1.3 Uczeñ t³umaczy, na czym polega zjawisko dyfuzji, rozpuszczania, mieszania. Kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo techniczne.

Transkrypt

1 13. OTRZYMYWANIE WSKA NIKÓW KWASOWO-ZASADOWYCH. FENOLOFTALEINA JAKO ATRAMENT SYMPATYCZNY 1. Realizowane treœci podstawy programowej Przedmiot Realizowana treœæ podstawy programowej Fizyka Chemia 2.6 Uczeñ analizuje jakoœciowo zmiany energii wewnêtrznej spowodowane wykonaniem pracy i przep³ywem ciep³a 2.7 Uczeñ wyjaœnia zwi¹zek miêdzy energi¹ kinetyczn¹ cz¹steczek i temperatur¹ 1.3 Uczeñ t³umaczy, na czym polega zjawisko dyfuzji, rozpuszczania, mieszania 1.8 Uczeñ rozdziela mieszaniny na sk³adniki 6.6 Uczeñ wskazuje na zastosowania wskaÿników (fenoloftaleiny, wskaÿnika uniwersalnego); rozró nia doœwiadczalnie kwasy i zasady za pomoc¹ wskaÿników 2. Kszta³cone kompetencje Kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo techniczne. 3. Cele zajêæ blokowych Otrzymywanie wskaÿnika kwasowo-zasadowego z liœci herbaty oraz czerwonej kapusty. Napisanie za pomoc¹ bezbarwnej fenoloftaleiny (atramentu sympatycznego) tekstu, a nastêpnie odczytanie go. 4. Oczekiwane osi¹gniêcia ucznia pos³uguje szk³em laboratoryjnym, sporz¹dza samodzielnie wskaÿnik kwasowo-zasadowy z artyku³ów dostêpnych w kuchni, ocenia wp³yw temperatury na prêdkoœæ dyfuzji gazów, okreœla wp³yw temperatury na rozpuszczalnoœæ gazów w cieczach. strona 123

2 5. Wykaz pomocy dydaktycznych dla jednej grupy uczniów Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk 1 zestaw do s¹czenia (s¹czek, lejek zlewka) 1 2 ma³e akwarium lub inne szklane naczynie z przykryciem 1 dla wszystkich 3 Ÿród³o gor¹cej wody (czajnik) 1 dla wszystkich 4 1 liœæ czerwonej kapusty ³y eczka wiór herbacianych 1 6 zlewki o v = cm 3 lub jakiekolwiek inne pojemniki, np. kubeczki jednorazowe na napoje 3 7 probówki 7 8 ³y ka laboratoryjna, (ewentualnie inna) 1 9 bagietka 1 10 statyw do probówek 1 11 pisak do szk³a Inne materia³y przygotowane przez nauczyciela 1 rozcieñczony roztwór kwasu solnego 5 cm 3 2 rozcieñczony roztwór wodorotlenku sodu 8 cm 3 3 1% r r fenoloftaleiny w alkoholu etylowym 3 cm 3 4 pêdzelki (wiêkszy i mniejszy), ewentualnie waciki do czyszczenia uszu 2 szt. 5 wodny roztwór amoniaku 20 25% (woda amoniakalna) ok. 20 cm 3 6 dla ewentualnego przypomnienia (æwiczenie 3) nauczyciel powinien mieæ pod rêk¹: papierki wskaÿnikowe uniwersalne, papierki wskaÿnikowe lakmusowe, 0,1% r r oran u metylowego w wodzie strona 124

