MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Urszula Żłobińska

Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą

elektrolizy przeponowej 311[31].Z5.06

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy

Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:

mgr inż. Halina Bielecka

dr Jacek Górski

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Małgorzata Urbanowicz

Konsultacja:

dr inż. Bożena Zając

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[31].Z5.06

„Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej” zawartej

w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii chemicznej 311[31].

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

5

3. Cele kształcenia

6

4. Przykładowe scenariusze zajęć

7

5. Ćwiczenia

1 13

5.1. Proces elektrolizy roztworów NaCl

13

5.1.1. Ćwiczenia

13

5.2. Wskaźniki przebiegu elektrolizy

15

5.2.1. Ćwiczenia

15

5.3. Prowadzenie elektrolizy

17

5.3.1. Ćwiczenia

17

5.4. Kontrola procesu elektrolizy roztworów NaCl, bezpieczeństwo

19

eksploatacyjne podczas elektrolizy

5.4.1. Ćwiczenia

19

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

22

7. Literatura

33

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

1. WPROWADZENIE

Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela „Wytwarzanie chloru i wodorotlenku

sodu metodą elektrolizy przeponowej”, który będzie pomocny w prowadzeniu zajęć

dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie technik technologii chemicznej 311[31].

W poradniku zamieszczono:

− wymagania wstępne,

− wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

− przykładowe scenariusze zajęć,

− propozycje ćwiczeń, które mają na celu wykształcenie u uczniów umiejętności

praktycznych,

− wykaz literatury, z jakiej uczniowie mogą korzystać podczas nauki,

Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze

szczególnym uwzględnieniem:

− tekstu przewodniego,

− metody projektów,

− ćwiczeń praktycznych.

Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od

samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.

W celu sprawdzenia wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel może posłużyć się

zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych, zawierającym różnego rodzaju

zadania oraz przeprowadzić test praktyczny wysoko symulowany.

W tym rozdziale podano do testu:

− plan testu w formie tabelarycznej,

− punktację zadań,

− propozycje norm wymagań,

− instrukcję dla nauczyciela,

− instrukcję dla ucznia,

− kartę odpowiedzi,

− zestaw zadań testowych.

Test praktyczny wysoko symulowany zawiera:

− plan testu w formie tabelarycznej,

− punktację zadań,

− propozycje norm wymagań,

− instrukcję dla nauczyciela,

− instrukcję dla ucznia,

− kartę pracy,

− kartę oceny.

− zestaw zadań testowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

311[31].Z5

Technologia wytwarzania

półproduktów i produktów

nieorganicznych

311[31].Z5.01

311[31].Z5.04

311[31].Z5.05

311[31].Z5.06

Wytwarzanie

Wytwarzanie

Wytwarzanie

Wytwarzanie

siarki

amoniaku, kwasu

sody

chloru

odzyskiwanej

azotowego (V)

kalcynowanej

i wodorotlenku

z siarkowodoru

i nawozów

sodu metodą

azotowych

elektrolizy

przeponowej

311[31].Z5.02

Wytwarzanie

kwasu

siarkowego (VI)

z siarki

311[31].Z5.03

Wytwarzanie kwasu

fosforowego (V) oraz

nawozów

fosforowych

i wieloskładnikowych

Schemat układu jednostek modułowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

–

korzystać z różnych źródeł informacji, np. Kart charakterystyki substancji

niebezpiecznych i preparatu niebezpiecznego, katalogów handlowych, opisów

technologicznych,

–

posługiwać się nomenklaturą i symboliką chemiczną,

–

posługiwać się podstawowymi pojęciami: proces elektrolizy, reakcje elektrodowe,

standardowy potencjał rozkładowy, nadnapięcie, prawa Faradaya, wydajność reakcji,

prawo Nernsta,

–

wykonywać obliczenia dotyczące procesu elektrolizy,

–

zapisywać reakcje elektrodowe w procesie elektrolizy,

–

stosować nazwy, symbole i jednostki miar różnych układów,

–

określać wpływ czynników na przebieg reakcji chemicznej (temperatura, ciśnienie,

stężenie, stopień rozdrobnienia reagentów),

–

wskazać czynniki wpływające na równowagę podanej reakcji odwracalnej,

–

określać wpływ heterogeniczności układu na jego termodynamiczne i kinetyczne

właściwości,

–

planować przebieg doświadczeń chemicznych,

–

organizować stanowisko pracy laboratoryjnej zgodnie z zasadami bezpieczeństwa

i higieny pracy,

– konstruować schematy ideowe z zastosowaniem typowych oznaczeń,

– stosować technikę komputerową w sporządzaniu schematów ideowych,

– podawać przykłady zastosowań zasad technologicznych i ich interpretację.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

− określić zastosowanie chloru w syntezach związków chloroorganicznych,

− określić wskaźniki przebiegu procesu elektrolizy,

− objaśnić schemat ideowy produkcji chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy

przeponowej,

− scharakteryzować proces przygotowania roztworów NaCl do elektrolizy,

− zapisać i zinterpretować reakcje elektrodowe zachodzące podczas przeponowej

elektrolizy roztworu NaCl,

− scharakteryzować budowę elektrolizera przeponowego,

− posłużyć się kartami charakterystyk substancji niebezpiecznych do oceny toksyczności

produktów przeponowej elektrolizy roztworu NaCl,

− posłużyć się procedurami zabezpieczania przed awariami w instalacjach elektrolizy,

− scharakteryzować procesy finalnej przeróbki produktów elektrolizy: chloru, wodoru,

katolitu,

− określić wpływ wytwarzania chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej

na stan środowiska,

− zastosować zasady bhp, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska

obowiązujące na stanowiskach pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca ……………………………………………….

Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31]

Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5

Jednostka modułowa: Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu 311[31].Z5.06 metodą

elektrolizy przeponowej

Temat: Analiza zagrożeń środowiska, wynikających z procesu elektrolizy roztworów

NaCl prowadzonych na skalę przemysłową.

Cel ogólny: kształtowanie umiejętności dokonywania analizy szkodliwych właściwości

substancji na podstawie Kart charakterystyki substancji niebezpiecznych.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:

− wymienić produkty elektrolizy roztworu NaCl,

− wybrać odpowiednie Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych,

− ustalić na podstawie Kart charakterystyki zagrożenia każdego z produktów elektrolizy

NaCl dla zdrowia ludzkiego i środowiska,

− zaproponować środki bezpieczeństwa w zakładach prowadzących procesy elektrolizy

NaCl,

− zaproponować sposoby ograniczenia zagrożeń dla środowiska, wynikające

z właściwości toksycznych produktów elektrolizy roztworu NaCl,

− podać sposoby udzielania pierwszej pomocy przy zetknięciu się z chlorem

i ługiem sodowym,

− scharakteryzować specjalne środki bezpieczeństwa niezbędne w instalacjach pracujących

z chlorem.

Metody nauczania–uczenia się:

− metoda tekstu przewodniego.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

− indywidualna.

Czas: 45 minut.

Środki dydaktyczne:

− tekst przewodni do wykonania zadania,

− Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych,

− stanowisko

komputerowe

z

dostępem

do

Internetu,

strony,

np.:

www.wrzesnia.com.pl/instrukcje bhp.html, www.ciop.pl/html, www.EuroChlor.org.,

− BAT „Najlepsze dostępne techniki – wytyczne dla branży chemicznej w Polsce”,

Przemysł Chloro-Alkaliczny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia:

Dokonaj analizy zagrożeń środowiska, wynikających z procesu elektrolizy roztworów

NaCl prowadzonych na skalę przemysłową.

Tekst przewodni do wykonywania zadania

Lp.

Nazwa

Działania

etapu

nauczyciela

uczniów

1.

Informacje

-

Prezentuje informacje

Zapoznają się

zawarte w Kartach

z Kartami charakterystyki dla

charakterystyki substancji

wodorotlenku sodu, chloru,

niebezpiecznej i preparatu

wodoru i azbestu,

niebezpiecznego, które

uczeń powinien

uwzględnić: toksyczność,

stężenia dopuszczalne,

drogi wchłaniania, objawy

i skutki zatrucia, pierwsza

pomoc, właściwości

niebezpieczne

(wybuchowość), znaki

ostrzegawcze.

-

Podaje adresy stron

Zapisują adresy stron

internetowych

internetowych.

umożliwiających

uzupełnienie informacji

2.

Planowanie

-

Podaje uczniom sposób

Z Kart charakterystyki substancji

oceny wykonania zadania

niebezpiecznych dla

wodorotlenku sodu, chloru,

wodoru i azbestu oraz z podanych

stron internetowych wybierają

informacje konieczne do

wykonania zadania, projektują

tabelę, w której zaprezentują

zebrane informacje dotyczące

toksyczności substancji

i zagrożeń z tego wynikających.

3.

Ustalenia

- Analizuje z uczniami

Dyskutują nad wyborem

poprawność wyboru

koniecznych informacji

informacji i trafność

do wykonania zadania

sposobu prezentacji

i sposobem prezentowania tych

tych informacji.

informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Lp.

Nazwa

Działania

etapu

nauczyciela

uczniów

4.

Wykonanie

- Czuwa nad prawidłowym

Wykonują

1. przebiegiem wykonywania zadanie, zapisują potrzebne

zadania.

informacje.

Prezentują wykonane zadanie

5.

Sprawdzenie - Ocenia wykonane zadanie i sformułowane wnioski,

zgodnie z przyjętymi

dokonują samooceny.

kryteriami.

- Wskazuje

nieprawidłowości

wykonania poszczególnych

czynności.

6.

Analiza

Zadaje pytania uczniom:

Odpowiadają na pytania.

1. Co sprawiło Ci największą

trudność przy wykonywaniu

zadania?

2. Gdzie tkwi przyczyna

wystąpienia tej trudności?

Kryteria oceny.

Lp.

Czynności

Kryterium oceny

Punktacja

1.

Przygotowanie

Poprawne:

- wybranie informacji

3

i sporządzenie tabeli

2.

Wykonanie zadania

Poprawne:

- zapisanie informacji

3

i dokonanie oceny

właściwości niebezpiecznych

wodorotlenku sodu, chloru,

wodoru i azbestu

- sformułowanie wniosków

dotyczących zagrożeń:

na stanowisku pracy,

3

podczas transportu

3

i w procesie produkcyjnym.

3

3.

Zachowanie porządku na stanowisku pracy.

1

Razem 16

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Punktacja:

16 – 14 punktów – bdb

13 – 12 punktów – db

11 – 9 punktów – dst

8 punktów – dop

poniżej 8 punktów – ndst

Zakończenie zajęć

Praca domowa

W jaki sposób transportowany jest chlor, jakie stosuje się oznaczenia środków transportu

przewożących chlor?

