1 | Strona Protokół doświadczenia – scripted inquiry IV etap

Protokół doświadczenia – scripted inquiry
IV etap – SZKOŁA PONADGIMNAZJALNA
ZADANIE 1
1. Odniesienie do Podstawy Programowej
a) Cele kształcenia
 Wykorzystanie, przetwarzanie i tworzenie informacji.
(P): Uczeń korzysta z chemicznych tekstów źródłowych, pozyskuje, analizuje, ocenia i przetwarza
informacje pochodzące z różnych źródeł, ze szczególnym uwzględnieniem mediów i Internetu.
(R): Uczeń korzysta z chemicznych tekstów źródłowych, biegle wykorzystuje nowoczesne technologie
informatyczne do po zyskiwania, przetwarzania, tworzenia i prezentowania informacji. Krytycznie
odnosi się do pozyskiwanych informacji.
 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów.
(P): Uczeń zdobywa wiedzę chemiczną w sposób badawczy – obserwuje, sprawdza, weryfikuje,
wnioskuje i uogólnia; wykazuje związek składu chemicznego, budowy i właściwości substancji
z ich zastosowaniami; posługuje się zdobytą wiedzą chemiczną w życiu codziennym w kontekście
dbałości o własne zdrowie i ochrony środowiska naturalnego.
(R): Uczeń rozumie podstawowe pojęcia, prawa i zjawiska chemiczne; opisuje właściwości
najważniejszych pierwiastków i ich związków chemicznych; dostrzega zależność pomiędzy budową
substancji a jej właściwościami fizycznymi i chemicznymi; stawia hipotezy dotyczące wyjaśniania
problemów chemicznych i planuje eksperymenty dla ich weryfikacji; na ich podstawie samodzielnie
formułuje i uzasadnia opinie i sądy.
 Opanowanie czynności praktycznych.
(P,R): Uczeń bezpiecznie posługuje się sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi;
projektuje i przeprowadza doświadczenia chemiczne.
Przyroda PGm. Rozumienie metody naukowej, polegającej na stawianiu hipotez i ich weryfikacji za pomocą
obserwacji i eksperymentów.
b) Treści nauczania
Uczeń:
 5.1(P): podaje przykłady surowców naturalnych wykorzystywanych do uzyskiwania energii;
 5.3(P): wyjaśnia pojęcie liczby oktanowej (LO) i podaje sposoby zwiększania LO benzyny; tłumaczy,
na czym polega kraking oraz reforming, i uzasadnia konieczność prowadzenia tych procesów
w przemyśle;
 5.5(P): analizuje wpływ różnorodnych sposobów uzyskiwania energii na stan środowiska przyrodniczego.
 4.1(R): definiuje termin: szybkość reakcji (jako zmiana stężenia reagenta w czasie);
 4.5(R): przewiduje wpływ: stężenia substratów, obecności katalizatora, stopnia rozdrobnienia
substratów i temperatury na szybkość reakcji; planuje i przeprowadza odpowiednie doświadczenia;
 6.1(R): wykazuje się znajomością pojęć: stopień utlenienia, utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja;
 6.4(R): przewiduje stopnie utlenienia pierwiastków na podstawie konfiguracji elektronowej ich atomów;
 9.6(R): określa tendencje zmian właściwości fizycznych (stanu skupienia, temperatury topnienia itp.)
w szeregach homologicznych alkanów, alkenów i alkinów;
1|Strona

9.7(R): opisuje właściwości chemiczne alkanów, na przykładzie następujących reakcji: spalanie,
podstawianie (substytucja) atomu (lub atomów) wodoru przez atom (lub atomy) chloru albo bromu
przy udziale światła (pisze odpowiednie równania reakcji);
2. Słowa kluczowe – terminy, które Uczeń:
a) powinien znać przystępując do zajęć: właściwości fizyczne, właściwości chemiczne, spalanie, problem
badawczy, hipoteza, wniosek, warunki doświadczenia, próba kontrolna, próba badawcza.
b) przyswoi w czasie zajęć: spalanie całkowite, spalanie niecałkowite, efekty energetyczne reakcji
chemicznych, reaktywność chemiczna,
Przykład myślenia krytycznego
IBSE
Alkany to organiczne związki chemiczne, składające się wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Wszystkie wiązania
występujące między atomami węgla są pojedyncze. Przedstawiciele tejże grupy uszeregowane zgodnie z długością
łańcucha stanowią szereg homologiczny.
Ze względu na nasycony charakter wiązań, a przez to ich dużą trwałość, alkany nie ulegają wielu reakcjom
chemicznym. Jednym z ważniejszych jest ich spalanie. Wyróżnia się dwa główne typy:

spalanie całkowite – produkty spalania to dwutlenek węgla i para wodna (woda); na przykładzie metanu:
CH4 + 2 O2 → CO2↑ + 2 H2O

spalanie niecałkowite – produkty spalania to para wodna (woda), sadza (węgiel); na przykładzie etanu:
2 C2H6 + 3 O2 → 4 C + 6 H2O
Emilia Dobrowolska, Wybrane doświadczenia wykonywane w małej skali. Praca dyplomowa, Toruń 2014
Czy spalanie paliwa LPG (np. butanu) w różnych dostępach powietrza daje takie same efekty energetyczne
i produktowe? Jakie pytania badawcze i procedury doświadczalne pozwoliłyby Ci odpowiedzieć na to pytanie?
2|Strona
Przykładowe pytania:




Jakie doświadczenia można wykonać w celu wykrycia produktów spalania paliwa LPG (np. butanu)?
Jakie formy paliwa LPG (np. butanu) można użyć do reakcji spalania?
Czy dostęp powietrza wpływa na efektywność i efektowność reakcji spalania?
Inne: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Przykładowe doświadczenia:





Badanie palności gazu do zapalniczek (butanu w stanie gazowym).
Badanie palności ciekłego paliwa LPG z pełnym i ograniczonym dostępem tlenu.
Badanie palności gazu do zapalniczek (butanu w stanie gazowym) zamkniętego w bańkach mydlanych.
Identyfikacja produktów spalania paliwa gazowego.
Inne: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3|Strona
Protokół Scripted Inquiry
Karta pracy ucznia
imię i nazwisko uczestnika zajęć:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
„Paliwo za pół ceny potrzebuje Twojej oceny”
1. Wprowadzenie
Alkany to organiczne związki chemiczne, składające się wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Wszystkie wiązania
występujące między atomami węgla są pojedyncze. Przedstawiciele tejże grupy uszeregowane zgodnie z długością
łańcucha stanowią szereg homologiczny.
Ze względu na nasycony charakter wiązań, a przez to ich dużą trwałość, alkany nie ulegają wielu reakcjom
chemicznym. Jednym z ważniejszych jest ich spalanie. Wyróżnia się dwa główne typy:

spalanie całkowite – produkty spalania to dwutlenek węgla i para wodna (woda); na przykładzie metanu:
CH4 + 2 O2 → CO2↑ + 2 H2O

