1. Scenariusz lekcji problemowej: Czy temperatura ma wpływ na rozpuszczalność substancji w wodzie?

Cel ogólny lekcji: Wykazanie, że temperatura wpływa na proces rozpuszczania się substancji w wodzie.

Cele operacyjne i poziom wymagań - uczeń:

• doświadczalnie bada rozpuszczanie się kilku substancji stałych w zimnej wodzie i ciepłej wodzie:

• tłumaczy, jaki jest wpływ temperatury na rozpuszczalność substancji stałych w wodzie;

• odczytuje rozpuszczalność substancji z wykresu rozpuszczalności;

• korzystając z wykresu rozpuszczalności, oblicza rozpuszczalność danej substancji w dowolnej ilości wody w określonej temperaturze;

• doświadczalnie bada rozpuszczanie się tlenku węgla(IV) w zimnej wodzie i ciepłej wodzi;

• tłumaczy jakie znaczenie ma wpływ temperatury na rozpuszczalność tlenu dla organizmów żyjących w wodzie.

Metody nauczania: problemowa, doświadczalna.

Środki dydaktyczne:

• Wykresy rozpuszczalności

• wybranych substancji stałych w wodzie

• tlenku węgla(IV) w wodzie

• tlenu w wodzie

• Doświadczenie 1.:

1. dwie zlewki, bagietka, cukier, zimna woda i ciepła woda - grupa I,

2. dwie zlewki, bagietka, sól kamienna, zimna woda i ciepła woda - grupa II,

3. dwie zlewki, bagietka, saletra potasowa, zimna woda i woda ciepła grupa I,

4. dwie zlewki, bagietka, siarczan(VI) miedzi(II), zimna woda i ciepła woda - grupa IV.

Uwaga: siarczan(VI) miedzi(II) jest substancją szkodliwa dla zdrowia, nie należy go dotykać palcami.

Wskazówka metodyczna: propozycja wykonania doświadczeń w grupach ma na celu zbadanie większej liczby substancji, przez co łatwiej będzie rozwiązać problem będący tematem lekcji.

Zakładamy, że uczniowie znają już pojęcia: roztwór nasycony i roztwór nienasycony.

• Doświadczenie 2.: butelka z wodą gazowaną, krystalizator, ciepła woda.

Przebieg lekcji

1. Wytworzenie sytuacji problemowej

N. Zadaje uczniom pytanie:

• Jakie czynniki przyspieszają rozpuszczanie się cukru w herbacie?

U. Odpowiadają (przewidywane odpowiedzi)

• Cukier szybciej się rozpuszcza wówczas, gdy zamieszamy zawartość szklanki.

• Cukier lepiej się rozpuszcza w gorącej herbacie.

N. Zadaje uczniom pytanie:

• Czy zawsze substancje rozpuszczają się lepiej w ciepłej wodzie?

U. Odpowiadają (przewidywana odpowiedzi):

• Chyba tak, w ciepłej wodzie substancje szybciej się rozpuszczają.

• W ciepłej wodzie substancje rozpuszczają się nie tylko szybciej, ale w większej ilości.

• Im wyższa temperatura wody, tym więcej danej substancji można w niej rozpuścić.

N. Zadaje uczniom pytanie:

• Jak myślicie, jaki problem powinniśmy na dzisiejszej lekcji rozwiązać?

U. Odpowiadają (przewidywana odpowiedź):

2. Sformułowanie problemu:

Czy temperatura ma wpływ na rozpuszczalność substancji w wodzie?

3. Wysuwane hipotezy:

1. Temperatura wpływa na rozpuszczalność wszystkich substancji w wodzie.

2. Temperatura wpływa na rozpuszczalność niektórych substancji w wodzie.

4. Ustalenie planu weryfikacji hipotez:

N. zadaje uczniom pytanie:

• W jaki sposób proponujecie sprawdzić, która z hipotez jest prawdziwa?

U. Odpowiadają (przewidywane odpowiedzi):

• Należy wykonać doświadczenia, w których zbadamy rozpuszczanie się różnych substancji w wodzie.

• Należy zbadać, czy w ciepłej wodzie rozpuści się więcej substancji niż w zimnej.

5. Weryfikacja hipotez

14. Proponuje wykonanie w grupach uczniowskich doświadczenia 1., w którym uczniowie zbadają rozpuszczanie się kilku substancji stałych:




Doświadczenie 1. Badanie rozpuszczalności w wodzie:

1. grupa I - cukru,

2. grupa II - soli kamiennej,

3. grupa III - saletry potasowej,

4. grupa (IV) - siarczanu(VI) miedzi(II).

Wykonanie: Do dwóch zlewek wlejcie po 50 cm³ wody: do jednej zlewki zimnej a do drugiej bardzo ciepłej. Następnie wsypcie do obu zlewek łyżeczkę substancji - grupa I cukru, grupa II soli, grupa III saletry potasowej, grupa IV siarczanu(VI) miedzi(II) i zamieszajcie.

