minimum (test)ebooks.edu.gr/courses/DSGL-B130/document/4e5fdd71... · 3 Είναι γεγονός...

3

Είναι γεγονός ότι αυτό που ονομάζουμε μέθοδο διδασκαλίας είναι μια προσωπική υπόθεση και θα ήταν αφελές ή πολύ φιλόδοξο να πιστεύει κανείς ότι μπορεί αυτή να περιγραφεί με λίγες γραμμές. Κάθε συνάδελφος μπορεί να παρουσιάζει το μάθημα με τον δικό του τρόπο χρησιμοποιώντας εκείνες τις μαθησιακές τεχνικές οι οποίες φαίνονται πιο πρόσφορες στο συγκεκριμένο μαθητικό ακροατήριο. Εκείνο που φιλοδοξεί το βιβλίο του καθηγητή είναι να δώσει ένα minimum εφοδί-ων, ώστε το διδακτικό αποτέλεσμα να γίνεται σχεδόν ανεξάρτητο των συνθηκών εφαρμογής.

Ας μην ξεχνάμε ότι σε μια ολοκληρωμένη παρουσίαση του μα-θήματος της χημείας η θέση του καθηγητή είναι πολύ σύνθετη: Διδασ-καλία από έδρας, πειράματα στο εργαστήριο, πληροφορίες από το δια-δίκτυο, τα περιοδικά, την τηλεόραση και τα εξωσχολικά βιβλία-βοηθήματα, δοκιμασία (test) αξιολόγησης των μαθητών. Επιπλέον, η διδασκαλία από έδρας έχει μετατραπεί πολλές φορές, και ορθώς κατά τη γνώμη μας, σε μια συζήτηση με την τάξη την οποία ο καθηγητής κα-λείται να διευθύνει. Έτσι, με τις κατάλληλες ερωτήσεις προκαλείται το ενδιαφέρον, ενώ παράλληλα αξιολογείται η συμμετοχή του κάθε μαθη-τή (συμμετοχική μορφή διδασκαλίας, όπου ουσιαστικά υλοποιείται η μαιευτική Σωκρατική μέθοδο διδασκαλίας).

Ένα ολοκληρωμένο λοιπόν μάθημα του παραπάνω τύπου δεν πρέπει να αφήνεται στην τύχη του, αλλά να σχεδιάζεται με προσοχή ανά διδακτική ώρα. Χωρίς κατάλληλη προετοιμασία πολύτιμος διδακ-τικός χρόνος μπορεί να χαθεί. Το βιβλίο του καθηγητή προσπαθεί να δώσει κάποια βοήθεια προς την κατεύθυνση αυτή. Για παράδειγμα οι διαφάνειες που το συνοδεύουν μπορούν να αποδειχθούν πολύτιμο ε-ποπτικό εργαλείο. Έπειτα οι βιβλιογραφικές παραπομπές που δίνονται ανά διδακτική ενότητα μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για περαιτέ-ρω διερεύνηση ενός θέματος.

Βέβαια ένας καθηγητής πρέπει πάντα να είναι έτοιμος για το απρόοπτο. Όσο καλά και να έχει προετοιμάσει το μάθημά του μπορεί να χρειαστεί να ξεφύγει από τις τυποποιημένες διδακτικές του φόρμες.

4

Μαθητές τους οποίους ο ίδιος προέτρεψε να αναζητούν ολοένα και πε-ρισσότερες πληροφορίες από άλλες πηγές, μπορεί να του ανατρέψουν το πρόγραμμα που ετοίμασε. Τέτοιες παρεκβάσεις, που είναι καμιά φο-ρά χρονοβόρες, χωρίς να αποθαρρύνονται πρέπει να ελέγχονται και κρατούνται σε λογικά όρια.

Θεωρούμε αυτονόητο να σας πούμε ότι η οποιαδήποτε παρα-τήρηση ή υπόδειξη σας είναι ευπρόσδεχτη, καθώς θα αποτελέσει τη βάση για την οποιαδήποτε βελτίωση του βιβλίου μας. Σας ευχόμαστε καλή και αποδοτική χρονιά.

