Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Pojęcia kluczowe:
- dwutlenek węgla,
- reakcja chemiczna.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Dwutlenek węgla można otrzymać w reakcji spalania węgla.
- Dwutlenek węgla można otrzymać w reakcji kwasu octowego z wodorowęglanem sodu.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- Zadanie A
Kolba miarowa 250 ml, 2 balony, łyżeczka, proszek do pieczenia, ocet, lejek.
- Zadanie B
Zapałki.
- Zadanie C
Wodorotlenek wapnia (wapno gaszone, Ca(OH)2), gumowa rurka, zlewka.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenia należy wykonywać z zachowaniem odpowiednich środków bezpieczeństwa.
Wodorotlenek wapnia:
R41 Ryzyko poważnego uszkodzenia oczu.
S26 Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza.
S39 Nosić okulary lub ochronę twarzy.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
Zadanie A
- zmienna zależna (co badamy?): gęstość gazu,
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): rodzaj gazu,
- zmienna kontrolna (czego nie zmieniamy?): objętość gazów.
Zadanie B
- zmienna zależna (co badamy?): palność gazu (dwutlenku węgla),
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): temperatura,
- zmienna kontrolna (czego nie zmieniamy?): rodzaj gazu.
Zadanie C
- zmienna zależna (co badamy?): obecność dwutlenku węgla,
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): rodzaj badanych gazów,
- zmienna kontrolna (czego nie zmieniamy?): objętość gazów.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Włożyć końcówkę lejka w otwór balonika i wsypać do środka 2-3 łyżeczki proszku do pieczenia. Do kolby wlać 150 ml octu. Założyć balonik na otwór kolby i unieść go, wsypując proszek do pieczenia do kolby. Gdy piana w kolbie zniknie, ostrożnie zdjąć balonik i zawiązać go.
Uzupełnić równanie oraz wskazać substraty i produkty reakcji:
NaHCO3+CH3COOH→ … + …
Podać jedno, inne niż powyższe, równanie reakcji otrzymywania tlenku węgla (IV), np. w wyniku reakcji spalania. Sprawdzić gęstość dwutlenku węgla w porównaniu do gęstości powietrza. Nadmuchać balonik tej samej wielkości co balonik wypełniony dwutlenkiem węgla. Podnieść wysoko obydwa baloniki i puścić je, obserwując który z nich szybciej spada. Na podstawie obserwacji ocenić gęstość dwutlenku węgla w stosunku do gęstości powietrza.
Uwaga! Należy pamiętać, że powietrze wydychane z płuc ma nieco inny skład niż otaczające nas powietrze atmosferyczne - zawiera ono zwiększoną ilość dwutlenku węgla. Nie ma to jednak znacznego wpływu na jego gęstość, dlatego możemy pominąć tę różnicę i posłużyć się pewnym przybliżeniem.
Zadanie B:
Sprawdzić palność dwutlenku węgla. W tym celu zapaloną zapałkę zanurzyć w kolbie miarowej, w której przed chwilą wyprodukowano CO2. Wypuścić z balonika odrobinę gazu, aby ocenić kolor, przezroczystość oraz zapach dwutlenku węgla.
Zadanie C:
W zlewce przygotować roztwór wodny wodorotlenku wapnia. Odwiązać balonik z CO2, naciągnąć otwór na gumowy wężyk. Końcówkę wężyka umieścić w roztworze wodorotlenku wapnia i powoli przedmuchiwać roztwór gazem z balonika.
Eksperyment powtórzyć zastępując gaz z balonika powietrzem z płuc. W tym celu przygotować nowy roztwór wodorotlenku wapnia. Jeden koniec gumowej rurki zanurzyć w roztworze, drugim końcem wdmuchiwać powietrze z płuc. Obserwować zachodzące zmiany.
Uzupełnić równanie oraz wskazać substraty i produkty reakcji:
Ca(OH)2+CO2→ … + …
| Właściwość | Obserwacja określająca daną właściwość | Wniosek |
| Gęstość w stosunku do powietrza | ||
| Palność | ||
| Kolor | ||
| Przezroczystość | ||
| Zapach | ||
| Zdolność do reakcji z Ca(OH)2 |
- Podsumowania doświadczenia:
- Która z substancji zawartych w proszku do pieczenia reagowała z kwasem octowym znajdującym się w occie? (Wodorowęglan sodu).
- Czy w wydychanym powietrzu znajduje się dwutlenek węgla? (Tak).
- Na podstawie zbadanych właściwości podaj przykłady zastosowań dwutlenku węgla. (Np. w gaśnicach).
- Czy duża zawartość dwutlenku węgla ma wpływ na środowisko naturalne?
- Podaj przykład gazu, który podobnie jak dwutlenek węgla jest bezbarwny i bezwonny.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- uczeń wyjaśnia pojęcie reakcji chemicznej.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- wskazuje substraty i produkty, dobiera współczynniki w równaniach chemicznych;
- opisuje właściwości fizyczne i chemiczne tlenku węgla (IV), planuje i wykonuje doświadczenia dotyczące badania właściwości wymienionych gazów;
- pisze równania reakcji otrzymywania tlenku węgla (IV);
- wykonuje doświadczenie pozwalające wykryć CO2 w powietrzu wydychanym z płuc.
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Chemia, WSiP, M. Późniczek, Z. Kluz, Warszawa 2002.
- Chemia ogólna i nieorganiczna, Nowa Era, M. Litwin, Sz. Styka-Wlazło, Warszawa 2002.