Zaobserwujcie, czy substancja się rozpuściła, jeżeli tak, dodajcie znów łyżeczkę i ponownie zamieszajcie. Czynność powtarzajcie tak długo, aż badana substancja przestanie się rozpuszczać przynajmniej w jednej ze zlewek.





a) b)





c) d)

U. Zapisują obserwacje i wnioski:

Obserwacja:

grupa I: w zlewce z zimną wodą cukier przestał się rozpuszczać po dodaniu ok. 20 łyżeczek cukru. W ciepłej rozpuszczał się dalej.

grupa II: sól kamienna przestała się rozpuszczać w obu zlewkach po dodaniu ok. 4 łyżeczek.

grupa III: w zlewce z zimną wodą saletra potasowa przestała się rozpuszczać po dodaniu ok. 3 łyżeczek cukru. W ciepłej rozpuszczała się dalej.

grupa IV: w zlewce z zimną wodą siarczan(VI) miedzi(II) przestał się rozpuszczać po dodaniu ok. 2 łyżeczek tej substancji. W ciepłej rozpuszczał się dalej.

Wniosek: z doświadczenia wynika, że w wodzie o danej temperaturze można rozpuścić określoną ilość danej substancji. W ciepłej wodzie rozpuszcza się więcej cukru, więcej (saletry potasowej) i siarczanu(VI) miedzi(II) niż w zimnej wodzie. Temperatura wody nie wpływa na ilość rozpuszczanej w wodzie soli kamiennej.

N. Wyjaśnia, że słowo rozpuszczalność ma dwa znaczenia: jakościowe, które oznacza zjawisko rozpuszczania się substancji w wodzie i ilościowe, które oznacza określoną liczbę gramów danej substancji rozpuszczającą się w 100 g wody w danej temperaturze. Poleca zapisać to w zeszytach uczniowskich:

Rozpuszczalnością nazywamy liczbę gramów danej substancji, która rozpuszcza się w 100 gramach wody, dając roztwór nasycony w danej temperaturze.

N. Zapoznaje uczniów z wykresem rozpuszczalności, objaśnia w jaki sposób należy z niego korzystać i daje polecenie - zadanie, które jest rozwiązywane na tablicy i zapisywane w zeszytach uczniowskich.




Zadanie:

Korzystając z wykresu rozpuszczalności, obliczcie, ile gramów saletry potasowej rozpuści się w 400 g wody o temperaturze 20 ˚C, dając roztwór nasycony.

Rozwiązanie:

Z wykresu odczytujemy, że rozpuszczalność saletry potasowej w 20˚C wynosi 28 g.

Układamy proporcję: jeśli w 100 g wody rozpuszcza się 28 g saletry potasowej

to w 400 g wody rozpuszcza się x g saletry potasowej

28 g ∙ 400 g

stąd x = ----------- = 112 g

100 g

Odpowiedź: Aby otrzymać roztwór nasycony w temperaturze 20 ˚C, należy rozpuścić 112 g saletry potasowej w 400 g wody.

N. Poleca uczniom zbadanie rozpuszczalności w wodzie gazów. W tym celu proponuje wykonanie kolejnego doświadczenia, w którym uczniowie zbadają rozpuszczalność tlenku węgla(IV) w zimnej wodzie i ciepłej wodzie. Do doświadczenia można użyć wody gazowanej, która zawiera rozpuszczony tlenek węgla(V).




Doświadczenie 2. Badanie rozpuszczalności tlenku węgla(IV) w zimnej i ciepłej wodzie

Wykonanie:

Otwórzcie butelkę z wodą gazowaną., obejrzyjcie ją, a następnie wstawcie butelkę do naczynia, np. krystalizatora z ciepłą wodą. Zaobserwujcie zachodzące zmiany.




U. Zapisują obserwacje i wnioski:

Obserwacja: Po wstawieniu butelki z wodą gazowaną do ciepłej wody zaobserwowaliśmy wydzielanie się gazu - tlenku węgla(IV) z wody gazowanej.

Wniosek: Rozpuszczalność tlenku węgla(IV) w wodzie zależy od temperatury - w wyższej temperaturze jest ona mniejsza.

N. W oparciu o wykresy rozpuszczalności tlenku węgla(IV) i tlenu wyjaśnia, że rozpuszczalność gazów w wodzie wraz ze wzrostem temperatury maleje.







6. Podsumowanie - rozwiązanie problemu

N. Pyta uczniów, czy hipotezy okazały się słuszne..

U. Odpowiadają: Nasze hipotezy okazały się słuszne - temperatura ma wpływ na rozpuszczalność substancji w wodzie.

Na polecenie nauczyciela zapisują w zeszytach:

Temperatura wpływa na rozpuszczalność substancji w wodzie. Rozpuszczalność większości ciał stałych w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Rozpuszczalność gazów w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury.

7. Zadanie domowe:

1. Korzystając z wykresu rozpuszczalności, oblicz, ile gramów siarczanu(VI) miedzi(II) należy rozpuścić w 200 g wody, aby otrzymać roztwór nasycony w temperaturze 50 ˚C.

2. Zastanów się, jakie skutki dla życia organizmów wodnych ma malejąca wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność tlenu w wodzie.

---