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

− sprawdzenie arkuszy tekstu przewodniego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca ……………………………………………….

Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31]

Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5

Jednostka modułowa: Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu 311[31].Z5.06 metodą

elektrolizy przeponowej

Temat: Przeprowadzenie elektrolizy wodnego roztworu NaCl.

Cel ogólny: zapisywanie i interpretowanie reakcji elektrodowych, zachodzących podczas

elektrolizy roztworu NaCl.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:

− przeprowadzić w laboratorium elektrolizę wodnych roztworów NaCl,

− ocenić zagrożenia na stanowisku pracy,

− zaproponować zasady bhp,

− zidentyfikować produkty elektrolizy

− zapisać równania reakcji elektrodowych,

− wyciągnąć wnioski.

Metody nauczania–uczenia się:

− ćwiczenie praktyczne

Formy organizacyjne pracy uczniów:

− grupowe jednolite

Czas: 45 minut.

Środki dydaktyczne:

− stół laboratoryjny z dostępem do wyciągu,

− elektrolizer Hoffmana,

− odczynniki do przeprowadzenia elektrolizy i identyfikacji jej produktów; 15% roztwór

NaCl, fenoloftaleina, łuczywko, wata,

− Kalendarz chemiczny.

Przebieg zajęć:

1. Przypomnienie zasad bhp w laboratorium.

2. Powtórzenie pojęć: elektroliza, elektrody (katoda i anoda) oraz ich ładunki, proces redukcji i utlenienia.

3. Podział uczniów na grupy 3–4-osobowe.

4. Przygotowanie sprzętu do elektrolizy: aparat Hoffmanna z elektrodami grafitowymi,

źródło prądu stałego 4-6 V np. bateria płaska 4,5 V, probówka, zlewka, łuczywko.

5. Przygotowanie odczynników: 15% roztwór NaCl, fenoloftaleina.

6. Przygotowanie stanowiska pracy.

7. Przeprowadzenie elektrolizy:

− napełnienie aparatu Hoffmanna roztworem NaCl (przez część środkową aparatu,

przy zamkniętych kranikach),

− wkroplenie do roztworu ok. 10 kropel fenoloftaleiny,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

− podłączenie źródła prądu stałego do obu elektrod elektrolizera,

− prowadzenie elektrolizy do zebrania po ok. 10 cm3 gazu w obu ramionach aparatu.

8. Identyfikacja produktów elektrolizy (pod wyciągiem):

a) w rurce połączonej z ujemnym biegunem:

− napełnienie odwróconej probówki gazem znajdującym się w rurce,

− bardzo ostrożne zbliżenie do wylotu probówki zapalonego łuczywka,

− obserwowanie zmiany zabarwienia roztworu znajdującego się w rurce,

b) w rurce połączonej z dodatnim biegunem:

− obserwowanie barwy gazu zebranego w drugim ramieniu aparatu,

− zbliżenie zwitka waty do wylotu rurki, otwarcie kranika i zbadanie zapachu waty.

9. Zapisanie obserwacji z przeprowadzonego ćwiczenia.

10. Wyciągnięcie wniosków:

− określenie produktów elektrolizy,

− określenie stosunku objętościowego wydzielających się gazów,

− zapisanie równań reakcji elektrodowych.

11. Ocena pracy uczniów.

12. Zadanie pracy domowej.

Zakończenie zajęć

Praca domowa

Zaprojektuj metodę przeprowadzenia elektrolizy roztworu CuSO4. Określ produkty

elektrolizy i zaproponuj sposób ich identyfikacji. Zapisz równania reakcji elektrodowych.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

− anonimowa ankieta dotycząca trudności podczas wykonywania ćwiczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

5. ĆWICZENIA

5.1. Proces elektrolizy roztworów NaCl

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapisz równania reakcji elektrodowych przebiegających podczas elektrolizy roztworów

wodnych na elektrodach platynowych.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyszukać w tabelach wartości odpowiednich standardowych potencjałów rozkładowych

i ustalić produkty elektrolizy,

2) zapisać równania reakcji elektrodowych przebiegających podczas elektrolizy wody,

wodnych roztworów: HCl, CuCl2, H2SO4, AgNO3, NaCl, NaOH i CH3COOH.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenia w zapisywaniu równań reakcji elektrodowych.

Środki dydaktyczne:

–

Kalendarz chemiczny,

–

materiał nauczania, punkt 4.1.1 (Poradnik dla ucznia),

–

literatura rozdział 7.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź elektrolizę wodnego roztworu NaCl.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przygotować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bhp,

2) przygotować elektrolizer do pracy zgodnie z instrukcją jego użytkowania,

3) przygotować odczynniki i roztwory do elektrolizy i identyfikacji produktów,

4) przeprowadzić proces elektrolizy:

− napełnić aparat Hoffmanna roztworem NaCl (przez część środkową aparatu, przy

zamkniętych kranikach),

− wkroplić do roztworu ok. 10 kropel fenoloftaleiny,

− podłączyć źródło prądu stałego do obu elektrod elektrolizera,

− prowadzić elektrolizę do zebrania po ok. 10 cm3 gazu w obu ramionach aparatu,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

5) zidentyfikować produkty elektrolizy (pod wyciągiem):

a) w rurce połączonej z ujemnym biegunem:

− napełnić odwróconą probówkę gazem znajdującym się w rurce,

− bardzo ostrożnie zbliżyć do wylotu probówki zapalone łuczywko,

− obserwować zmianę zabarwienia roztworu znajdującego się w rurce,

b) w rurce połączonej z dodatnim biegunem:

− obserwować barwę gazu zebranego w drugim ramieniu aparatu,

− zbliżyć zwitek waty do wylotu rurki, otworzyć kranik i zbadać zapach waty.