3 6. Proponowany przebieg zajêæ z rozliczeniem czasowym Lp. Opis kolejnych dzia³añ Uwagi do realizacji dla nauczyciela (rysunki, schematy, fotografie, linki do WWW itp.) Czas trwania w min 1 Podzielenie uczniów na grupy, przypomnienie przepisów BHP, Regulaminu Pracowni, zaznajomienie z kartami charakterystyk HCl i NaOH. 2 Zad. 1. Otrzymywanie wskaÿnika kwasowo-zasadowego z liœci czarnej herbaty. 3 Zad. 2. Otrzymywanie wskaÿnika kwasowo-zasadowego z liœci czerwonej kapusty. 4 Zad. 3. Przypomnienie barw, jakie przyjmuj¹ wskaÿniki poznane na wczeœniejszych zajêciach. 5 Zad. 4 Badanie barwy otrzymanych wskaÿników w roztworach kwasu i zasady. 6 Zad. 5. Zastosowanie fenoloftaleiny jako atramentu sympatycznego. 7 Zad. 6. Wywo³ywanie tekstu napisanego atramentem sympatycznym za pomoc¹ amoniaku. 8 Wype³nienie ankiety, posprz¹tanie stanowiska pracy, umycie szk³a laboratoryjnego. Woda mo e mieæ temp. poni ej 100 C, przy obawie poparzenia mo na wstêpnie ostudziæ herbatê w strumieniu zimnej wody Ca³kowity czas trwania jednostki Obudowa do zajêæ blokowych Wskazane jest, aby uczniów podzieliæ na grupy 2- do 4-osobowe. Nie o ka dej porze roku czerwona kapusta jest ³atwo dostêpna. Proponuje siê, aby wczeœniej zamroziæ w zamra arce kilka liœci. Otrzymywanie wskaÿnika z przemro onych liœci wydaje siê byæ nawet ³atwiejsze. Æwiczenie 2. Nale y rozpocz¹æ w trakcie s¹czenia roztworu herbaty. Nie trzeba nalewaæ du o wrz¹tku wystarczy tyle, aby przykryæ rozdrobniony liœæ kapusty (orientacyjnie cm 3 ). Za pomoc¹ ³y ki uczniowie musz¹ ugniataæ liœæ tak, aby wycisn¹æ jak najwiêcej soku. strona 125

4 Niestety, trwa³oœæ tak otrzymanego soku nie jest du a (do kilku dni w odpowiednich warunkach ch³odniczych). Æwiczenie 3. Uczniowie powinni pamiêtaæ z poprzednich zajêæ kolory wskaÿników. Je eli jakiegoœ nie pamiêtaj¹, mo na im pomóc, rozdaj¹c odpowiednie papierki i roztwory tak, aby sami sprawdzili barwy, które zapomnieli (to pomo e im zapamiêtaæ te barwy). Æwiczenie 4. Otrzymany wywar powinien mieæ kolor fioletowy. W roztworach kwasów przyjmuje barwê czerwon¹, w roztworach zasadowych zielon¹. W œrodowisku silnie zasadowym barwa soku z zielonej przechodzi w ó³t¹. Æwiczenie 5. Uczniom nale y daæ zlewkê / kubeczek z roztworem fenoloftaleiny (ok. 3 cm 3 ). Æwiczenie 6. Wstawienie roztworu amoniaku do zlewki z ciep³¹ wod¹ ma na celu przyspieszenie dyfuzji gazu. W przypadku, gdy u ywamy œwie ego, stê onego roztworu amoniaku, wystarczy, aby woda by³a tylko kilka stopni cieplejsza od temperatury otoczenia, natomiast w przypadku u ywania starego roztworu amoniaku ju zwietrza³ego, woda musi byæ znacznie cieplejsza. Gazowy amoniak, wraz z par¹ wodn¹, zawart¹ w powietrzu, powoduje zabarwienie fenoloftaleiny. Po wyjêciu kartki z naczynia wype³nionego oparami amoniaku, ten stopniowo uwalnia siê z kartki i fenoloftaleina znów staje siê bezbarwna. Æwiczenie to mo na powtórzyæ wielokrotnie. 8. Uwagi Je eli w pracowni nie ma Kart Charakterystyk Substancji Niebezpiecznych, mo na je pobraæ ze stron internetowych producentów, np.: strona 126