Οι συγγραφείς

9

«»

-. ! . " # ! -. $ ! #. %- ! # « # !#», & - # - ! #. "' !# ( # # !# # .

) « …» - ! , # «* ». + ! !# !# , -!, # !# *#, , -. % # / !# !# 0# # ! , # # !# # * . 1 ! ! . -# ! ! ! . 2 , ( #) !# !# ! . 5 # ! -, , !0, . ! # #. 6 # -# # ! ! ! , . + , ! !, ! « ». : # # # # # - ! ! , !# -#, * ! -!. 2 # & «!» , !- # , # , , , . 5 # !# -# # # -# , # # # !. 5 ! # -! ! ! #

10

! «» # !# , , ! # !# ( ! ! ). 2 # !# !# # - # # !# ! -, # # ! .

+ ! ! ! -. " , *. 2 ! # «- #» -. «» # , ! !, ! #, 0* # !#. ! «».

1 0 , , «» ! # &#. = ! * - . 5 - .

+ ! , ! ! ! ! . ! ! - ! # # # , , . 1 # !: , - ! ! . ?- , . : ! - . @ 0 #. 5 # . 1 !- # # # - !# # !# .

: " -. 2 ! !# ! . = ! -

11

0# !# ! # . 5 # # . -

+ ! - # ! - ! . 5* # 0 ! # . 2 # # ! #: , , , . * # # , # !# -# # . 2 !: $ # # #

#, .

$ - , # # # . 5 ! # * .

" 0 , - : "!# # #

. 2# # ! # #

&# ( "# # #) A. 5 # # #,

. %# . 5#

# ’ . $ .

! ! www- #

12

(internet) ! !, -! ! #, .

% ( o, overhead) # - # # #. : # !# ! .

6# ! # # # . = * # !, ! , . 5# !-, , # # !-. = ! * , , ! (5) :

1. 2 ! ( & ) -

. 1 &, # #, . : ! ! . 5 - ! . & !# !# , 0#. = ! ! ! * !#. ! # !# # - ! .

= 0 # ! !# . 1 ! ! ! - .

5 «» , # # !# # # #, ! # # .

13

2. # # # -

# ! !#, # ! , #. # # # #, ! .

2 ! , # #, . : - ! ! # # -#, #, # . 5!# - # .

. 2 , - .

3.

2 !#. 5 !# # # !# . 2 * !. 5- !, , !# !#. 5 ! ! -! * , , ! # # # #.

5 ! , # ! *. 5- # -. % ! ! # !# . @ !# «» !- «» .

%# - . = # -* #, #, !# # , # *-, # #. " ' # -# !#, ! # - # # #.

14

4. ! ,

! !# # # # #. *- ! " . 2 ! # ! - 1 # .

5.

- !# # # ! . F! . 5 # # ! ! !# -# -.

+ ! # # ! ! # -.

%# 2-3 !# ! # # ! # # .

15

!". # « $»

1 & #, #, - * # !# #, # G F. 1 ! !, ! # # # # # # #. @# # # , , , ! &. @, # &# ! ! #, # , ! !#. F! - !, # ! -!# , - # # !# # ! # ! # ! (internet) - !.

% ! # ! # , # ! . 1 # # !# # ! # # # A, ! , ! , #. 2 # A !# # # !# ( -#) # !# .

! !0 ! ! # # "# %# # &-# (5( F(A). , !. ! : 1 # !# # &# ! , -!, G . - ! # . 1 ! * !. + , , , , # * , # .

16

1 # &# , , # ! !, #, #, -#. 1 - * ! # «#» - ! # .. F, &, F, = F, 2 =, % , & ?-#, I @, 2 2 @ . 1 , , -, # # # # # &#, # - # «#». 1 # # - #, «A » # #. 1 # # # #, -# , - !, ! -. 1 , #, - # # # !# # (.. !, .). 1 #, # # !, # - # , # #, # -# # # « " ». 1 # ! ! . 2 - # # # .

5!# # !0#, !# 0# # # - # #. : !#, !# # # # # #, . @ , ! « /» ! .

