Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Scenariusz zajęć

Autor: Aleksandra Marszałek‑Harych, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Przykłady reakcji zachodzących samorzutnie i reakcji wymuszonych?

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa:

Poziom podstawowy i rozszerzony

Wymagania ogólne

II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń:

5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych z zastosowaniem metody naukowej;

6) stosuje poprawną terminologię.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

  • kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

  • kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

  • kompetencje cyfrowe;

  • kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne

Uczeń:

  • definiuje pojęcia: proces samorzutny, proces wymuszony, entalpia swobodna, entropia oraz II zasada termodynamiki;

  • porównuje procesy spontaniczne z wymuszonymi;

  • opisuje, w jaki sposób materia ulega redystrybucji w trakcie procesów samorzutnych.

Strategie nauczania:

  • asocjacyjna;

  • problemowa.

Metody i techniki nauczania:

  • burza mózgów;

  • analiza materiału źródłowego;

  • ćwiczenia uczniowskie;

  • dyskusja dydaktyczna;

  • eksperyment uczniowski;

  • technika zdań podsumowujących.

Forma pracy:

  • praca zbiorowa;

  • praca w grupach;

  • praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

  • komputery z głośnikami i słuchawkami/smartfony/tablety z dostępem do Internetu;

  • podręczniki tradycyjne;

  • zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

  • rzutnik multimedialny;

  • tablica interaktywna/tablica, kreda.

Przed lekcją:

  1. Uczniowie proszeni są o przygotowanie równej ilości kolorowych kuleczek (dwa kolory), mogą je kupić lub przygotować poprzez pomalowanie ziaren grochu na dwa różne kolory.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

  1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom przykładowe pytania:

  • co dzieje się z lodem wyciągniętym z zamrażarki?

  • czy woda pozostawiona na blacie ulega samoistnemu zagotowaniu?

  • co dzieje się z upuszczonym przez uczniów ołówkiem?

  • czy piłka może sama wznieść się w górę?

  • z jakimi wielkościami związana jest samorzutność procesów?

  • z jaką zasadą termodynamiczną ma to związek?

  1. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół pojęć: proces samorzutny, proces wymuszony.

  2. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

Faza realizacyjna:

  1. Nawiązując do dyskusji dydaktycznej z fazy wstępnej, uczniowie są proszeni o sklasyfikowanie podanych przykładów do procesów samorzutnych lub wymuszonych, po czym uczniowie mają zdefiniować proces samorzutny i wymuszony. Nauczyciel ewentualnie uzupełnia proponowane definicje uczniów.

  2. Eksperyment uczniowski. Wykorzystanie elementu, który uczniowie mieli przygotować w domu. Uczniowie proszeni są o wsypanie kuleczek w jednym kolorze do cylindra miarowego. Następnie wrzucają kuleczki w drugim kolorze tak, aby nie naruszyć warstwy pierwszej. Podopieczni mają wstrząsnąć cylindrem. Na tym etapie muszą zaobserwować, że początkowe uporządkowanie kuleczek zostaje zastąpione stopniowo wzrastającym przypadkowym ułożeniem kuleczek. To nieuporządkowanie obrazuje nieodwracalność i samorzutność procesu mieszania, który jest napędzany zmianą entropii (miara nieuporządkowania układu). Powrót do stanu początkowego zdaje się być nieprawdopodobny, gdyż należałoby czekać bardzo długo na taką fluktuację. Próba zatem okazuje się być tym bardziej nieprawdopodobna, jak samoistne przekształcenie nieporządku w naszym otoczeniu (w pokoju) na ład i porządek. Na podstawie tego przykładu uczniowie proszeni są o zdefiniowanie pojęcia entropii.

  3. Analiza materiału źródłowego w e‑materiale w odniesieniu do standardowej entalpii swobodnej, II zasady termodynamiki. Chętny lub wskazany uczeń podaje jej treść i zapisuje odpowiedni wzór na tablicy.

  4. Nauczyciel dzieli uczniów na cztery grupy. Uczniowie w grupach mają za zadanie scharakteryzować wylosowaną przemianę:

  • mieszanina chłodząca lodu i soli w warunkach atmosferycznych ciśnienia i temperatury;

  • proces termicznego rozkładu węglanu wapnia deltaHº=178,19kJ/mol, deltaSº=160,07 J/mol·K;

  • resublimacja pary wodnej;

  • spalanie siarki w tlenie na powietrzu deltaHº=-296,81kJ/mol, deltaSº=11,02 J/mol·K.

  1. Do pełnego opisu podopieczni muszą podać, czy dana przemiana to proces samorzutny, czy wymuszony (jeśli wymuszony to czym) – podać przykłady lub obliczyć wartości entalpii swobodnej dla przemian, określić typ reakcji (jeśli można), czy jest egzo-, czy endotermiczna. Ewentualne niezrozumiałe kwestie wyjaśnia nauczyciel:

  • pierwszy przykład – proces endotermiczny, jednak dodatnia entalpia jest kompensowana silnie rosnącą entropią tego układu – proces jest samorzutny;

  • drugi przykład – proces endotermiczny, który wymaga dostarczenia ciepła z zewnątrz i który w warunkach ciśnienia 1013hPa i 25ºC nie zachodzi samorzutnie;

  • trzeci przykład – prowadzi do zmniejszenia entropii układu, wymaga ingerencji z zewnątrz, samoistnie nie zachodzi;

  • czwarty przykład – prowadzi do otrzymania dwutlenku siarki, proces jest samorzutny.

  1. Uczniowie analizują grafikę interaktywną w medium bazowym i samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

  1. W ramach podsumowania nauczyciel prosi uczniów, by każdy z nich, korzystając z generatora w abstrakcie, ułożył krzyżówkę. Ma ona odnosić się do zagadnień poruszanych na lekcji. Następnie chętni uczniowie wyświetlają krzyżówki z hasłami na tablicy interaktywnej i wspólnie rozwiązują kilka z nich. Nauczyciel czuwa nad poprawnością merytoryczną wykonania zadania.

  2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają w swoim portfolio:

  • Przypomniałem/łam sobie, że...

  • Co było dla mnie latwe...

  • Czego się nauczyłem/łam...

  • Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia zawarte w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Grafika interaktywna może być wykorzystana przez uczniów jako pomoc w przygotowaniu do zajęć.

Materiały pomocnicze:

  1. Nauczyciel przygotowuje karteczki do losowania z napisami:

  • mieszanina chłodząca lodu i soli w warunkach atmosferycznych ciśnienia i temperatury;

  • proces termicznego rozkładu węglanu wapnia deltaHº=178,19kJ/mol, deltaSº=160,07 J/mol·K;

  • resublimacja pary wodnej;

  • spalanie siarki w tlenie na powietrzu deltaHº=-296,81kJ/mol, deltaSº=11,02 J/mol·K.

  1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

  • Jak wytłumaczysz w chemii: proces samorzutny i proces wymuszony?

  • Jak zdefiniujesz pojęcie entalpii swobodnej?

  • Jak wyjaśnisz zjawisko entropii?

  • Jak brzmi treść II zasady termodynamiki?