5 9. Karta pracy ucznia Drogi Uczniu! Znasz ju typowe, stosowane w laboratorium, wskaÿniki kwasowo-zasadowe. Na dzisiejszych zajêciach sam otrzymasz dwa wskaÿniki z artyku³ów ³atwo dla Ciebie dostêpnych. Na koñcu poznasz bardzo ciekawe zastosowanie, znanego Ci ju wskaÿnika, jakim jest fenoloftaleina. Æwiczenie 1. Otrzymywanie wskaÿnika kwasowo-zasadowego z liœci czarnej herbaty. Do zlewki nasyp 1 ³y eczkê czarnej herbaty i poproœ nauczyciela, by zala³ gor¹c¹ wod¹, mniej wiêcej do objêtoœci 100 cm 3. Za pomoc¹ bagietki co pewien czas zamieszaj. Po kilku minutach (gdy wywar lekko ostygnie) przygotuj zestaw do s¹czenia, którym rozdzielisz wióra herbaciane od wywaru. Nalewaj ostro nie, po bagietce, wywar na s¹czek. Przes¹cz zbieraj w osobnej zlewce. Gdy ju wszystko przes¹czysz, mo esz wyrzuciæ do œmieci zu yty s¹czek z wiórami herbacianymi. Zlewkê z wywarem opisz pisakiem do szk³a Herbata. Æwiczenie 2. Otrzymywanie wskaÿnika kwasowo-zasadowego z liœci czerwonej kapusty. Otrzymasz teraz od nauczyciela liœcie czerwonej kapusty. Musisz je porozrywaæ palcami na jak najdrobniejsze kawa³ki i umieœciæ w zlewce lub kubeczku. Poproœ nauczyciela, aby zala³ je wrz¹c¹ wod¹. Ostro nie, ebyœ siê nie oparzy³, mieszaj i wygniataj liœcie kapusty w ten sposób, aby wycisn¹æ z nich jak najwiêcej soku. Po kilku minutach, kiedy twoja mieszanka trochê ostygnie, delikatnie zdekantuj (zlej znad liœci) otrzymany wskaÿnik. Mo esz go tak e przes¹czyæ przez s¹czek. Zlewkê ze wskaÿnikiem opisz pisakiem do szk³a Czerwona kapusta. Æwiczenie 3. Przypomnienie barw jakie przyjmuj¹ wskaÿniki poznane na wczeœniejszych zajêciach. Uzupe³nij poni sz¹ tabelê. Jak masz jakieœ w¹tpliwoœci poproœ nauczyciela o pomoc. Kwas solny Zasada sodowa Woda destylowana papierek lakmusowy papierek uniwersalny oran metylowy fenoloftaleina strona 127

6 Æwiczenie 4. Badanie barwy otrzymanych wskaÿników w roztworach kwasu i zasady. Otrzymasz teraz od nauczyciela 2 zlewki. Jedn¹ z roztworem kwasu solnego, drug¹ z roztworem wodorotlenku sodu (zasad¹ sodow¹). a) Do dwóch probówek nalej po ok. 1 ³y ki kwasu solnego i do pierwszej dolej podobn¹ objêtoœæ soku z kapusty, a do drugiej herbaty. Barwy roztworów wpisz do tabelki. b) Do dwóch nowych probówek nalej po ok. 1 ³y ki zasady sodowej i do pierwszej dolej podobn¹ objêtoœæ soku z kapusty, a do drugiej herbaty. Barwy roztworów wpisz do tabelki. c) Wykonaj analogiczne doœwiadczenie (jak z kwasem i zasad¹) z wod¹ destylowan¹. Pamiêtaj, swoje obserwacje zanotuj w tabelce poni ej! sok z czerwonej kapusty herbata Kwas solny Zasada sodowa Woda destylowana Abyœ dobrze zrozumia³, jak dzia³a wskaÿnik kwasowo zasadowy i jakim jest wywar z herbaty, wykonaj jeszcze jedno doœwiadczenie. Do probówki nalej ok. 1 ³y eczkê herbaty i dodaj 1 lub 2 krople roztworu kwasu. Tak, jak siê spodziewa³eœ, herbata zmieni³a zabarwienie. Tak przygotowan¹ herbat¹ mo esz teraz wykrywaæ roztwory o odczynie zasadowym. Dolej wiêc do zlewki roztworu wodorotlenku sodu. Jak zmieni³a siê barwa herbaty? Æwiczenie 5. strona 128 Zastosowanie fenoloftaleiny jako atramentu sympatycznego. WskaŸnik fenoloftaleinê poznaliœcie na poprzednich zajêciach. By³ to jedyny wskaÿnik, maj¹cy ciekaw¹ w³aœciwoœæ. Tylko w roztworach zasadowych przyjmowa³ zabarwienie, a w pozosta³ych by³ bezbarwny. WeŸ ma³y pêdzelek i za pomoc¹ roztworu fenoloftaleiny (który otrzymasz od nauczyciela) napisz jakieœ s³owo lub dwa na kartce papieru. Poczekaj, a wyschnie. Czy na kartce widaæ, co napisa³eœ? Nie powinno byæ nic widaæ. Teraz zamieñ siê z kolegami z innej grupy tymi kartkami. Nie masz pojêcia, co oni tam napisali, prawda? Czy masz pomys³ jak siê tego dowiedzieæ? Przecie fenoloftaleina w roztworach zasadowych barwi siê na malinowo. WeŸ