6) zapisać obserwacje, wnioski i równania reakcji elektrodowych,

7) sporządzić sprawozdanie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenie praktyczne

Środki dydaktyczne:

–

stół laboratoryjny z dostępem do wyciągu,

–

elektrolizer Hoffmana,

–

odczynniki do przeprowadzenia elektrolizy i identyfikacji jej produktów: 15% roztwór

NaCl, fenoloftaleina, łuczywko, wata,

–

Kalendarz chemiczny,

–

Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych.

Ćwiczenie 3

Dokonaj analizy schematu ideowego produkcji chloru i wodorotlenku sodu metodą

elektrolizy przeponowej.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Przygotować dla ucznia schemat ideowy produkcji chloru i wodorotlenku sodu metodą

elektrolizy przeponowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) na podstawie schematu ideowego ustalić etapy produkcji wodorotlenku sodu i chloru

metodą elektrolizy przeponowej,

2) ustalić produkty elektrolizy przeponowej i ich formy handlowe,

3) podać przykłady zastosowań produktów otrzymywanych podczas produkcji Cl2 i NaOH

metodą elektrolizy przeponowej w przemyśle, syntezie chemicznej,

4) zapisać sposób oczyszczania solanki przed procesem elektrolizy, porównać

z oczyszczaniem solanki w produkcji sody kalcynowanej,

5) zaprezentować wyniki swej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego,

Środki dydaktyczne:

–

schemat ideowy produkcji chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej,

–

tekst przewodni do wykonania zadania,

–

materiał nauczania p.4.1.1 (Poradnik dla ucznia),

–

literatura z rozdziału 7.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

5.2. Wskaźniki przebiegu elektrolizy

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj obliczenia z zastosowaniem praw elektrolizy.

Zadania do rozwiązania:

Zadanie 1

Prowadzono elektrolizę wodnego roztworu H2SO4 prądem o natężeniu 10 A. Jak długo

powinna trwać elektroliza, aby powstały 2 dm3 tlenu (warunki normalne)?

Odp. t = 3445 s

Zadanie 2

Jak długo powinna trwać elektroliza prądem o natężeniu 0,5 A, aby z 200 cm3 roztworu

CuSO4 o stężeniu 0,6 mol/dm3 wydzielić 10% zawartej w nim miedzi?

Odp. t = 4632 s

Zadanie 3

Jaka była wydajność prądowa elektrolizy roztworu CuSO4, jeżeli w ciągu 200s przy

przepływie prądu o natężeniu 2,6 A osadziło się 0,1 g metalicznej miedzi?

Odp. Wp = 58,5%

Zadanie 4

Oblicz masę miedzi wydzielonej na katodzie platynowej podczas elektrolizy wodnego

roztworu CuSO4, prądem o natężeniu 3 A, w czasie 30 minut.

Odp. m = 1,81 g

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapisać równania reakcji elektrodowych,

2) zapisać wzory praw elektrolizy Faradaya,

3) wykonać obliczenia ilości produktów elektrolizy na podstawie podanych parametrów

procesowych, czasu, natężenia prądu,

4) obliczyć czas prowadzenia elektrolizy,

5) obliczyć wydajność prądową procesu elektrolizy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenia obliczeniowe

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania p. 4.2.1 (Poradnik dla ucznia),

–

podręcznik chemii lub fizyki, dział elektroliza – prawa Faradaya,

–

układ okresowy pierwiastków chemicznych,

–

kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Ćwiczenie 2

Oblicz wydajność procesu elektrolizy dla następujących przypadków:

1. W elektrolizerze do produkcji glinu z roztworu Al2O3 w kriolicie, przy natężeniu prądu 20 000 A, w ciągu doby otrzymano 145 kg glinu.

2. W czasie 24 godzin elektrolizy roztworu chlorku sodu, przy natężeniu 15500 A

otrzymano 4200 dm3 ługu zawierającego 125 g/dm3 NaOH.

3. Podczas elektrolizy kwaśnego roztworu soli cynku na katodzie przebiegają dwa

równoczesne procesy: wydzielanie cynku i wodoru. Po przepuszczeniu ładunku 2 F przez

taki roztwór stwierdzono, że przyrost masy katody wyniósł 52 g.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien :

1) zapisać równania reakcji elektrodowych,

2) zapisać wzory praw elektrolizy i wzór na wydajność prądową elektrolizy,

3) obliczyć wydajność prądową procesu elektrolizy przy podanych warunkach,

i natężeniu prądu oraz ilości otrzymanego produktu.

Zalecane metody nauczani–uczenia się:

–

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania z punktu 4.2.1 (Poradnik dla ucznia),

–

Molenda J.: Technologia chemiczna (rozdział: Procesy elektrochemiczne),

–

kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

5.3. Prowadzenie elektrolizy

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź obserwację przebiegu procesu elektrolizy w zakładzie przemysłowym.