17

# !". # «%"»

5 ! # & # -# * & # "# %# # -# # ! -. 5 ! !# ! & ! - # . # !# - " &, &- # #. = ! # ! # # ! . # , - , # . 1 ! 0, - # - # #. ! !# (# #), ! .

6# ! «!#» . ! I 2. # !0# !# ! & # # F( "( A, ! # # "# -#:

% # #, !# !# # %!# -!# " %, # .. ! &# #, I# .

5 ! ! # "# %-#, # # #, !# !- - , .

= . : # ! -* ! -, * , - # -.

18

5 ! !# , # .. !# #, , # # . %! ! ! , # -# , . ! ! - : G, F =-, - !0# . 5 # ( www-) ! –#, ! # - -- # ! - .

" # - ! ( ! !# -# #). = ! «#» # # #, !# !# . J ! # # , -#, ! - #. 2# # -# !# # G#, F# =, 0# !# ! .

19

& !.

5 ! # # # ! &# ! & ' . : # !# # &#. *# - * '- . F! ! # # # - & «/». 6# ! # ! # !# !# *# # * # &#.

5 # # &# # # # -#, ! , , #. + # !# !# # !# - ! - . ! ! ! -! , # # &# 2 .

6 # * ! -

# # &#, ! , * !- . %, !# # ! ! # #; ?, !# !, # # # ! # # ; +, ! # # # ;

5 ! - . 2# ! !#

20

!0# ! . + ! # #: $ !# !# # ! $ # -# !# # ' !#. $ # . $ " # !# !# -!# # !#, # - ! # # . 5 !# # # .

1 * ! « # # # .. ! , , # ! ». 5 !# # .. « » !# -# .

1 , # !# !# !# 0, ! # ! * - , -.

% - 0 ! - , ! .

% # # - , ! ! ( , #, ! #) -# # - #.

5 . ? #, -

21

# ! #, # # # # . 2 # * . 6# ! !. 1 ! -. ? # -!# !, !# !# -# #, ! # # -. ! " ;

+ ! # # ! # . : ! # &. # !. # # !# - . ! .

2# ! , !# ! ! # &# A, "# %# -#. 2# " # # , # - , ! -, # !# ! - 0, , ! !.

%# # # - ! - , # ! .

+ # #:

22

#

5 0 # -# # . 6# !# # # !# !# , # - -simulation - ! # #. 1 - «» # # ! . 5 ! -, ! !

#$%&' ( $&)-*&%( %5L5+1L12J- ?2?:=2$5

#&%+ ( $&)*&%(

=2A2+1 I2MLN5 - 512J

%L:5+5L+J2 2LM+12J

2%2O2L"5J5 +M$ ?2-?:=2$M$

5$5G:L5

2%J+P&J5

23

!, #, ( #, !# # , ! «».

@ # # !- ! ! ! !# . " ! # - * -* # # . ? # # # ! , # .. ! -, . 5 ! -# ! ! # #.

5# , # !, - !# # . 1 ! # ! #. : # - ! * # !# -!# # .. # !, , * - . = # ! , #, -#, , .

: # * ! - !#. 2 # -# # «-» # # !.

F! - . # ! , , !, ! ! ! . .

24

'('!()*+,(+

1. Bransford J.D, Brown A.L. and.Cocking R.R editors “How

People Learn. Brain, Mind, Experience and School”, Nation-al Academy press, Washington D.C., 1999.

2. Teacher' s guide I and II. Nuffield Advanced Science. The Nuffield Foundation, Penguin Books, 1971.

3. Brown D., “Using examples to remediate misconception in Physics”, Journal of Research in Science Teaching 29 (1992) 17-34.

4. Leonard G, Dufresne R.J and Mestre J.P., “Using qualitative problem-solving strategies to highlight the role of concep-tual knowledge in solving problems”, American Journal of Physics, 64Q (1996) 1495-1503.

5. Sokolof D.R. and Thornton R.K., “Using interactive lecture demonstrations to create an active learning environment”, The Physics Teacher 35 (1997) 340-347.

