Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(iv)? Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela

(1)

Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?

Wprowadzenie Przeczytaj

Graﬁka interaktywna Sprawdź się

Dla nauczyciela

(2)

Niedobór związków (jonów), którego pierwiastka w organizmie, powoduje takie objawy, jak skurcze mięśni, zmęczenie, czy też problemy z koncentracją? Czy znasz odpowiedź na to pytanie? Otóż, tym pierwiastkiem chemicznym jest magnez, nazywany także „pierwiastkiem życia”, ponieważ uczestniczy w wielu procesach zachodzących w naszym organizmie. Inną substancją, która odgrywa znaczącą rolę w życiu codziennym, jest tlenek węgla(IV), znany także jako dwutlenek węgla. To gaz, który wydychamy. Można go znaleźć w napojach gazowanych. Czy tak ważne dla nas substancje będą wchodziły ze sobą w reakcje?

Twoje cele

Wymienisz właściwości ﬁzyczne i chemiczne tlenku węgla(IV).

Wymienisz właściwości ﬁzyczne i chemiczne magnezu.

Zaprojektujesz doświadczenie sprawdzające czy magnez spala się w tlenku węgla(IV).

Spalanie to reakcja chemiczna towarzysząca nam każdego dnia.

Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: pixabay.com.

Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?

(3)

Przeczytaj

Tlenek węgla(IV)

Tlenek węgla(IV), inaczej nazywany dwutlenkiem węgla, w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym jest bezbarwnym, bezwonnym gazem. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, dlatego stosuje się go do produkcji napojów gazowanych. Pęcherzyki gazu, występujące w napojach gazowanych, to właśnie tlenek węgla(IV). Ponadto gaz ten jest cięższy od powietrza.

Natomiast w temperaturze -78,5ºC i pod ciśnieniem atmosferycznym, tlenek węgla(IV) to białe ciało stałe – suchy lód. Suchy lód w temperaturze pokojowej ulega sublimacji – czyli przejściu ze stanu stałego w stan gazowy.

Suchy lód ulegający sublimacji.

Źródło: APN MJM, licencja: CC BY-SA 3.0, dostępny w internecie: wikimedia.org.

(4)

Doświadczenie 1

Problem badawczy: Czy tlenek węgla(IV) podtrzymuje palenie?

Hipoteza: Tlenek węgla(IV) powoduje zgaszenie palącego się łuczywa.

Sprzęt i odczynniki:

kolba stożkowa, łuczywo, palnik gazowy;

gazowy tlenek węgla(IV).

Instrukcja wykonania:

1. Kolbę stożkową wypełnij tlenkiem węgla(IV).

2. W kolbie stożkowej, wypełnionej tlenkiem węgla(IV), umieść płonące łuczywo.

3. Obserwuj zmiany.

Schemat doświadczenia:

Źródło: GroMar Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

(5)

Obserwacje:

Po włożeniu płonącego łuczywa do kolby wypełnionej tlenkiem węgla(IV), łuczywko natychmiast zgasło.

Podsumowanie:

Tlenek węgla(IV) nie podtrzymuje palenia - gasi ogień (postawiona hipoteza jest prawidłowa).

Dzięki tej właściwości, tlenek węgla(IV) jest wykorzystywany jako środek gaśniczy (gaśnice śniegowe).

Magnez

Magnez jest srebrzystobiałym metalem, który na powietrzu pokrywa się warstewką tlenku.

To jeden z najczęściej spotykanych pierwiastków w przyrodzie w postaci związanej, czyli związków.

Granulki magnezu

Źródło: Leiem, licencja: CC BY-SA 4.0, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org.

W powietrzu spala się jaskrawobiałym płomieniem, reagując z tlenem i azotem zawartym w powietrzu.

(6)

Jeżeli magnez spala się w powietrzu, to czy będzie się spalał w tlenku węgla(IV)?

Spalanie magnezu w tlenku węgla(IV)

2 Mg + O

2

→ 2 MgO

3 Mg + N

2

→ Mg

₃

N

2

(7)

Doświadczenie 2

Problem badawczy: Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?

Hipoteza: Magnez spala się w tlenku węgla(IV).

Sprzęt i odczynniki:

łyżka do spalania, palnik gazowy, łopatka, rękawice;

dwa pasujące do siebie kawałki suchego lodu (stały tlenek węgla(IV)), magnez.