Zanotuj wszystkie obserwacje zgodnie z poniższą instrukcją wykonania ćwiczenia i napisz sprawozdanie.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Zorganizować wycieczkę dydaktyczną do zakładu elektrolizy przeponowej NaCl,

np. w Zakładach Azotowych we Włocławku.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obserwować przebieg procesu elektrolizy przeponowej,

2) poznać konstrukcję oraz materiały aparatów i urządzeń w ciągu technologicznym,

3) poznać sposoby kontroli i sterowania procesem elektrolizy roztworu NaCl,

4) poznać przykłady procedur zachowania bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrolizy,

5) poznać zasady bhp na stanowiskach pracy w oddziale elektrolizy,

6) sporządzić sprawozdanie zawierające powyższe informacje.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

wycieczka dydaktyczna,

–

dyskusja dydaktyczna.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania z danej jednostki modułowej,

–

instrukcje ruchowe,

–

fragmenty instrukcji bhp,

–

fragmenty procedur zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrolizy.

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj sposób zabezpieczenia aparatów i urządzeń przed korozyjnym działaniem

chloru.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wypisać właściwości chemiczne chloru,

2) powiązać właściwości i działanie chloru na materiały konstrukcyjne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

3) dobrać, na podstawie informacji zawartych w materiale nauczania (p. 4.3.1) i poradnikach materiałów konstrukcyjnych, odpowiednie materiały na aparaty, armaturę i urządzenia

oraz dodatkowo substancje smarujące w armaturze,

4) podać przykłady materiałów konstrukcyjnych na aparaty i na wykładziny do aparatury, armaturę i urządzenia w procesach produkcyjnych z udziałem chloru,

5) zapisać odpowiednie informacje,

6) wziąć udział w dyskusji.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja dydaktyczna

Środki dydaktyczne:

–

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

–

strony internetowe, np. www.wrzesnia.com.pl/instrukcje bhp.html, www.ciop.pl/html,

www.EuroChlor.org.

–

podręczniki chemii,

–

materiał nauczania z punktu 4.3.1 (Poradnik dla ucznia),

–

literatura z rozdziału 7.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

5.4. Kontrola procesu elektrolizy roztworów NaCl, bezpieczeństwo

eksploatacyjne podczas elektrolizy

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy zagrożeń środowiska, wynikających z procesu elektrolizy roztworów

NaCl prowadzonych na skalę przemysłową.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Przygotować Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych oraz instrukcje bhp lub ich fragmenty dotyczące stanowisk pracy przy produkcji chloru i ługu sodowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wymienić produkty elektrolizy roztworu NaCl,

2) wybrać odpowiednie Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych,

3) ustalić na podstawie Kart charakterystyki zagrożenia każdego z produktów elektrolizy NaCl dla zdrowia ludzkiego i środowiska,

4) zaproponować środki bezpieczeństwa w zakładach prowadzących procesy elektrolizy

NaCl,

5) zaproponować

sposoby

ograniczenia

zagrożeń

dla

środowiska, wynikające

z właściwości toksycznych produktów elektrolizy roztworu NaCl,

6) podać sposoby udzielania pierwszej pomocy przy zetknięciu się z chlorem

i ługiem sodowym.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego,

Środki dydaktyczne:

− Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych,

− instrukcje bhp lub ich fragmenty dotyczące stanowisk pracy przy produkcji chloru

i ługu sodowego,

− stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

− strony internetowe, np. www.wrzesnia.com.pl/instrukcje bhp.html, www.ciop.pl/html,

− materiał nauczania p. 4.4.1 (Poradnik dla ucznia),

− literatura z rozdziału 7.

Ćwiczenie 2

Dokonaj analizy procedur zachowania bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrolizy

przeponowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Przygotować fragmenty procedur zachowania bezpieczeństwa eksploatacji instalacji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wybrać odpowiednie fragmenty procedur zachowania bezpieczeństwa eksploatacji

instalacji, przygotowane przez prowadzącego zajęcia lub odnaleźć w Internecie instrukcje

i procedury dotyczące instalacji produkcji chloru i chlorowania, transportu chloru,

2) ustalić

warunki

techniczne

zachowania

bezpieczeństwa

instalacji

elektrolizy

przeponowej,

3) ustalić sposoby zachowania bezpieczeństwa podczas transportu, przy stosowaniu chloru

w syntezach organicznych i nieorganicznych.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego,

Środki dydaktyczne:

–

instrukcje, procedury bezpieczeństwa eksploatacji – fragmenty,

–

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

–

strony internetowe, np. www.wrzesnia.com.pl/instrukcje bhp.html, www.ciop.pl/html,

www.EuroChlor.org.

–

materiał nauczania z punktu 4.4.1 (Poradnik dla ucznia),

–

literatura z rozdziału 7.