6. Lagowski,J.J. J. Chem. Educ. 1 (1990), 67. 7. Schauble, L.R., Glaser R., Duschl, R., Schulze, S. and John J., ..

“Students understanding of the objectives and procedures of experimentation in the science classroom”, The journal of the Learning Science, 4 (1995) 131- 166.

27

1. ΔΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΔΥΝΑ-ΜΕΙΣ - ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ - ΠΡΟΣΘΕ-ΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

29

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 1 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.1α Διαμοριακές δυνάμεις - Μεταβολές καταστάσεων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί : Να περιγράφει τα διάφορα είδη διαμοριακών δυνάμεων και να αιτιολογεί με βάση αυτές ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες των καθαρών ουσιών π.χ. το υψηλό σημείο ζέσεως του νερού.

ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να μας περιγράψουν τα είδη των δεσμών που αναπτύσσονται στις ουσίες Η2, HCl και NaCl, στηριζόμενοι στους ηλεκτρονιακούς τύπους αυτών. Παράλληλα εξηγούμε γιατί το NaCl είναι στερεό και γιατί το HCl έχει μεγαλύτερο σημείο βρασ-μού σε σχέση με το Η2. Στη συνέχεια προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.1.1 και με βάση αυτή περιγράφουμε τα είδη των δεσμών μεταξύ μορίων ή ιόντων, δίνοντας σχετικά παραδείγματα για κάθε περίπ-τωση.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 2.3). Υποβάλλουμε ερωτήσεις π.χ. « Περιγράψετε τον τρόπο σύνδε-σης των ιόντων σε ορισμένα στερεά, όπως στο NaCl ή Πώς συνδέ-ονται δύο γειτονικά άτομα όταν κατέχουν από κοινού ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων; ή Ποιες είναι οι σημαντικότερες διαφορές μεταξύ του ομοιοπολικού και ιοντικού δεσμού και μεταξύ των ομοιοπολικών και ιοντικών ενώσεων; », ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων .

30

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΑΣΗ 3 Ζητάμε από τους μαθητές να γράψουν του ηλεκτρονιακούς τύπους του H2O και του H2S και τους ρωτάμε αν γνωρίζουν τη φυσική τους κατάσταση στις συνήθεις συνθήκες και με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει περιγράφουμε το δεσμό υδρογόνου. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.1.2.

ΦΑΣΗ 4

Με παράδειγμα το νερό περιγράφουμε τις μεταβολές των φυσικών καταστάσεων, ενώ προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.1.3. Στη συνέχε-ια εξηγούμε τις διαφορές μεταξύ της αέριας, υγρής και στερεής κα-τάστασης και ερμηνεύουμε τους όρους εξαέρωση (εξάτμιση, βρασ-μός), υγροποίηση, τήξη, πήξη, εξάχνωση.

Aσκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 1.1, 1.2 Ασκή-σεις 1, 2, 3, 4. Aσκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 5, 17, 19, 20, 21, 22, 23.

31

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ινστι-τούτο, Αθήνα 1998. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.385-395. 3. Hill J. W., Petrucci R.H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.413-422.

ΦΑΣΗ 2

Είδη χημικών δεσμών.

ΦΑΣΗ 3 Δεσμός υδρογόνου.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου.

Διαφάνεια Δ.1.1.1: Δεσμοί μεταξύ μορίων ή ιόντων.

Διαφάνεια Δ.1.1.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση δεσ-μών υδρογόνου μεταξύ μο-ρίων νερού.

ΦΑΣΗ 4 Μεταβολές των φυσικών καταστάσεων της ύλης.

Διαφάνεια Δ.1.1.3: Διαγ-ραμματική απεικόνιση των τριών καταστάσεων της ύ-λης.

32


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 2 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσε-ις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.1β Τάση ατμών – Νόμος του Dalton

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναφέρει τι είναι κορεσμένοι και τι ακόρεστοι ατμοί. Να ορίζει τι είναι η τάση ατμών και να αναφέρει από τι εξαρτάται. Να αναφέρει τι είναι σημείο βρασμού και τι σημείο τήξης. Να αναφέρει τι είναι μερική πίεση, να διατυπώνει και να εφαρμό-ζει το νόμο των μερικών πιέσεων του Dalton.