Wykonanie:

1. W jednym kawałku suchego lodu zrób wgłębienie.

2. We wgłębieniu suchego lodu umieść magnez, a następnie go podpal.

3. Przykryj suchy lód z palącym się magnezem drugim kawałkiem suchego lodu, tak aby uniknąć dostępu powietrza.

4. Obserwuj zmiany.

Obserwacje:

Po przykryciu płonącego magnezu drugim kawałkiem suchego lodu, obserwuje się intensywny, jaskrawobiały płomień. Powstał biały proszek wraz z czarnymi fragmentami.

Wnioski:

Magnez spala się w obecności tlenku węgla(IV) (postawiona hipoteza jest poprawna). Powstały biały proszek to tlenek magnezu, a czarny to węgiel.

Równania reakcji:

2 Mg + CO

2

→ 2 MgO + C

(8)

Magnez to pierwiastek bardzo aktywny chemicznie. Dlatego jest w stanie reagować z tlenem znajdującym się w tlenku węgla(IV), co skutkuje wydzieleniem stałego węgla oraz energii.

W reakcji tej powstaje tlenek magnezu (magnez wiąże się z tlenem z tlenku węgla(IV)) oraz węgiel.

Magnez gwałtownie reaguje z tlenkiem węgla(IV). Wynika z tego, że do gaszenia magnezu nie można stosować gaśnic zawierających tlenek węgla(IV). Użycie takiej gaśnicy, zamiast ugasić ogień, spowodowałoby jego spotęgowanie.

Słownik

sublimacja

przejście substancji ze stanu stałego w stan gazowy, z pominięciem stanu ciekłego suchy lód

tlenek węgla(IV) w stanie stałym (w temperaturze -78,5ºC i pod ciśnieniem atmosferycznym)

spalanie

proces ﬁzykochemiczny, którego podstawą jest przebiegająca z dużą szybkością reakcja redoks, polegająca na gwałtownym łączeniu się substancji spalanej (paliwa) z utleniaczem, której towarzyszy wydzielanie się dużej ilości energii i zazwyczaj płomień

(9)

Graﬁka interaktywna

Polecenie 1

Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)? Zapoznaj się z graﬁką interaktywną, a następnie odpowiedz na pytania.

1. Problem badawczy Czy magnez spala się w tlenku węgla(IV)?

2. Hipoteza Magnez spala się w tlenku węgla(IV).

1

2

   

(10)

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie 2

Wybierz poprawne odpowiedzi charakteryzujące produkty reakcji spalania magnezu w tlenku węgla(IV).

węgiel

tlenek magnezu

tlenek węgla(II)

magnez (reakcja nie zachodzi)

Wybierz prawidłową odpowiedź. W reakcji spalania magnezu w tlenku węgla(IV), magnez jest:

Utleniaczem, gdyż utlenia się ze stopnia utlenienia 0 na 2+.

Utleniaczem, gdyż redukuje się ze stopnia utlenienia 2+ na 0.

Reduktorem, gdyż redukuje się ze stopnia utlenienia 2+ na 0.

Reduktorem, gdyż utlenia się ze stopnia utlenienia 0 na 2+.



(11)

Ćwiczenie 3

Przyporządkuj deﬁnicje z ich określeniami dotyczącymi reakcji spalania magnezu w tlenku węgla(IV).

Hipoteza Czy magnez spala się w tlenku

węgla(IV)?

Wnioski

Magnez w naczyniu z tlenkiem węgla(IV) pali się jaskrawobiałym płomieniem. Po

reakcji na łyżce do spalań pozostaje mieszanina białego i czarnego osadu.

Obserwacje Magnez spala się w tlenku węgla(IV)

Problem badawczy

W reakcji spalania magnezu w dwutlenku węgla powstaje tlenek

magnezu i węgiel.

(12)

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸醙難

Ćwiczenie 1

Wybierz poprawne dokończenie poniższego zdania.

Magnez to pierwiastek:

leżący w trzeciej grupie układu okresowego, niemetal.

leżący w trzeciej grupie układu okresowego, metal.

leżący w pierwszej grupie układu okresowego, niemetal.

leżący w drugiej grupie układu okresowego, metal.

Ćwiczenie 2

Wybierz poprawne dokończenie poniższego zdania.

Suchy lód to:

zamarznięta woda o temperaturze -78.5ºC.

azot w stanie ciekłym o temperaturze -196ºC.

tlenek węgla(IV) w stanie stałym o temperaturze -78.5ºC.

azot w stanie stałym o temperaturze -77ºC.



