Proiect didactic pentru activitatea cercului de chimie cu elevii claselor a VIII-a

Numele şi prenumele – Şterbeţ Daniela

Data – 28 octombrie 2005

Şcoala – Liceul de Creativitate şi Inventică “Prometeu”

Disciplina – chimie

Tema – Aplicaţiile practice ale proceselor redox

Tipul activităţii – lecţie de lucrări practice

Durata: 60 minute

Obiectivul general – dezvoltarea la copii a interesului faţă de aplicarea practică a reacţiilor

redox; fixarea cunoştinţelor despre reacţiile redox.

Obiective operaţionale:

1. Să cerceteze acţiunea curentului electric asupra soluţiilor.

2. Să analizeze procesele ce se produc la electrozi.

3. Să modeleze ecuaţiile proceselor redox observate.

4. Să utilizeze cunoştinţele teoretice despre reacţii redox în explicarea fenomenelor

observate în experimentele efectuate.

5. Să explice modul de funcţionare a unei pile galvanice.

6. Să realizeze practic unele pile galvanice şi să regenereze baterii uscate.

7. Să îşi dezvolte gândirea tehnică prin corelaţii interdisciplinare.

8. Să practice lucrul în echipă şi să-şi asume responsabilităţi în rezolvarea

sarcinilor stabilite;

9. Să comunice concluziile privind activitatea desfăşurată şi să-şi dezvolte spiritul

critic în activitea echipei.

10. Să mânuiască atent ustensilele şi reactivii chimici.

11. Să culeagă şi să prelucreze datele experimentale.

12. Să extindă aria informaţiilor chimice în viaţa de zi cu zi.

13. Să sesizeze utilitatea practică a unor reacţii chimice redox.

Metode folosite: explicaţia, lucrarea de laborator, conversaţia, expunerea, lucrul în grupuri

mici.

Material didactic folosit: referate, pile galvanice, fişe de lucru, ustensile şi reactivi necesari

efectuării experimentelor

Bibliografie: Revista de fizică şi chimie nr. 3 din 1984, România

Scenariul didactic

1

Eveni-

mentele

lecţiei

Obiec-

tivele

Activitatea profesorului Activitatea elevului

1. Momentul

organiza-

toric

Profesorul notează prezenţa

elevilor şi anunţă tema şedinţei:

Aplicaţiile practice ale reacţiilor

redox

2. Captarea

atenţiei

O12, O13 Se iniţiază o discuţie asupra

temelor prezentate. Elevilor li se

atrage atenţia asupra posibilităţilor

de transformare a energiei electrice

în energie chimică şi a procesului

invers de transformare a energiei

chimice în energie electrică.

Activitatea şedinţei de cerc

începe cu prezentarea

referatelor pregătite de elevii

Ciuciuleanu Cătălina şi Ababii

Adriana (clasa a VIII-a) pe

temele: “Electroliza – un

process redox”. şi “Pilele

galvanice”

3. Anunţarea

obiective-lor

Se anunţă obiectivele

activităţii experimentale din această

şedinţă:

1. cercetarea acţiunii curentului

electric asupra unei soluţii de

iodură de potasiu

2. posibilităţi de transformare a

energiei chimice în energie electrică

3. regenerarea bateriilor uscate.

Elevii se pregătesc pentru

ativitatea practică.

4.

Desfăşurarea

activităţii

O1-O11 Profesorul monitorizează realizarea

experimentelor de către elevi , se

asigură de respectarea normelor de

tehnica securităţii.

Elevii se impart în grupe de

câte 5 şi efectuează

experimentele din fişele de

lucru conform instrucţiunilor

menţionate. Completează fişele

de lucru.

5.

Asigurarea

retenţiei şi a

transferului

Profesorul analizează rezultatele

experimentelor realizate de elevi,

verifică exactitatea observaţiilor

notate de aceştia, şi îi susţine în

Elevii comunică în tre ei,

observaţiile şi concluziile

notate în fişele de lucru

2

elaborarea concluziilor.

5.

Tema pentru

acasă

O12 Se propune în final ca temă pentru

acasă elaborarea unui eseu pe tema :

sursele de energie în condiţiile crizei

mondiale de materii prime şi de

energie

Elevii îşi noteză tema pentru

acasă.

Anexa

Fişa nr. 1. Cercetarea acţiunii curentului electric asupra unei soluţii de iodură de potasiu

Aparatură şi materiale: stativ metalic cu clemă, tub în formă de U din sticlă, alimentator

(curent continuu), conductori cu cleme, electrozi de cărbune, eprubete, pipete, cloroform,

fenolftaleină, iodură de potasiu în soluţie.

Sarcini de lucru:

1. Asamblează un aparat de electroliză conform schemei din figură. Pipetează în vasul de

electroliză în formă de U soluţie de KI până la 2/3 din volumul acestuia.

Ce aspect are soluţia de KI? ……………………………………………………………..

Introduceţi cei doi electrozi în ramurile tubului astfel încât să intre în soluţie cel puţin 1 cm

şi conectează-i la alimentatorul de c.c. regulat la o tensiune de 8-12 V şi notaţi ora şi

minutul la care începe experimentul.

Fig. 1

2. Observaţi şi notaţi transformările ce au loc la cei doi electrozi:

La anod (+) …………………………………………………………………………………...

La catod (-)……………………………………………………………………………………

Întrerupeţi circuitul electric după 10 minute de funcţionare.

3

Scoateţi electrozii din vas şi observaţi ce miros are electrodul care a funcţionat ca anod.

