12. BADANIE ODCZYNU RÓ NYCH SUBSTANCJI ZA POMOC WSKA NIKÓW KWASOWO-ZASADOWYCH 1. Realizowane treœci podstawy programowej Przedmiot Matematyka Chemia Realizowana treœæ podstawy programowej 5.4 Uczeñ stosuje obliczenia procentowe do rozwi¹zywania problemów w kontekœcie praktycznym 5.6 Uczeñ prowadzi obliczenia z wykorzystaniem pojêæ: stê enie procentowe, masa substancji, masa rozpuszczalnika, masa roztworu, gêstoœæ 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 roztworów o okreœlonym stê eniu procentowym, ocena odczynu ró nych substancji. 4. Oczekiwane osi¹gniêcia ucznia pos³uguje siê wag¹ i szk³em laboratoryjnym, wykonuje roztwory o œciœle okreœlonym stê eniu procentowym, ocenia odczyn substancji, z którymi spotyka siê na co dzieñ. 5. Wykaz pomocy dydaktycznych Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk dla jednej grupy uczniów 1 no yk, myd³o w kostce 1 dla wszystkich 2 waga 1 3 zlewki o v = 50 cm 3 lub jakiekolwiek inne pojemniki, np. kubeczki jednorazowe na napoje 10 strona 115
4 bagietka laboratoryjna 1 5 pisak do szk³a 1 6 probówki lub inne naczynka 18 (lub mycie probówek po serii doœwiadczeñ) 7 statyw do probówek 1 Inne materia³y przygotowane przez nauczyciela 1 Domestos, myd³o w p³ynie znajduj¹ce siê w pracowni lub w toalecie, po kilka kropel 2 pepsi lub cola, ocet r-r 10% po kilka cm 3 3 cytryna 1 4 kwas solny rozcieñczony wod¹ w stosunku 1:1 (18-20%) (patrz uwagi poni ej) 5 wodorotlenek sodu sta³y (granulki) lub dodatkowo r-r (patrz uwagi poni ej) kilka cm 3 1 granulka 6 1% r-r fenoloftaleiny w alkoholu etylowym kilka cm 3 7 0,1% r-r oran u metylowego w wodzie kilka cm 3 8 papierki wskaÿnikowe uniwersalne kilka sztuk 9 papierki wskaÿnikowe lakmusowe kilka sztuk 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. Przygotowanie roztworu: myd³a, soku z cytryny, octu, pepsi lub coca-coli, œrodka do czyszczenia Domestos oraz tzw. myd³a w p³ynie. Patrz pkt 8 szczególn¹ uwagê nale y zwróciæ na r¹cy charakter substancji. 5 20 3 Zad. 2. Przygotowanie roztworów kwasu solnego (chlorowodorowego). Nale y wspomnieæ, e zawsze nale y wlewaæ kwas do wody. 10 strona 116 4 Zad. 3 Przygotowanie roztworu wodorotlenku sodu. 10 5 Zad.4. Badanie barwy wskaÿników w roztworach kwasu i zasady. 15
6 Zad.5. Badanie barwy wskaÿników w roztworach substancji spotykanych w yciu codziennym. 7 Wype³nienie ankiety, posprz¹tanie stanowiska pracy, umycie szk³a laboratoryjnego. Pepsi lub cola maj¹ ciemn¹ barwê badanie mo na ograniczyæ do papierka uniwersalnego i lakmusowego. 15 15 Ca³kowity czas trwania jednostki 90 7. Obudowa do zajêæ blokowych Wskazane jest, aby uczniów podzieliæ na grupy 2- do 4-osobowe. Niniejsze æwiczenie mo na wykonaæ z jedn¹ wag¹, lub przy braku wagi zastosowaæ cylinder miarowy, informuj¹c uczniów, e r-r HCl i NaOH maj¹ gêstoœæ niewiele ró ni¹c¹ siê od 1 g/cm 3. Wykonanie roztworu wodorotlenku sodu bezpoœrednio z jego sta³ej postaci (a nie np. z roztworu 10%) ma na celu zaznajomienie uczniów z wygl¹dem czystego NaOH. Je eli szko³a nie posiada wagi umo liwiaj¹cej odmierzenie masy 0,2 g uczniom