輸

(13)

Ćwiczenie 3

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz Prawda lub Fałsz.

Zdanie Prawda Fałsz

Magnez to srebrzystobiałe ciało stałe.

□ □

Magnez w powietrzu spala się jaskrawobiałym

płomieniem.

□ □

Magnez nie reaguje z azotem zawartym

w powietrzu.

□ □

Tlenek węgla(IV) podtrzymuje palenie

łuczywa.

□ □

Ćwiczenie 4

Podaj konﬁgurację elektronową atomu magnezu.

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Ćwiczenie 5

Uzupełnij równania reakcji.

H O, O , H , CO, Mg N , MgO, O , H , C, MgO, O, CO , C

2 Mg + ... → 2 MgO 3 Mg + N → ...

Mg + ... → 2 ... + ...

2 Mg + ... → 2 ... + ...

2 2 2 3 2 2 2 2

2

輸

醙

(14)

Ćwiczenie 6

W wyniku reakcji spalania 1,2 g magnezu w tlenku węgla(IV) powstało 0,27 g czarnego proszku.

Oblicz wydajność tej reakcji chemicznej.

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Ćwiczenie 7 Odpowiedż:

Uzupełnij

Ćwiczenie 8 Odpowiedż:

Uzupełnij

醙

難

(15)

Dla nauczyciela

Scenariusz zajęć

Autor: Agata Krzak, Krzysztof Błaszczak Przedmiot: chemia

Temat: Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego: liceum, technikum, zakres

rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym Podstawa programowa:

Zakres podstawowy Wymagania ogólne

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

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych.

III. Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń:

1) bezpiecznie posługuje się sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi;

2) projektuje i przeprowadza doświadczenia chemiczne, rejestruje ich wyniki w różnej formie, formułuje obserwacje, wnioski oraz wyjaśnienia;

3) stawia hipotezy oraz proponuje sposoby ich weryﬁkacji;

4) przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Zakres rozszerzony Wymagania ogólne

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

2) wskazuje na związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływem na środowisko naturalne.

III. Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń:

1) bezpiecznie posługuje się sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi;

(16)

2) projektuje i przeprowadza doświadczenia chemiczne, rejestruje ich wyniki w różnej formie, formułuje obserwacje, wnioski oraz wyjaśnienia;

3) stosuje elementy metodologii badawczej (określa problem badawczy, formułuje hipotezy oraz proponuje sposoby ich weryﬁkacji);

4) przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Wymagania szczegółowe

X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń:

3) analizuje i porównuje właściwości ﬁzyczne i chemiczne metali grup 1. i 2.

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:

wymienia właściwości ﬁzyczne i chemiczne tlenku węgla(IV);

wymienia właściwości ﬁzyczne i chemiczne magnezu;

wnioskuje, czy magnez można spalić w tlenku węgla(IV);

pisze równanie reakcji magnezu z tlenkiem węgla(IV);

projektuje i przeprowadza doświadczenie sprawdzające czy magnez spala się w obecności tlenku węgla(IV).

Strategie nauczania:

asocjacyjna;

problemowa.

Metody i techniki nauczania:

dyskusja dydaktyczna;

burza mózgów;

mapa pojęć;

kula śniegowa;

ćwiczenia uczniowskie;

analiza materiału źródłowego;

eksperyment chemiczny;

(17)

technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

praca indywidualna;

praca w grupach;

praca zbiorowa.

Środki dydaktyczne:

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

zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale;

tablica interaktywna/tablica, kreda, marker;

rzutnik multimedialny;

aplikacja Kahoot!, Quizizz lub LearningApss.org.

Przebieg zajęć Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom pytania:

Jakie substancje podtrzymują palenie, a jakie nie?

W jaki sposób można ugasić ogień?

Który z pierwiastków jest nazywany „pierwiastkiem życia” i dlaczego? Gdzie ten pierwiastek występuje?

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów pod kątem właściwości ﬁzycznych i chemicznych magnezu.

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

4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.

Faza realizacyjna:

1. Uczniowie uzupełniają wiadomości na temat tlenku węgla(IV) analizując samodzielnie treści w e‐materiale. Chętni uczniowie na forum klasy podają informacje o tej substancji – właściwości ﬁzyczne i chemiczne.