spalanie niecałkowite – produkty spalania to para wodna (woda), sadza (węgiel); na przykładzie etanu:
2 C2H6 + 3 O2 → 4 C + 6 H2O
Emilia Dobrowolska, Wybrane doświadczenia wykonywane w małej skali. Praca dyplomowa, Toruń 2014
Uwaga: należy pracować w ubraniu ochronnym z zastosowaniem regulaminu BHP pracowni chemicznej.
2. Problem badawczy doświadczenia
Czy sposób spalania paliwa LPG składającego się z butanu wpływa na efektywność reakcji i na rodzaje
produktów?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3. Możliwa/e hipoteza/e
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
4. Przebieg doświadczenia
a) przygotuj sprzęt i materiał do doświadczenia
Materiał badawczy (dla grupy):
paliwo LPG w dwóch stanach skupienia: ciekłym i gazowym.
4|Strona
Sprzęt i odczynniki:
 Badanie palności gazu zamkniętego w zapalniczce: probówka, łapa do probówki, zapałki, zapalniczka,
woda wapienna, ciemne tło (np. czarna kartka).
 Badanie palności gazu LPG zamkniętego w bańkach mydlanych: szklana zlewka, zapałki, łuczywo, szklana
i plastikowa rurka, mydło, woda, butan zamknięty w kartuszu pod ciśnieniem.
 Badanie palności ciekłego butanu: 2 probówki, łapa do probówek, szklana rurka, zapałki, butan
zamknięty w kartuszu pod ciśnieniem, woda wapienna, ciemne tło (np. czarna kartka).
b) procedura
Badanie palności gazu zamkniętego w zapalniczce
Do probówki wlej niewielką ilość wody wapiennej (maksymalnie
0,5 cm3). Ciecz dokładnie rozprowadź po ściankach. Zapalniczkę ustaw
na maksymalną moc wydobycia gazu, a jej wylot skieruj do góry dnem
tak, żeby zawór zapalniczki pozwalał na „przelewanie się” gazu
do probówki (jak na zdjęciu). Przez 20 sekund wpuszczaj gaz
do naczynia, po czym odsuń zapalniczkę, a wylot probówki podpal
zapałką. Ostrożnie obracaj naczynie w trakcie doświadczenia.
Po zakończeniu powtórz napełnianie i spalanie przynajmniej dwa razy.
Po skończeniu się gazu dotknij probówkę w różnych miejscach.
Dodatkowo: kiedy naczynie z palącym się gazem znajdzie się prawie
w pozycji poziomej, spróbuj włożyć kolejną szklaną probówkę w ogień.
Badanie palności gazu LPG zamkniętego w bańkach mydlanych
Do szklanej zlewki wlej mydło (maksymalnie 10 ml). Dodaj niewielką ilość wody. Korzystając z rurki (szkło-plastik)
połączonej z kartuszem otrzymaj bańki mydlane wypełnione gazem. Po odsunięciu zbiornika, zbadaj palność
baniek mydlanych. Czynności powtórz dla większej ilości butanu.
Badanie palności ciekłego butanu
Do probówki wlej niewielką ilość wody wapiennej (maksymalnie 0,5 cm3). Ciecz dokładnie rozprowadź
po ściankach. Korzystając ze szklanej rurki i kartusza odwróconego do góry dnem, do naczynia wlej około 1 cm3
butanu. Po odsunięciu zbiornika, zbadaj palność związku chemicznego. Kiedy zawartość naczynia zacznie się
zmniejszać (prawie w ogóle nie będzie cieczy) zmieniaj pozycje probówki, tak jak w części I doświadczenia.
Po skończeniu się gazu dotknij probówkę w różnych miejscach.
Dodatkowo: kiedy naczynie z palącym się odczynnikiem znajdzie się prawie w pozycji poziomej, spróbuj włożyć
kolejną szklaną probówkę w ogień.
Pokazowo: Do probówki wlej sam butan (około 1 cm3). Zapal wylot naczynia. Ostrożnie wylej całą zawartość
na stół ruchem ręki „od siebie”. Podnieś naczynie wylotem do góry.
5|Strona
5. Dokumentacja doświadczenia (pomiary i obserwacje)
Cechy paliwa LPG (butanu)w warunkach doświadczenia
Odnotuj stosowne obserwacje:
butan (C4H10)
barwa
zapach
stan skupienia
palność (tak/nie)
wybuchowość (tak/nie)
Badanie palności gazu zamkniętego w zapalniczce i ciekłego butanu
Odnotuj w tabeli stosowne obserwacje:
butan – gaz
butan - ciecz
wygląd wody
wapiennej przed
podpaleniem
wygląd wody
wapiennej po
doświadczeniu
położenie probówki,
w którym płomień
był największy
jak zmienia się
temperatura naczynia
po doświadczeniu
miejsce,
w którym naczynie
jest najcieplejsze
wygląd probówki
włożonej w ogień
zapalonego odczynnika
6|Strona
Czas trwania reakcji spalania
Oceń czas trwania i gwałtowność reakcji spalania. Uszereguj metody spalania (gaz, gaz w bańkach mydlanych,
ciekły butan) od najszybszej do najwolniejszej:
…………………………………………………………………………
>
…………………………………………………………………………
najszybsza
>
…………………………………………………………………………
pośrednia
najwolniejsza
6. Analiza wyników
Korzystając ze zgromadzonych „pomiarów” wyciągnij stosowne wnioski, dotyczące postawionej hipotezy.
Zapisz równania reakcji chemicznych spalania butanu w konkretnych ustawieniach probówki. Nazwij je:

Naczynie w pozycji „do góry otworem”:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
rodzaj spalania: ………………………………………………………………………………………………………………………………..