nale y podaæ, e jedna granulka ma masê 0,2g. Je eli charakter zespo³u klasowego budzi w¹tpliwoœci nauczyciela, co do zapewnienia bezpieczeñstwa, mo na uczniom jedynie zademonstrowaæ wygl¹d NaOH, a pos³u yæ siê roztworami tak kwasu jak i zasady wielokrotnie bardziej rozcieñczonymi (skontrolowaæ przed zajêciami, e zmieniaj¹ barwê wskaÿników- zmiana barwy fenoloftaleiny zachodzi przy ph 8,2-10, a oran u metylenowego przy ph 3,1 4,4). Wydaj¹ca siê na pierwszy rzut oka, doœæ dziwna procedura otrzymywania przez uczniów roztworu HCl, ma na celu ju na tym etapie uœwiadomienie uczniom, e nale y zawsze wlewaæ kwas do wody. W æwiczeniu 2 nauczyciel dla uproszczenia dodaje orientacyjnie 1 cm 3 10% kwasu solnego, uczniowie w obliczeniach przyjmuj¹, e dodano 1 g HCL. W przypadku papierków lakmusowych obojêtne jest, czy rozdamy uczniom papierki niebieskie czy czerwone, istotne jest natomiast, eby zapisali odpowiednie barwy dla kwasu (czerwony) i zasady (niebieski). 8. Uwagi Je eli w pracowni nie ma Kart Charakterystyk Substancji Niebezpiecznych, mo na je pobraæ ze stron internetowych producentów, np.: http://www.poch.com.pl/1/karty-charakterystyk,0,0 strona 117
9. Karta pracy ucznia Drogi Uczniu! Dzisiaj na zajêciach poznasz kilka z bardzo du ej grupy substancji, zwanych wskaÿnikami kwasowo-zasadowymi. Za ich pomoc¹ zbadasz odczyn kilku substancji, z którymi spotykasz siê na co dzieñ. Æwiczenie 1. Przygotowanie roztworów: myd³a, soku z cytryny, octu, pepsi lub coca-coli, œrodka do czyszczenia Domestos oraz tzw. myd³a w p³ynie. Za pomoc¹ no yka zeskrob z kostki myd³a wióry. Wystarczy, e wykonasz oko³o 1/2 ³y eczki takich wiórek. Nasyp je do zlewki i dolej wody destylowanej do objêtoœci oko³o 20 cm 3. Zamieszaj za pomoc¹ bagietki tak, aby rozpuœciæ wszystkie wiórki. Zlewkê, w której przygotowa³eœ roztwór myd³a, opisz pisakiem. Do kolejnej zlewki lub naczyñka wyciœnij sok z cytryny wystarczy objêtoœæ oko³o 3 ³y- eczek. Pamiêtaj, opisz j¹ pisakiem. Kolejne zlewki lub naczyñka nape³nij odpowiednio octem, pepsi lub coca-col¹. Pamiêtaj, opisz wszystkie zlewki. W dwóch ostatnich zlewkach lub innych naczyñkach przygotuj po ok. 20 cm 3 wody destylowanej i poproœ nauczyciela, aby doda³ do pierwszej z nich kilka kropel p³ynu Domestos, a do drugiej zlewki nalej kilka kropel tzw. myd³a w p³ynie (takie myd³o na pewno znajduje siê w pracowni lub toalecie) pamiêtaj, opisz wszystkie zlewki. Æwiczenie 2. Przygotowanie roztworów kwasu solnego (chlorowodorowego). Wytaruj na wadzê zlewkê i nalej do niej 15 g wody destylowanej, nastêpnie poproœ nauczyciela, aby doda³ do niej odpowiedni¹ iloœæ kwasu solnego. Nastêpnie dodaj tyle wody, aby roztwór w zlewce wa y³ ok. 20g - masê jak¹ wskazuje waga wpisz do tabelki poni ej. Masa roztworu Przeliczona masa czystego kwasu solnego jak¹ doda³ nauczyciel 0,2g Teraz wiedz¹c, e stê enie procentowe obliczamy ze wzoru: masa subst. rozpuszczonej Stê enie procentowe= 100% masa roztworu Oblicz stê enie procentowe otrzymanego roztworu kwasu. strona 118 Wynik obliczeñ, wraz z nazw¹ kwasu, napisz na zlewce.