2. Kula śniegowa. Nauczyciel zadaje pytanie: Czy magnez możemy spalić w tlenku

węgla(IV)? Wyjaśnia uczniom, że będą teraz pracowali metodą kuli śniegowej i rozdaje uczniom sklerotki. Uczniowie najpierw indywidualnie opracowują odpowiedź na to pytanie zapisując odpowiedź. Następnie uczniowie łączą się w pary i porównują swoje odpowiedzi. Zapisują wspólne rozwiązanie. Potem łączą się w większe grupy (czwórki, ósemki, szesnastki) i konfrontują swoje odpowiedzi, a rozwiązania zapisują na

(18)

oddzielnych sklerotkach. Następnie wypowiada się cała klasa, a ustalona odpowiedź razem z argumentami zostaje zapisana na tablicy.

3. Praca indywidualna. Każdy z uczniów posiada komputer/tablet, na którym można odtworzyć e‐materiał. Uczestnicy zajęć samodzielnie analizują tekst w e‐materiale.

Następnie uczniowie zapoznają się z medium bazowym (graﬁka interaktywna).

Samodzielnie wykonują polecenie do medium bazowego. Następnie uczniowie wspólnie weryﬁkują rozwiązanie polecenia do multimedium bazowego. Po przeanalizowaniu multimedium, uczniowie wypowiadają się o słuszności ustalonego rozwiązania w zadaniu „Kula śniegowa”.

4. Eksperyment chemiczny – „Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?”. Teraz uczniowie wykorzystają wiedzę zdobytą w e‐materiale oraz multimedium bazowym.

Nauczyciel poprzez losowanie dzieli uczniów na grupy i rozdaje karty pracy. Uczniowie wybierają odpowiednie szkło i odczynniki znajdujące się na stole laboratoryjnym,

a następnie przeprowadzają eksperyment wg instrukcji podanej w materiałach pomocniczych. Uczniowie samodzielnie stawiają hipotezę, rysują schemat

doświadczenia, obserwują zmiany podczas eksperymentu, zapisują równanie reakcji, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Następnie na forum klasy przedstawiciel poszczególnych grup prezentują efekty pracy.

5. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę wykonując ćwiczenia zawarte w e‐materiale – sprawdź się.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów poprzez zadawanie pytań lub nauczyciel może przygotować quiz z wykorzystaniem aplikacji Kahoot!, Quizizz lub LearningApss.org z zastosowaniem smartfonów/tabletów. Uczniowie odpowiadają na przykładowe pytania:

Czy magnez można spalić w tlenku węgla(IV)?

Reakcja tlenku magnezu z tlenkiem węgla(IV) jaki to typ reakcji?

Jakie są produkty tej reakcji?

Jakie są podobieństwa i różnice podczas spalania magnezu w tlenie i tlenku węgla(IV)?

Czego użyjesz do gaszenia ognia podczas palącego się magnezu?

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

Dziś nauczyłem/łam się, że...

Łatwe było dla mnie...

Trudności sprawiło mi...

Zaskoczyło mnie...

Wiadomości przedstawione na lekcji były podane w...sposób.

Praca domowa:

(19)

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‐materiale – sprawdź się.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Graﬁka interaktywna może zostać wykorzystana podczas przygotowywania się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w razie nieobecności ucznia na lekcji.

Materiały pomocnicze:

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

Czy magnez można spalić w tlenku węgla(IV)?

Reakcja tlenku magnezu z tlenkiem węgla(IV) jaki to typ reakcji?

Jakie są produkty tej reakcji?

Jakie są podobieństwa i różnice podczas spalania magnezu w tlenie i tlenku węgla(IV)?

Czego użyjesz do gaszenia ognia podczas palącego się magnezu?

2. Doświadczenie chemiczne „Czy magnez możemy spalić w tlenku węgla(IV)?”.

Sprzęt i szkło laboratoryjne: kolby stożkowe, łyżeczki do spalań, zapalniczka/zapałki.

Odczynniki chemiczne: opiłki magnezu, tlenek węgla(IV) (może być syfon napełniony gazem).

Instrukcja wykonania:

Napełnij kolbę tlenkiem węgla(IV) z syfonu.

Zapal magnez na łyżeczce do spalań i przenieś go do kolby z tlenkiem węgla(IV).

Obserwuj zmiany.

3. Karta charakterysyki substancji.

4. Karta pracy ucznia:

Plik o rozmiarze 65.32 KB w języku polskim