3. Transferă cu o pipetă trei ml de soluţie din ramura anodică a vasului de electroliză într-

o eprubetă împreună cu 1 ml cloroform. Astupă eprubeta cu degetul mare şi scuturaţi-o

timp de 5 secunde, apoi lăsaţi-o în repaus timp de 1 minut. Ce

observaţi? .......................................................................................................................

....................

4. Transferă 2 ml de soluţie din ramura catodică a tubului în formă de U într-o eprubetă şi

adaugă câteva picături de fenolftaleină. Ce observaţi?

…………………………………………………………………………………………….

Ce ioni au existat în soluţie la începutul electrolizei? ……………………………………….

Care ioni şi conform căror reacţii redox s-au descărcat la cei doi electrozi? (+)

…………………………………………….………………………………………………

(-)…………………………………………………………………………………….…….….

De ce ionii K+ şi OH- nu au participat la reacţiile de electrod?

……………………………………………………………………………………………

Deci prin electroliza unei soluţii de KI se obţine ………………………… la electrodul

negativ, …………………….. la electrodul pozitiv, iar în soluţie rămâne substanţa

…………………………………………………….

Fişa nr. 2. Posibilităţi de transformare a energiei chimice în energie electrică

Aparatură şi materiale: plăcuţe de zinc şi cupru, apă distilată, soluţii de CuSO4, ZnSO4.

NaNO3, NH4Cl, K2Cr2O7, H2SO4 concentrat, electrozi de cărbune, pahare, tub de sticlă în

formă de U, tub de sticlă în formă de I, voltametru, conductori cu cleme.

Sarcini de lucru:

Experimentul I

1. Cântăriţi o plăcuţă de zinc şi una de cupru. mZn = ……, mCu = ……..

2. Utilizând plăcuţele cântărite, montaţi instalaţia reprezentată în schema din figură.

Turnaţi în paharul 1 soluţie de CuSO4 şi în paharul 2 soluţie de ZnSO4.

Observaţi indicaţiile voltametrului………………………………………………….

3. Uniţi paharele 1 şi 2 printr-un tub în formă de U umplut cu soluţie de NaNO 3 şi

observaţi indicaţiile voltametrului……………………………………………………

4. Dacă voltametrul indică o tensiune negativă, inversaţi legarea celor doi electrozi la

bornele voltametrului.

5. După 15 munute, desfaceţi circuitul şi cântăriţi electrozii: mZn = ……, mCu = …….

4

Fig. 2

Interpretarea fenomenelor

Voltametrul indică trecerea unui…………………………….Acul său deviază în sensul

deplasării electronilor. Plăcuţa de zinc s-a încărcat cu sarcina electrică…………………

constituind electrodul ……………………., iar cea de cupru cu sarcina electrică

…………………………constituind electrodul ………………………………

Din compararea masei celor două plăcuţe înainte şi după efectuarea experimentului se deduce

dizolvarea …………………………………….şi depunerea ……………………………………

Comparaţi procesele chimice care ar putea explica fenomenele observate cu reacţia cunoscută:

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu în care:

Zn → ………………… + …………….. (Zn se oxidează /se reduce)

Cu2+ + ………………..→ …………….( Cu2+ se reduce /se oxidează)

Concluzii:

Dizolvarea ……………………………şi încărcarea plăcii cu sarcină electrică…………..……

se explică prin reacţia: …………............→………………………..(reducere/oxidare anodică)

Descompunerea …………………………..şi încărcarea plăcii cu sarcină electrică …………….

Se explică prin reacţia: ………………………..→………………………..(reducere/oxidare

catodică).

Ecuaţia reacţiei totale : ……………….+ ……………..→ …………………..+

…………………

Cu ajutorul unui astfel de dispozitiv, numit pilă, se poate transforma energia ………………….

în energie ……………………. Pila este alcătuită din doi ……………………..introduşi într-o

………………..numită electrolit. Metalul cel mai electropozitiv formează electrodul

………………..al pilei, iar cel mai …………………….formează electrodul

……………………… Pila realizată poate fi reprezentată schematic:

( - ) Zn │ZnSO4 ║CuSO4 │ Cu (+)

5

Experimentul II

1. Folosind un pahar şi un tub astupat la capătul inferior cu vată, construiţi o pilă electrică

comform schemei ( - ) Zn │NH4Cl ║C (+)

2. Comparaţi această pilă cu cea folosită la bateriile de buzunar.

Experimentul III

În 90 ml apă distilată dizolvaţi 5 g K2Cr2O7 şi adăugaţi 5 ml H2SO4 concentrat. În această

soluţie introduceţi placa de zinc şi un electrod de cărbune pe care îi legaţi la bornele unui

votmetru. Reprezentaţi schematic pila realizată:

…………………………………………………………………………………………………….

Care este rolul dicromatului de potasiu? (Luaţi în considerare reacţiile care au loc.)

……………………………………………………………………………………………………

Fişa nr. 3. Regenerarea bateriilor uscate

Bateriile de la lanternă, aparatele radio încetează să funcţioneze atunci când se usucă

prea mult. Pentru a le regenera se procedează astfel:

Se îndepărtează smoala cu care sunt învelite elementele bateriilor şi se ridică uşor

capacul care acoperă fiecare element. Cu un ac se face o gaură ce va pătrunde în interiorul

cilindrului de zinc şi prin această gaură se injectează o soluţie de clorură de amoniu 25%

(ţipirig).

Injectarea se poate face cu o seringă obişnuită. Câţiva mililitri de soluţie de clorură de

amoniu şunt suficienţi pentru a readuce bateria la viaţă. Se acoperă din nou cu smoală elemenţii

şi după circa 20 de ore bateria poate fi folosită.

6