do dyskusji.

2. Nauczyciel dzieli uczniów na grupy. Rozdaje im modele kulkowe i poleca, by na podstawie szeregu homologicznego kwasów karboksylowych zbudowali model kwasu etanowego (octowego).

3. Uczniowie pracują w tych samych grupach. Ich zadaniem jest zaprojektowanie własnego eksperymentu, odnoszącego się do następującego problemu badawczego: „Czy kwas octowy jest rozpuszczalny w wodzie?”. Instrukcję eksperymentu i hipotezę zapisują w formularzu. Liderzy na forum klasy porównują wyniki pracy swojej grupy z instrukcją zamieszczoną w abstrakcie (eksperyment 1). Nauczyciel omawia pomysły wszystkich zespołów.

4. Prowadzący lekcję prosi uczniów, żeby przeprowadzili eksperyment 1 według instrukcji w abstrakcie. Rozdaje im odpowiedni sprzęt, szkło i odczynniki. Po wykonaniu zadania uczniowie w formularzu odnotowują obserwacje i wnioski. Nauczyciel poddaje je pod dyskusję.

5. Nauczyciel poleca podopiecznym, żeby zapoznali się z fragmentem pt. „Właściwości chemiczne kwasu octowego”. Uczniowie, pracując w parach, wzajemnie przepytują się ze znajomości fragmentu.

6. Nauczyciel informuje uczniów, że będą ponownie pracować w grupach. Jak poprzednio ich zadaniem będzie zaprojektowanie eksperymentu oraz porównanie swoich pomysłów z instrukcją zamieszczoną w abstrakcie. Część klasy wykonuje zadanie, odnosząc się do problemu badawczego: „Czy kwas octowy reaguje z metalami?” (eksperyment 2), inni badają problem: „Czy kwas octowy reaguje z tlenkami metali?” (eksperyment 3). Wszyscy zapisują hipotezę i wypracowane w grupie pomysły w formularzu w abstrakcie. Po upływie wyznaczonego czasu nauczyciel wyświetla film pt. „Efekty działania kwasu etanowego”, przedstawiający prawidłowy przebieg obu eksperymentów. Uczniowie odnotowują swoje obserwacje i wnioski, oceniają poprawność swoich instrukcji. Liderzy kolejno prezentują wyniki pracy swoich zespołów, nauczyciel omawia je i udziela informacji zwrotnej.

7. Nauczyciel wprowadza uczniów w zagadnienie kwasu mrówkowego. Odwołując się do jego występowania i zastosowania, wyświetla na tablicy multimedialnej ilustrację etykiety spożywczej z abstraktu i zachęca uczniów do dyskusji. Wspólnie z uczniami analizuje wzór reakcji dysocjacji elektrolitycznej oraz wzory reakcji kwasu mrówkowego z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami (w abstrakcie).

8. Nauczyciel prosi uczniów o podsumowanie wiadomości na temat kwasu octowego i mrówkowego. Prosi też o wykonanie ćwiczeń interaktywnych w abstrakcie.

Faza podsumowująca

1. Wskazany przez nauczyciela uczeń podsumowuje lekcję, opowiadając, czego się nauczył i jakie umiejętności ćwiczył.

2. Nauczyciel metodą losową wybiera jednego ucznia i prosi go, by swoimi słowami przedstawił znaczenie danego słowa lub pojęcia poznanego na lekcji.

Praca domowa

1. Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

2. Wykonaj w domu notatkę z lekcji metodą sketchnotingu.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Carboxylic acids – properties

Vinegar is used in the kitchen as a condiment or food preservative. Surely you know its sour taste. The label tells us that vinegar is a 10% aqueous solution of acetic acid. Anhydrous acetic acid at temperatures below 16°C takes the form of colourless mass. It looks like ice – hence the name glacial acid. Acetic acid, as a product of sour wine, has accompanied man since ancient times.

Testing acetic acid, we will answer the following questions: What are the chemical properties of lower carboxylic acids? Do they react with metals and their oxides like inorganic acids? What effect does the presence of the carboxylic group have on their reaction? Do indicators in aqueous solutions of organic acids change colour just like in aqueous solutions of inorganic acids?

What properties of acetic acid can we read from pictograms?

Pictograms tell us that concentrated acetic acid is a flammable substance. It causes skin and eye burns. Due to the dangers, no concentrated acetic acid solution is stored in the school's chemical workshop. For experiments, we use only an acetic acid solution whose concentration does not exceed 10%.

Acetic acid is easily recognizable by its sharp, characteristic odour. This is why we should try to close the acid bottle quickly and tightly.

Write down the hypothesis and instructions for each experiment. Write down observations and conclusions. After completing the experiments, watch the video.

Watch the video and look how the two experiments took place.

Methanoic acid HCOOH, commonly known as formic acid, is a representative of carboxylic acids. The substance is liquid, colorless, has a strong odor and is well soluble in water.

What properties of formic acid can we read from the pictogram?

It causes severe skin burns and eye damage. It is volatile and its vapors irritate the mucous membranes.

Aqueous solutions of acetic and formic acids are electrically conductive and produce a red coloring of the red cabbage juice. Thus, the electrolytic dissociation reaction takes place:

$\text{HCOOH}\stackrel{{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}}{\to }\text{HCO}{\text{O}}^{-}\text{ + }{\text{H}}^{\text{+}}$

$\text{formic acid → anion of acid radicals (formic) + hydrogen cation}$

The salts of formic acid are called formates. They are produced by the reaction of formic acid with metals, metal oxides and hydroxides:

$\text{2HCOOH}\text{+ }\text{2Na}\text{ → }\text{2H}\text{COONa}\text{ +}{\text{ H}}_{\text{2}}\text{↑}$

$\text{formic acid + sodium → sodium formate (sodium methanoate) + hydrogen}$

$\text{2HCOOH }\text{+ }\text{CuO}\text{ → (}\text{HCOO}{\text{)}}_{\text{2}}\text{Cu}\text{ + }{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$

$\text{formic acid + copper(II) oxide → copper(II) formate (copper(II) methanoate) + water}$

$\text{2HCOOH }\text{+ }\text{Ca}\text{(}\text{OH}{\text{)}}_{\text{2 }}\text{→ (}\text{HCOO}{\text{)}}_{\text{2}}\text{Ca}\text{ + }\text{2}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$

$\text{formic acid + calcium hydroxide → calcium formate (calcium methanoate) + water}$

• Pure acetic acid is a colourless, corrosive liquid. It is hygroscopic (it absorbs moisture from the air).

• At temperatures below 16°C, it forms crystals that resemble ice in appearance. It is also called glacial acetic acid.

• Acetic and formic acids dissolve well in water.

• The reaction of aqueous solutions of carboxylic acids that have short carbon chains, and the electrical conductivity, are evidence of electrolytic dissociation.

• Carboxylic acids react with hydroxides, metals and metal oxides, to form salts.