Ćwiczenie 3

Zaprojektuj schemat ideowy powiązań procesu elektrolizy roztworu NaCl z innymi

procesami przemysłu nieorganicznego i organicznego.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Podzielić uczestników na grupy 3-osobowe, przydzielić tematy, np. amoniak w przemyśle

sodowym i jego produkcja z wodoru, chlor i jego zastosowania w syntezie nieorganicznej, chlor i jego zastosowania w syntezie organicznej, wykorzystanie wodoru do syntez,

zastosowania wodorotlenku sodu w procesach przemysłowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wymienić produkty elektrolizy roztworu NaCl,

2) wymienić surowce główne i pomocnicze procesu elektrolizy NaCl,

3) wymienić przykłady różnorodnych zastosowań produktów elektrolizy roztworu NaCl,

4) wyszukać przykłady powiązań różnych surowców pomocniczych w różnych procesach

przemysłu nieorganicznego i organicznego, np. rola amoniaku w produkcji sody

kalcynowanej i wodorotlenku sodu, produkcja amoniaku z zastosowaniem wodoru,

5) sporządzić schemat ideowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda projektów.

Środki dydaktyczne:

–

komputer z oprogramowaniem umożliwiającym sporządzanie schematów,

–

Internet,

–

materiał nauczania z punktu 4.4.1 (Poradnik dla ucznia),

–

literatura z rozdziału 7.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test do jednostki modułowej „Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu

metodą elektrolizy przeponowej”.

Test składa się z 20 zadań, z których:

− zadania 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 17, 18 są z poziomu podstawowego,

− zadania 13, 14, 16,19, 20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące

oceny szkolne:

- dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego,

- dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 11 zadań z poziomu podstawowego,

- dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego,

- bardzo dobry – za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 5 z poziomu

ponadpodstawowego,

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. a, 3. d, 4. a, 5. c, 6. c, 7. a, 8. d, 9. b, 10. b, 11. c, 12. d, 13. a, 14. b, 15. b, 16. a, 17. c, 18. d, 19. c, 20. a

Plan testu

Nr

Cel operacyjny

Kategoria

Poziom

Poprawna

zad.

(mierzone osiągnięcia ucznia)

celu

wymagań

odpowiedź

Podać wzór soli na podstawie reakcji

1. elektrodowych zachodzących podczas

A

P

b

elektrolizy wodnego roztworu tej soli

2. Podać produkty elektrolizy Na2SO4

A

P

a

3. Wyjaśnić pojęcie: nadnapięcie

B

P

d

Uzasadnić stosowanie przepony

4.

C

P

a

w elektrolizie NaCl

Dobrać materiał przepony w procesie

5.

B

P

c

elektrolizy NaCl

Dobrać materiał katody do procesu

6.

B

P

c

elektrolizy NaCl

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

Nr

Cel operacyjny

Kategoria

Poziom

Poprawna

zad.

(mierzone osiągnięcia ucznia)

celu

wymagań

odpowiedź

Dobrać materiał elektrody

7. „stałowymiarowej” stosowanej

A

P

a

w procesie elektrolizy

Podać zanieczyszczenia solanki

8. usuwane w procesie przygotowania

A

P

d

jej przygotowania do elektrolizy

Podać temperaturę solanki kierowanej

9.

A

P

b

do elektrolizera

Podać stężenie solanki kierowanej

10.

A

P

b

do elektrolizera

11. Podać pH roztworu solanki

A

P

c

Określić właściwą kolejność etapów

12. produkcji chloru i wodorotlenku sodu

B

P

d

metodą elektrolizy przeponowej

Obliczyć czas prowadzenia elektrolizy

13.

D

PP

a

roztworu NaCl

Obliczyć masę miedzi wydzielonej

14.

D

PP

b

w procesie elektrolizy roztworu CuSO4

15. Podać nazwę roztworu po elektrolizie

A

P

b

Uzasadnić dodatek cukru w procesie

16.

C

PP

a

zatężania roztworu ługu sodowego

Podać największe zastosowania chloru

17.

A

P

c

jako surowca

Określić stężenie handlowe

18.

B

P

d

wodorotlenku sodu

Określić temperaturę stopu

19. wodorotlenku sodu kierowanego

C

PP

c

do granulacji

Zaproponować sposób oznakowania

20. środków transportu przewożących

C

PP

a

chlor

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciele

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

2. Omów z uczniami cel stosowania pomiaru dydaktycznego.

3. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.

4. Przeprowadź z uczniami próbę udzielania odpowiedzi na takie typy zadań testowych,

jakie będą w teście.

5. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).

6. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.

7. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.

11. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.

12. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.

14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.

2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

4. Test zawiera 20 zadań dotyczących technologii wytwarzania chloru i wodorotlenku sodu

metodą elektrolizy przeponowej. Są to zadania wielokrotnego wyboru i tylko jedna

odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi. Prawidłową odpowiedź

zaznacz X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,

a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci

zadania: 13, 14, 16, 19, 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.

8. Na rozwiązanie testu masz 60 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

-

instrukcja,

-

zestaw zadań testowych,

-

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Zapis

K: 4H2O + 4e- 2H2 + 4OH-

A: 2Cl- Cl2 + 2e-

ilustruje reakcje zachodzące na elektrodach platynowych podczas elektrolizy wodnego

roztworu:

a) CuCl2

b) NaCl

c) HCl

d) ZnCl2

2. Produktami elektrolizy roztworu Na2SO4 z użyciem obojętnych elektrod są:

a) H2 , O2

b) NaOH , O2

c) NaOH , H2

d) SO3 , H2 , O2

3. Różnica między faktycznie potrzebnym napięciem do przeprowadzenia elektrolizy

a teoretycznym napięciem rozkładowym nazywana jest:

a) standardowym potencjałem rozkładowym

b) standardowym potencjałem elektrodowym

c) napięciem rozkładowym

d) nadnapięciem

4. Zastosowanie przepony w elektrolizerach w procesie elektrolizy NaCl, przeciwdziała

tworzeniu się:

a) chloranów(I)

b) tlenu

c) sodu

d) wodoru

5. Przepona w elektrolizerach Hookera wykonana jest z:

a) włókien poliestrowych

b) specjalnej gumy

c) azbestu

d) celulozy

6. W elektrolizerach do produkcji chloru i wodorotlenku sodu metodą przeponową materiał

katody stanowi:

a) grafit

b) miedź

c) stal

d) srebro

7. Elektrody „stałowymiarowe” zastępujące tradycyjne anody i pozwalające zwiększyć

obciążenie prądowe oraz zmniejszyć zużycie energii, są wykonane z:

a) tytanu

b) miedzi

c) srebra

d) wanadu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

8. Solanka kierowana do elektrolizera musi być oczyszczona z zawartych w niej jonów: a) Fe3+ , K+ , Mn2+

b) Mg2+ , K+ , Cl-

c) Ca2+ , Na+ , Fe3+

d) Mg2+ , Ca2+, SO 2-

4

9. Solankę przed wprowadzeniem do elektrolizera podgrzewa się do temperatury:

a) 30 – 45oC

b) 50 – 75oC

c) 80 – 85oC

d) 90 – 95oC

10. Solanka kierowana do elektrolizy powinna mieć stężenie NaCl wynoszące:

a) 130 – 150 g/dm3

b) 310 – 315 g/dm3

c) 375 – 390 g/dm3

d) 410 – 415 g/dm3

11. Odpowiedni odczyn solanki pozwala zmniejszyć zużycie materiału anody, ilość osadów

odkładających się na katodzie oraz zawartość chloranów(I) w roztworze po elektrolizie.

Solanka powinna mieć pH:

a) 8 – 10

b) 6 – 7

c) 4 – 5

d) 2 – 3

12. Produkcja chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej składa się

z następujących po sobie procesów:

a) sprężanie i skraplanie chloru, oczyszczanie solanki, elektroliza, zatężanie ługu

sodowego

b) elektroliza, zatężanie ługu sodowego, sprężanie i skraplanie chloru, oczyszczanie

solanki

c) elektroliza, oczyszczanie solanki, sprężanie i skraplanie chloru, zatężanie ługu

sodowego

d) oczyszczanie solanki, elektroliza, sprężanie i skraplanie chloru, zatężanie ługu

sodowego

13. Podczas elektrolizy wodnego roztworu NaCl prowadzonej prądem o natężeniu 5 A

na anodzie wydzieliło się 11,2 dm3 chloru. Czas prowadzenia elektrolizy wynosił:

a) 5,36 h

b) 2,68 h

c) 3,57 h

d) 4,48 h

14. Prowadzono elektrolizę wodnego roztworu CuSO4 w czasie 30 minut prądem o natężeniu

3A. Masa miedzi, jaka wydzieliła się na katodzie platynowej, wynosi:

a) 3,58 g

b) 1,79 g

c) 2,69 g

d) 1,28 g

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

15. Roztwór odbierany z elektrolizerów przeponowych, zawierający ok. 11% NaOH, to: a) amalgamat

b) katolit

c) kationit

d) kalomel

16. Dodawanie cukru w procesie zatężania roztworu ługu sodowego w wyparkach

ma na celu:

a) ograniczenie korozji aparatów

b) zmniejszenie pienienia roztworu ługu sodowego

c) poprawę mieszania roztworu ługu sodowego

d) zmniejszenie napięcia powierzchniowego roztworu zatężanego

17. Największe ilości chloru jako surowca zużywa się do produkcji:

a) chloranów i freonów

b) chlorowodoru i kwasu solnego

c) chlorku winylu i rozpuszczalników chloroorganicznych

d) wapna chlorowanego i środków bielących

18. Wodorotlenek sodu jako produkt handlowy występuje w postaci stałej, ale także jako

roztwór o stężeniu:

a) ok. 10%

b) ok. 25%

c) ok. 35%

d) ok. 50%

19. Temperatura stopu wodorotlenku sodu kierowanego do granulacji wynosi:

a) 1500C

b) 2500C

c) 3500C

d) 4500C

20. Oznakowanie środków transportu przewożących chlor musi zawierać:

a) pomarańczowe tablice i odpowiednie nalepki

b) czerwone tablice z odpowiednimi znakami

c) czarne napisy ostrzegawcze na niebieskich cysternach

d) czarne napisy ostrzegawcze na żółtych cysternach

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej

Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zadania lub wykonaj rysunek.

Nr

Odpowiedź

Punkty

zadania

1.

a

b

c

d

2.

a

b

c

d

3.

a

b

c

d

4.

a

b

c

d

5.

a

b

c

d

6.

a

b

c

d

7.

a

b

c

d

8.

a

b

c

d

9.

a

b

c

d

10.

a

b

c

d

11.

a

b

c

d

12.

a

b

c

d

13.

a

b

c

d

14.

a

b

c

d

15.

a

b

c

d

16.

a

b

c

d

17.

a

b

c

d

18.

a

b

c

d

19.

a

b

c

d

20.

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

Test praktyczny wysoko symulowany

Do jednostki modułowej „Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy

przeponowej”

Zadanie dla ucznia:

Wykonaj obliczenia dotyczące procesu elektrolizy.