7 wiêkszy pêdzelek (uwaga nie pomyl siê, nie wolno Ci u yæ tego samego pêdzla, co do fenoloftaleiny) zamocz go w roztworze wodorotlenku sodu i zacznij mazaæ nim po kartce tak, aby odczytaæ ca³e pojawiaj¹ce siê s³owo. Æwiczenie 6. Wywo³ywanie tekstu napisanego atramentem sympatycznym za pomoc¹ amoniaku. Za pomoc¹ roztworu fenoloftaleiny napisz coœ na kartce papieru i po wyschniêciu wymieñ siê kartk¹ z inn¹ grup¹. PodejdŸ do akwarium lub innego przygotowanego pojemnika, w którym nauczyciel umieœci³ zlewkê z ciep³¹ wod¹. W³ó cie tam swoje kartki z tajnymi informacjami. Zaobserwuj, co siê stanie, gdy do zlewki z ciep³¹ wod¹ nauczyciel wstawi drug¹ zlewkê z roztworem amoniaku. Gdy napisy siê pojawi¹ wyci¹gnijcie swoje kartki szybko z akwarium. Nie pochylajcie siê nad nim! Amoniak ma dra ni¹cy i dusz¹cy zapach! Wróæcie z kartkami na miejsce i odpowiedzcie na poni sze pytania. Co pewien czas zerkajcie na wasze kartki, bo zajdzie tam jeszcze jedna reakcja! a) Jaki odczyn maj¹ roztwory wodne amoniaku?. b) Z jakim zjawiskiem mia³eœ do czynienia, gdy cz¹steczki amoniaku, (który jest gazem) rozprzestrzenia³y siê po akwarium?. c) Jak zmieni³a siê energia kinetyczna cz¹steczek amoniaku, gdy jego roztwór wodny zosta³ wstawiony do zlewki z ciep³¹ wod¹?. d) Czy ta zmiana, twoim zdaniem, przyspieszy³a, czy spowolni³a zjawisko, o którym pisa³eœ w punkcie b?. Kosztorys pomocy naukowych Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk Cena jednostkowa Cena ³¹czna 1 zlewka probówki liœæ kapusty i herbata 1 0,20 0,20 4 pêdzelki zestaw do s¹czenia Suma kosztów 63,20 strona 129

8 Oszacowanie kosztów pracy Lp. Zadanie Czas wykonania (h) Liczba osób ¹cznie osobogodzin pracy Cena osobogodziny pracy (z³) Koszt 1 Przygotowanie potrzebnych substancji. 2 Wykonanie doœwiadczeñ. 3 Podsumowanie wyników, posprz¹tanie. 0,42 2 0, ,60 0,66 2 1, ,80 0,25 2 0,5 15 7,5 Suma: 39,90 Zaproponuj, w jaki sposób mo na zmniejszyæ koszty eksperymentu: strona 130

9 10. Ankieta ewaluacyjna zajêæ Lp. Pytanie do ucznia Tak Raczej tak Trudno powiedzieæ Nie Zdecydow anie nie 1 Czy uwa asz ze zajêcia by³y interesuj¹ce? 2 Czy pamiêtasz, jakie barwy przyjmuje herbata i sok z czerwonej kapusty w kwasach, a jakie w zasadach? 3 Czy myœlisz, e æwiczenie, jakie dzisiaj wykona³eœ, pomo e ci w lekcji dotycz¹cej wskaÿników kwasowo- -zasadowych? 4 Czy, gdyby by³a taka potrzeba, potrafi³byœ teraz w domu sprawdziæ jak¹œ nieznan¹ substancjê, czy ma odczyn kwaœny, czy zasadowy? 5 Czy by³y zadania, z wykonaniem których mia³eœ du y problem? 11. Karta samooceny ucznia Zakreœl kó³kiem w³aœciwe odpowiedzi. Uwa am, e mój wk³ad w pracê grupy by³: Æwiczenia wykonywa³em(am) zgodnie z instrukcj¹ Wspó³praca z kole ankami i kolegami w grupie uk³ada³a mi siê: bardzo du y, du y, œredni, ma³y, bardzo ma³y zawsze, prawie zawsze, rzadko, nigdy bardzo dobrze, dobrze, normalnie, Ÿle, bardzo Ÿle strona 131