Temat: Destylacja węgla kamiennego

Adresat

Uczniowie liceum ogólnokształcącego i technikum

Podstawa programowa:

Nowa podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XIII. Węglowodory. Uczeń:

8) opisuje przebieg destylacji ropy naftowej i pirolizy węgla kamiennego; wymienia nazwy produktów tych procesów i ich zastosowania.

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres rozszerzony:

XIII. Węglowodory. Uczeń:

13) opisuje przebieg destylacji ropy naftowej i pirolizy węgla kamiennego; wymienia nazwy produktów tych procesów i ich zastosowania.

Stara podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XIII. Węglowodory. Uczeń:

8) opisuje przebieg destylacji ropy naftowej i pirolizy węgla kamiennego; wymienia nazwy produktów tych procesów i uzasadnia ich zastosowania.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń poznaje i omawia proces destylacji węgla kamiennego.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się;

• kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• wymienisz naturalne surowce energetyczne;

• wyjaśnisz, na czym polega destylacja węgla kamiennego;

• wymienisz grupy produktów podczas destylacji węgla kamiennego ze względu na stan skupienia;

• wymienisz i omówisz zastosowanie produktów węgla kamiennego.

Metody/techniki kształcenia

• podające

  • pogadanka.

• aktywizujące

  • dyskusja.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych;

  • eksperyment.

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.

Faza realizacyjna

1. Uczniowie zapoznają się z abstraktem i starają się zapamietać jego treść. Następnie uczestnicy zajęć, pracując w parach, wzajemnie odpytują się ze znajomości abstraktu.

2. Nauczyciel wyświetla mapę przedstawiającą zasoby energii w Polsce, zawartą w abstrakcie. Prowadzący lekcję wprowadza uczniów w zagadnienie i zadaje pytania skłaniające uczestników zajęć do pogłębionej analizy danych.

3. Uczniowie czytają instrukcję eksperymentu „Destylacja węgla kamiennego”. W formularzu zamieszczonym w abstrakcie zapisują pytanie badawcze i hipotezę, a następnie oglądają film przedstawiający przeprowadzenie eksperymentu. Odnotowują swoje obserwacje i wnioski. Nauczyciel wskazuje osobę, która dzieli się swoimi spostrzeżeniami i wyjaśnia zasadność zanotowanych przez siebie wniosków.

4. Nauczyciel wyświetla schemat „Zastosowanie produktów destylacji węgla kamiennego”. Dzieli uczniów na grupy. Zadaniem każdej z nich jest przeanalizowanie schematu i przedstawienia zastosowania jednego z produktów destylacji węgla. Po wykonaniu zadania przedstawiciele grup prezentują rezultaty pracy. Pozostali uczniowie mogą uzupełniać wypowiedzi kolegów.

5. Uczniowie, pracując indywidualnie lub w parach, wykonują ćwiczenia interaktywne sprawdzające i utrwalające wiadomości poznane w czasie lekcji. Wybrane osoby omawiają prawidłowe rozwiązania ćwiczeń interaktywnych. Prowadzący uzupełnia lub prostuje wypowiedzi podopiecznych.

6. Nauczyciel odtwarza nagranie abstraktu. Co jakiś czas zatrzymuje je, prosząc uczniów, by opowiedzieli własnymi słowami to, co przed chwilą usłyszeli. W ten sposób uczniowie ćwiczą słuchanie ze zrozumieniem.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdań:

   • Dziś nauczyłem się…

   • Zrozumiałem, że…

   • Zaskoczyło mnie…

   • Dowiedziałem się…

   W celu przeprowadzenia podsumowania może posłużyć się tablicą interaktywną w abstrakcie lub polecić uczniom pracę z nią

Praca domowa

1. Wykonaj w domu notatkę z lekcji metodą sketchnotingu.

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

Pojęcia

Teksty i nagrania

Non‑renewable natural fuels – hard coal processing

The progress of humanity has always been based on natural resources. Their impact was go extensive that names of historical periods (e.g. the Stone Age, the Bronze Age, the Iron Age) are directly related to the names of these resources. Development of civilisation relies on energy‑related needs. An archaic man needed a small amount of energy to maintain proper body temperature, prepare food or scare wild animals away. Nowadays, the development of new technologies and transport, and the increase in comfort of life make energy – apart from food and air – one of the most needed recourse.

Modern energy uses mainly non‑renewable natural fuels, that is fossil carbons, crude oil, natural gas and fissile elements – uranium and thorium. Due to the declining resources of these fuels, people are searching for alternative sources of energy.

Hard and brown coal are the main energy resources of Poland. That is why electricity in our country is produced using coal. The natural gas and crude oil deposits are minor, so these raw materials are mostly imported.

Anthracite, hard coal, brown coal and peat are different types of fossil carbon. Their deposits were formed millions of years ago in a hot, humid climate, under anaerobic conditions. Various types of fossil carbons differ in colour (from light brown to intense black), hardness, sheen, percentage content of carbon, which results from the degree of carbonisation of organic matter.

Each variety of fossil carbon is applied in practice. Due to humus content, peat is used mainly in agriculture and horticulture to fertilize soils. On the other hand, for example in Ireland and Finland it is still used as fuel. In medicine it is applied to treat for example rheumatic diseases and some diseases of internal organs (for example in peat baths). Brown coal is used as an energy source – mainly in heat and power generating plants. Its loose and porous structure makes it possible to retain water, that is why it may be successfully used also to garden lawns and ornamental plants or to grown mushrooms, such as oyster mushrooms. Anthracite is used on a small scale, mainly to treat water and waste, produce electrodes and as a fuel for fireplace.

Hard coal may be used as an energy source in an unprocessed form. Complete carbon combustion is an exogenous process. That is why coal can be used as fuel and in industry:

$\text{C + }{\text{O}}_{\text{2}}\text{ → }{\text{CO}}_{\text{2}}\text{ + 393.5kJ }$

A substantial part of this raw material undergoes processing as a result of which numerous valuable substances are obtained. High temperature carbonization, also referred to as pyrolysis, coking, degassing or dry distillation of hard coal, is one of such processed carried out in coking plants. Coal is heated to a temperature of up to 1000°C without air supply. Its decomposition takes place under such conditions.

Dry distillation of hard coal results in the following solids: coke; liquids: coal tar and gas liquor (ammonia liquor); and gases: coke‑oven gas. Coke is practically pure carbon with a small admixture of inorganic compounds. It has porous structure and high calorific value. Coal tar is a mixture of numerous chemical compounds, mainly organic ones. It looks like a black, dense liquid with typical odour. Fractional distillation of coal tar leads to a number of organic compounds that are valuable raw materials for chemical industry. The so‑called coal‑tar pitch is a residue from distillation of coal tar. It is used to produce tar and roofing pitch, and to briquette coal dust. Gas liquor is an aqueous solution of ammonia and ammonium salts. Coke‑oven gas is a mixture of hydrogen, methane and carbon monoxide. All products of dry hard coal distillation are widely used.

• The following natural mineral fuels can be distinguished: hard coal, brown coal, peat.

• The following products are obtained as a result of heating of hard coal at a temperature of approx. 1000°C without air (high temperature carbonization): coke, coal tar, gas liquor and coke‑oven gas.