Æwiczenie 3. Przygotowanie roztworu wodorotlenku sodu. Wytaruj wagê ze zlewk¹ i poproœ nauczyciela, aby nasypa³ Ci do zlewki 1-2 granulki sta³ego wodorotlenku sodu (byæ mo e nauczyciel doda go w formie roztworu). Zapisz w tabelce jego masê i uzupe³nij wod¹ destylowan¹ do 20g. Otrzymany roztwór mo esz nazywaæ zasad¹ sodow¹ i tak¹ nazwê, wraz z obliczonym stê eniem,, napisz na zlewce. Oblicz stê enie procentowe otrzymanego roztworu korzystaj¹c ze wzoru w æwiczeniu 3. Masa roztworu Przeliczona masa czystego wodorotlenku sodu jak¹ doda³ nauczyciel 0,2g Æwiczenie 4. Badanie barwy wskaÿników w roztworach kwasu i zasady. Przygotuj 2 ma³e zlewki i opisz pierwsz¹ z nich fenoloftaleina a drug¹ oran metylowy. Poproœ nauczyciela, aby nala³ do nich odpowiednich roztworów. Zwróæ uwagê, e roztwór fenoloftaleiny nie jest roztworem wodnym, tylko alkoholowym. Otrzymasz tak e od nauczyciela kilka pasków papierków wskaÿnikowych: papierków lakmusowych oraz tzw. uniwersalnych. a) Zanurz na kilka sekund po jednym papierku w roztworze kwasy solnego. Barwê papierków wpisz do tabeli. b) Z nowymi papierkami powtórz czynnoœæ w roztworze zasady sodowej. Barwê papierków wpisz do tabeli. c) Kolejne papierki zanurz w wodzie destylowanej. d) Do dwóch probówek nalej po ok. 1 ³y ki kwasu solnego i do pierwszej dolej kilka kropel roztworu oran u metylowego, a do drugiej fenoloftaleiny. Barwy roztworów wpisz do tabelki. e) Do dwóch nowych probówek wlej po ok. 1 ³y ce roztworu wodorotlenku sodu i do pierwszej dolej kilka kropel roztworu oran u metylowego, a do drugiej fenoloftaleiny. Barwy roztworów wpisz do tabelki. f) Wykonaj analogiczne doœwiadczenie (jak z kwasem i zasad¹) z wod¹ destylowan¹. strona 119
Pamiêtaj swoje obserwacje zanotuj w tabelce poni ej! Kwas solny Zasada sodowa Woda destylowana papierek lakmusowy papierek uniwersalny oran metylowy fenoloftaleina Æwiczenie 5. Badanie barwy wskaÿników w roztworach substancji spotykanych w yciu codziennym. Podobnie jak w æwiczeniu 4, zbadaj otrzymane na samym pocz¹tku roztwory ró nych substancji. Wyniki swoich obserwacji wpisz do tabelki. W ostatnim wierszu tabeli zapisz wniosek, czy badana substancja ma odczyn kwaœny, zasadowy, czy te obojêtny. Roztwór myd³a w kostce Sok z cytryny Ocet Pepsi lub Cola Domestos Myd³o w p³ynie papierek lakmusowy papierek uniwersalny oran metylowy fenoloftaleina Wniosek Kosztorys pomocy naukowych Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk Cena jednostkowa Cena ³¹czna 1 zlewka 8 7 56 2 probówki 18 3 54 strona 120 3 papierki wskaÿnikowe 0,10 5 0,50 Suma kosztów 110,50
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. 0,70 2 1,4 15 21 0,70 2 1,4 15 21 0,10 2 0,2 15 3 Suma: 45 Zaproponuj, w jaki sposób mo na zmniejszyæ koszty eksperymentu: strona 121
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 fenoloftaleina i wskaÿnik uniwersalny 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 odczyn jakiejœ nieznanej substancji? 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 122