ΦΑΣΗ 1 Προβληματίζουμε τους μαθητές με το εξής απλό πρόβλημα: Σε κενό κλειστό δοχείο και στη θερμοκρασία δωματίου εισάγουμε τρεις σταγόνες νερό, οπότε εξαερώνονται οι δύο, ενώ η τρίτη παραμένει ως υγρό. Στη συνέχεια ρωτάμε τους μαθητές τι θα συμβεί αν επανα-λάβουμε το πείραμα εισάγοντας στο κενό δοχείο και στην ίδια θερ-μοκρασία 1) μια σταγόνα νερό 2) έξι σταγόνες νερό.

ΦΑΣΗ 2 Με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει στο προηγούμενο ερώτημα, ορίζουμε τις έννοιες: α. ακόρεστοι ατμοί, β. κορεσμένοι ατμοί. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.1.4., όπου απεικονίζεται η ισορροπία μεταξύ ενός υγρού και των ατμών του και στη συνέχεια ορίζουμε τι είναι τάση ατμών.

33


ΦΑΣΗ 3 Εξηγούμε με ένα απλό παράδειγμα ότι η τάση ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία και κατόπιν αναφέρουμε τι είναι κανονικό σημείο βρασμού και τι κανονικό σημείο τήξης.. Στη συνέχεια επιλύουμε υποδειγματικά το παράδειγμα 1.3 που βρίσκεται στο βιβλίο του μα-θητή.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 1.3, 1.4. Ασ-κήσεις 6, 7, 24, 25. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 26, 27, 29, 30, 33, 34.

ΦΑΣΗ 5 Εξηγούμε το νόμο των μερικών πιέσεων του Dalton. Τονίζουμε στους μαθητές ότι την εποχή του Dalton δεν ήταν γνωστή η κατασ-τατική εξίσωση των αερίων και ο Dalton είχε οδηγηθεί στον ομώ-νυμο νόμο πειραματικά. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνε-ια Δ.1.1.5.

ΦΑΣΗ 4 Ξεκινάμε από την καταστατική εξίσωση. Υποβάλλουμε στους μα-θητές τις ερωτήσεις: « Γράψετε την καταστατική εξίσωση των αε-ρίων και να εξηγήσετε τα σύμβολα των μεγεθών. Σε ποιες μονάδες μετρούνται τα μεγέθη αυτά. Με ποιες προϋποθέσεις ισχύει η κατασ-τατική εξίσωση των αερίων; », ώστε να γίνει σύνδεση με την αντίσ-τοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 4.2) και να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

34

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.331-340. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.399-401.

ΦΑΣΗ 2

Τάση ατμών

ΦΑΣΗ 3 Παράγοντες που επηρεάζο-υν την τιμή της τάσης ατ-μών

ΦΑΣΗ 1

Εξάτμιση-υγροποίηση

Διαφάνεια Δ.1.1.4: Η τάση ατμών αναφέρεται στην κα-τάσταση ισορροπίας υγρού -ατμού.

ΦΑΣΗ 4 Καταστατική εξίσωση - σύνδεση με την ύλη της Α΄ Λυκείου.

Διαφάνεια Δ.1.1.5: Διαγ-ραμματική απεικόνιση του νόμου του Dalton

ΦΑΣΗ 5 Νόμος μερικών πιέσεων του Dalton

35


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 3 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2α. Προσθετικές ιδιότητες – Νόμος Raoult

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τι είναι προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων και ποιες είναι αυτές. Να διατυπώνει το νόμο του Raoult και να εφαρμόζει αυτό σε αρα-ιά μοριακά διαλύματα όταν η διαλυμένη ουσία δεν είναι πτητική.

ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε στους μαθητές ένα ή δύο παραδείγματα ιδιοτήτων δια-λυμάτων που δεν είναι προσθετικές π.χ. γεύση, χρώμα και ζητάμε να μας αναφέρουν άλλα παραδείγματα, όπως είναι το ιξώδες και η επιφανειακή τάση.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε στους μαθητές ότι υπάρχουν ιδιότητες διαλυμάτων που δεν εξαρτώνται από τη φύση της διαλυμένης ουσίας, αλλά μόνο από τον αριθμό των διαλυμένων σωματιδίων (μορίων ή ιόντων) που δι-αλύονται σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος (ή διαλύτη). Οι ιδιότη-τες αυτές ονομάζονται προσθετικές και είναι η μείωση της τάσης ατμών του διαλύτη, η ανύψωση του σημείου βρασμού του διαλύτη, η ταπείνωση του σημείου πήξης του διαλύτη και η ωσμωτική πίεση του διαλύματος.

36


ΦΑΣΗ 3 Διατυπώνουμε το νόμο του Raoult και επισημαίνουμε τις προϋπο-θέσεις κάτω από τις οποίες ο νόμος ισχύει στη μορφή που έχει δοθεί (αραιά μοριακά διαλύματα με διαλυμένη ουσία μη πτητική). Ζητά-με από τους μαθητές να εφαρμόσουν το νόμο σε διάφορα άλλα δια-λύματα πχ. σε διαλύματα που περιέχουν περισσότερες από μία πτη-τικές διαλυμένες ουσίες ή σε ιοντικά διαλύματα. Δίνουμε τον ορισ-μό του γραμμομοριακού κλάσματος και εξηγούμε πως από την % w/w περιεκτικότητα ενός διαλύματος και τις σχετικές μοριακές μά-ζες διαλύτη και διαλυμένης ουσίας μπορούμε να βρούμε το γραμ-μομοριακό κλάσμα του διαλύτη και της διαλυμένης ουσίας στο διά-λυμα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.2.1.

ΦΑΣΗ 4

Επιλύουμε υποδειγματικά την άσκηση- παράδειγμα 1.6, επισημαί-νοντας τα σημεία τα οποία πρέπει να προσέχει ο μαθητής κατά την επίλυση των σχετικών ασκήσεων π.χ. μετατροπές μονάδων, ορθή αντικατάσταση των μεγεθών στους τύπους. Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να επεξεργαστούν την εφαρμογή του παραδείγ-ματος 1.6.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 9, 10, 35, 38. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 36, 37, 39, 40,43, 44.

37

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.341-353. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.469-470. 3. Lister T., Renshaw J., « Understanding Chemistry for Advanced Level », Stanley Thornes, 1995, pag.220-221.

ΦΑΣΗ 2

Προσθετικές ιδιότητες δια-λυμάτων

ΦΑΣΗ 3 Νόμος Raoult

ΦΑΣΗ 1

Μη προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων

Διαφάνεια Δ.1.2.1: Η παρο-υσία μη πτητικής ουσίας μειώνει την τάση ατμών του διαλύτη

ΦΑΣΗ 4 Επίλυση σχετικών ασκήσε-ων

38


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 4ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2β Ανύψωση του σημείου ζέσεως και ταπείνωση του σημείου πήξεως

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να εξηγεί γιατί τα διαλύματα μη πτητικών ουσιών βράζουν σε μεγαλύτερη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού του καθαρού δι-αλύτη και να υπολογίζει την αύξηση αυτή στο σημείο βρασμού από το σχετικό τύπο. Να αναφέρει ότι αντίστοιχα με την αύξηση του σημείου βρασμού έχουμε ελάττωση στο σημείο πήξης του διαλύματος και να επιση-μαίνει ότι ειδικά στην περίπτωση αυτή δεν είναι απαραίτητο η δια-λυμένη ουσία να είναι μη πτητική. Να προσδιορίζει τη σχετική μοριακή μάζα μιας διαλυμένης ουσί-ας χρησιμοποιώντας τους τύπους της ζεσεοσκοπίας και κρυοσκοπί-ας.

ΦΑΣΗ 1 Καλό είναι να ξεκινήσουμε το μάθημα δίνοντας στους μαθητές την άσκηση 45 που βρίσκεται στο βιβλίο του μαθητή στο αντίστοιχο κεφάλαιο και να ζητήσουμε απ’ αυτούς να απαντήσουν στα 3 ερω-τήματα. Με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει εξηγούμε τον τύπο ΔΤb = Kb m και ξεκαθαρίζουμε με ποιες προϋποθέσεις ισχύει αυτός.