Naczynie w pozycji „do dołu otworem”:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
rodzaj spalania: ………………………………………………………………………………………………………………………………..
Czy dostęp powietrza ma wpływ na szybkość reakcji i rodzaje produktów? Wstaw „ X ” w odpowiednie miejsce.
[ ] TAK
[ ] NIE
Krótko uzasadnij odpowiedź:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Temperatura naczynia zmierzona przed i po doświadczeniu świadczy o efekcie energetycznym reakcji spalania.
Oceń rodzaj przeprowadzonego doświadczenia. Wstaw „X” w odpowiednie miejsce.
[ ] REAKCJA EGZOENERGETYCZNA
[ ] REAKCJA ENDOENERGETYCZNA
7|Strona
Naszkicuj ogólny wykres zmiany temperatury dla eksperymentu (pamiętaj, że wykresy energetyczne szkicuje się
z punktu widzenia układu, czyli wnętrza probówki, a nie z pozycji obserwatora wykonującego pomiary).
Nie zapomnij o stosownych jednostkach pomiarowych.
Na podstawie obserwacji zmian wyglądu wody wapiennej dokończ równanie zachodzącej reakcji chemicznej:
Ca(OH)2 +
……………………………………..…………….
→
……………………………………..…………….
+ H2O
Odnieś wnioski do problemu badawczego doświadczenia:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
8|Strona
Połącz zaproponowane metody przeprowadzania doświadczenia z otrzymanymi produktami spalania:
sposób wykonania doświadczenia
jeden z produktów spalania
spalanie butanu gazowego
w pozycji „do góry dnem”
spalanie butanu gazowego
w pozycji „do dołu dnem”
węgiel
„C”
spalanie butanu gazowego
bezpośrednio z zapalniczki
spalanie butanu gazowego
w bańkach mydlanych
(mała ilość odczynnika)
spalanie butanu gazowego
w bańkach mydlanych obficie
wylewających się ze zlewki
spalanie butanu ciekłego
w pozycji „do góry dnem”
spalanie butanu ciekłego
w pozycji „do dołu dnem”
tlenek węgla(IV)
„ CO2 ”
spalanie butanu ciekłego
wylanego na stół
7. Prezentacja i dyskusja nad wynikami
Przedstaw uzyskane wyniki. Przedyskutuj wyniki i problem związany z wnioskowaniem z innymi grupami.

Czy wyniki innych grup były takie same (podobne) czy inne?
[ ] TAKIE SAME

Czy materiał, na którym pracowały grupy był taki sam?
[ ] TAKI SAM

[ ] INNE
[ ] INNY
Czy to podnosi wiarygodność wyników, czy odwrotnie - zmniejsza ją?
[ ] PODNOSI
[ ] NIE PODNOSI
9|Strona
8. Wnioskowanie (z doświadczenia i metody jego wykonania)

Czy na podstawie analizy wyników możesz wyprowadzić wniosek?
[ ] TAK

[ ] NIE
Jeśli uważasz za możliwe wnioskowanie to sformułuj wniosek/wnioski z tego doświadczenia:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
9. Ewaluacja pracy
Jakie udoskonalenia w procedurze tego doświadczenia wprowadziłabyś/wprowadziłbyś, aby wyniki były
wiarygodniejsze, a wnioskowanie bardziej uprawnione?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
10. Odniesienie eksperymentu laboratoryjnego do życia codziennego
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
11. Kryteria oceny na zajęciach
wykonanie zadania
własna
ocena
ocena
zespołu
ocena
nauczyciela
praca w zespole
własna
ocena
ocena
zespołu
ocena
nauczyciela
prezentacja wyników
własna
ocena
ocena
zespołu
ocena
nauczyciela
Skala ocen: od 1 do 5, gdzie 1 to najsłabsza ocena, a 5 najwyższa
10 | S t r o n a