Plan testu

Liczba punktów

Nr

możliwych do

Nazwa czynności

zadania

uzyskania

Wykorzystanie praw Faradaya

1

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

2

1.

Stosowanie odpowiednich jednostek

1

Podanie prawidłowego wyniku ( mAg = 1,21 g)

1

Wykorzystanie praw Faradaya

1

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

2

2.

Stosowanie odpowiednich jednostek

1

Obliczenie prawidłowego czasu ( t = 60750 s )

1

Obliczenie prawidłowej objętości Cl2 (V = 35,25 dm3)

1

Wykorzystanie praw Faradaya

1

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

2

3.

Stosowanie odpowiednich jednostek

1

Obliczenie wydajności prądowej (η = 94,6 %)

1

Razem

16

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące oceny szkolne:

16 – 14 – bardzo dobry,

13 – 11 – dobry,

10 – 9 – dostateczny,

8 – 7 – dopuszczający.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

INSTRUKCJA DLA NAUCZYCIELA

1. Przed rozpoczęciem wykonywania zadania przez uczniów, należy:

-

zapewnić warunki do samodzielnej pracy,

-

rozdać karty pracy oraz instrukcje dla ucznia,

-

odczytać uczniom przeznaczoną dla nich instrukcję oraz udzielić odpowiedzi

na pytania.

2. Podczas wykonywania zadania powinny być spełnione następujące warunki:

-

czas trwania testu 45 minut,

-

praca samodzielna, indywidualne stanowiska pracy,

-

maksymalna liczba uczniów w grupie – 16 osób,

-

wykonane zadanie uczeń opisuje w karcie pracy,

-

nauczyciel pełni rolę obserwatora,

-

kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu nauczyciel przypomina uczniom

o zbliżającym się czasie zakończenia zadania,

-

po wykonaniu zadania uczeń oddaje kartę pracy nauczycielowi.

3. Po wykonania zadania nauczyciel:

-

wpisuje do karty oceny wyniki przeprowadzonego testowania,

-

przeprowadza analizę wyniku sprawdzianu,

-

opracowuje wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie

niepowodzeń dydaktycznych.

Uczeń może otrzymać maksymalnie 16 punktów.

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Zadanie, które będziesz wykonywać polega na wykonaniu obliczeń dotyczących procesu

elektrolizy.

Aby wykonać zadanie, powinieneś w karcie pracy:

1) wypisać dane i szukane,

2) zapisać równania reakcji elektrodowych,

3) podać wzory praw Faradaya i odpowiednio je przekształcić,

4) wykonać obliczenia stosując odpowiednie jednostki,

5) podać odpowiedź.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

KARTA PRACY

Imię i nazwisko..........................................................................................

Test praktyczny wysoko symulowany

do jednostki modułowej „Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą

elektrolizy przeponowej”

Zadanie dla ucznia:

Wykonaj obliczenia dotyczące procesu elektrolizy.

Zadanie 1.

Ile g srebra osadzi się na elektrodzie podczas elektrolizy roztworu azotanu srebra, przy przepływie prądu stałego o natężeniu 0,5 A w ciągu 1 godziny, przy wydajności prądowej 60%?

Zadanie 2

Oblicz, jak długo powinna trwać elektroliza wodnego roztworu chlorku miedzi(II) przy

przepływie prądu o natężeniu 5,0A, aby na katodzie powstało 100 g miedzi.

Jaka będzie objętość chloru powstałego na anodzie?

Zadanie 3

W czasie 24 godzin elektrolizy roztworu chlorku sodu, przy natężeniu 15500 A otrzymano 4200 dm3 ługu zawierającego 125 g/dm3 NaOH. Oblicz wydajność prądową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

KARTA OCENY

Imię i nazwisko..........................................................................................

Test praktyczny wysoko symulowany

do jednostki modułowej „Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą

elektrolizy przeponowej”

Zadanie:

Wykonaj obliczenia dotyczące procesu elektrolizy.

Nr

Nazwa czynności

Uzyskana liczba

zadania

punktów

Wykorzystanie praw Faradaya

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

1.

Stosowanie odpowiednich jednostek

Podanie prawidłowego wyniku

Wykorzystanie praw Faradaya

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

2.

Stosowanie odpowiednich jednostek

Obliczenie prawidłowego czasu

Obliczenie prawidłowej objętości Cl2

Wykorzystanie praw Faradaya

Zapisanie równań reakcji elektrodowych

3.

Stosowanie odpowiednich jednostek

Obliczenie wydajności prądowej

Razem:

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące oceny szkolne:

16 – 14 – bardzo dobry,

13 – 11 – dobry,

10 – 9 – dostateczny,

8 – 7 – dopuszczający.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

7. LITERATURA

1. BAT „Najlepsze dostępne techniki – wytyczne dla branży chemicznej w Polsce”,

Przemysł Chloro-Alkaliczny. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2005

2. Bortel E., Koneczny H.: Zarys technologii chemicznej. PWN, Warszawa 1992

3. Kępiński J.: Technologia chemiczna nieorganiczna. PWN, Warszawa 1984

4. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1996

5. Praca zbiorowa pod redakcją K. Pazdro: Chemia nieorganiczna. WSiP, Warszawa 1992

6. Praca zbiorowa: Technologia chemiczna ogólna. WSiP, Warszawa 1974

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33