39


ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε τον αντίστοιχο τύπο για την ελάττωση του σημείου πήξεως, ∆Τf = Kf m και ξεκαθαρίζουμε τις προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες ισχύει η εξίσωση. Δε θίγουμε όμως το θέμα της γρα-φικής παράστασης (μεταβολή της τάσης ατμών του διαλύτη ε-νός διαλύματος σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία) που είναι αρκετά δύσληπτο στους μαθητές.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 1.6, 11, 12, 45, 46. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 47, 48, 49, 50, 51, 53.

ΦΑΣΗ 3 Εφαρμόζουμε τους προηγούμενους τύπους σε ασκήσεις υπολογι-σμού της σχετικής μοριακής μάζας Τέλος, αναφέρουμε και άλλες εφαρμογές της ταπείνωσης του σημείου πήξης (π.χ. αντιπηκτικά). Στο σημείο αυτό προβάλλουμε διαφάνεια στην οποία απεικονίζεται διαγραμματικά διάταξη για τον προσδιορισμό του σημείου πήξεως ενός υγρού (διαφάνεια Δ.1.2.2).

40

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.341-353. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.471-474. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.604-608.

ΦΑΣΗ 2 Ταπείνωση του σημείου πήξεως- κρυοσκοπία

ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές της ανύψωσης του σ.ζ. και της ταπείνωσης του σ.π.

ΦΑΣΗ 1 Προσδιορισμός της ανύψω-σης του σημείου ζέσεως- ζεσεοσκοπία

Διαφάνεια Δ.1.2.2: Διάταξη για τον προσδιορισμό του σημείου πήξεως ενός υγρού.

41


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 5ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσε-ις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2γ Ώσμωση και Ωσμωτική πίεση

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί : Να περιγράφει το φαινόμενο της ώσμωσης και να ορίζει τι είναι ωσμωτική πίεση. Να εξηγεί τι είναι αντίστροφη ώσμωση και να περιγράφει την ε-φαρμογή της στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Να υπολογίζει την ωσμωτική πίεση διαλύματος με βάση το σχετι-κό νόμο και να προσδιορίζει τη σχετική μοριακή μάζα μιας διαλυ-μένης ουσίας με βάση το νόμο αυτό.

ΦΑΣΗ 1 Αφού εξηγήσουμε στους μαθητές τι είναι ημιπερατή μεμβράνη πε-ριγράφουμε το φαινόμενο της ώσμωσης και ορίζουμε τι είναι ώσ-μωση. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τις σχετικές διαφάνειες Δ.1.2.3.και Δ.1.2.4.

ΦΑΣΗ 2 Ορίζουμε τι είναι την ωσμωτική πίεση και εξηγούμε ότι είναι μια προσθετική ιδιότητα. Στη συνέχεια διατυπώνουμε το νόμο ΠV=nRT και ξεκαθαρίζουμε κάτω από ποιες προϋποθέσεις ισχύει. Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα που στηρίζονται στον παρα-πάνω νόμο, ενώ επισημαίνουμε τι είναι ωσμωμετρία. Εξηγούμε ότι αντίστροφη ώσμωση έχουμε όταν ασκούμε πίεση στο διάλυμα, που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από το καθαρό διαλύτη του, μεγαλύτερη από την ωσμωτική του πίεση.

42

ΣΧΟΛΙΑ - ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Για τη επίλύση των προβλημάτων της φάσης 4 και γενικότερα των προβλημάτων αυτού του κεφαλαίου, εξηγούμε στους μαθητές τα παρα-κάτω σχήμα:

ΔΤb Kb molality ρ Molarity T Π

Κf

ΔΤf Τονίζουμε ότι οι μαθητές δε χρειάζεται να αποστηθίσουν το σχήμα αυ-τό, αλλά να κατανοήσουν τη σημασία του.


ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε την εφαρμογή της αντίστροφης ώσμωσης στην αφαλά-τωση του θαλασσινού νερού (προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ.1.2.5), καθώς και τη σημασία της ώσμωσης στη βιολογία.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 1.7, 57, 58, 59, 60, 72. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 61, 62, 63, 64, 65, 67, 78.

ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά σχετικά προβλήματα, δίνοντας έμφαση στον προσδιορισμό της τιμής μιας προσθετικής ιδιότητας αν γνωρί-ζουμε την τιμή μιας άλλης (άσκηση 72).

43

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.341-353. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.475-476. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.608-611. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.500-505.

ΦΑΣΗ 2 Ώσμωτική πίεση. Ορισμός- νόμος

ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές ώσμωσης και αντίστροφης ώσμωσης

ΦΑΣΗ 1 Το φαινόμενο της ώσμωσης

Διαφάνεια Δ.1.2.5: Διάταξη για την αφαλάτωση του νε-ρού.

ΦΑΣΗ 4 Επίλυση ασκήσεων

Διαφάνεια Δ.1.2.3: Ημιπε-ρατή μεμβράνη. Διαφάνεια Δ.1.2.4: Διαγ-ραμματική απεικόνιση φαι-νομένου ώσμωσης.

44

Κριτήριο αξιολόγησης Αντικείμενο εξέτασης: Διαμοριακές δυνάμεις - καταστάσεις της ύλης προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων. Διάρκεια εξέτασης : 45 min ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗ: Σύνολο μονάδων 20.

ΘΕΜΑ ΜΟΝΑΔΕΣ 1Α 2,5 1Β 2,5 1C 2,5 1D 2,5 2 5 3 5

ΘΕΜΑ 1

A. Κατατάξτε τα επόμενα σώματα με σειρά αυξανόμενου σημείου ζέσεως και ερμηνεύσετε τη σειρά αυτή με βάση τις διαμοριακές δυνάμεις που αναπτύσσονται σε κάθε περίπτωση. α. Χλώριο Cl2 β. Χλωριούχο κάλιο KCl γ. Υδροβρώμιο HBr δ. Υδροφθόριο HF

B. Σε δοχείο περιέχονται 2 mol αερίου Β και εισάγουμε 2 mol αερίου Α τα οποία ασκούν μερική πίεση PA = 4,1 atm σε Τα = 800 Κ. Ο όγκος του δοχείου είναι: α. 16 L β. 32 L γ. 48 L δ. 64 L

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 6ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσε-ις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες Test αξιολόγησης στο κεφάλαιο 1

45

C. Υδατικό διάλυμα γλυκόζης με molality 0,6 m στους 30 C έχει την ίδια τάση ατμών στους 30 C με: α. Διάλυμα ουρίας 0,6 m β. Διάλυμα φρουκτόζης 0,6 m γ. Διάλυμα ζάχαρης 0,6 m δ. Όλα τα προηγούμενα Δίνονται οι σχετικές μοριακές μάζες (Mr): γλυκόζης: 180, ουρίας: 60, φρουκτόζης: 180, ζάχαρης: 342.

D. Ποιο από τα επόμενα υδατικά μοριακά διαλύματα έχει τη μεγαλύ-τερη ωσμωτική πίεση στους 27 C; α. Διάλυμα γλυκόζης (C6H12O6) περιεκτικότητας 5% w/v β. Διάλυμα ουρίας (CH4Ν2Ο) περιεκτικότητας 5% w/v γ. Διάλυμα ζάχαρης (C12H22O11) περιεκτικότητας 5%w/v

ΘΕΜΑ 2

Η τάση ατμών του βενζολίου (C6H6) στους 10 C είναι Pο=130 mmHg. Διαλύουμε σε 100 g βενζολίου, 10 g ουσίας Α μη πτητικής και σχημα-τίζεται μοριακό διάλυμα, το οποίο στους 10C έχει τάση ατμών ίση με 120 mmHg. Ποιο είναι το Μr της Α; ΘΕΜΑ 3 34 g μίγματος 2 ουσιών Α με σχετική μοριακή μάζα ΜrΑ=100 και Β με σχετική μοριακή μάζα ΜrΒ=80 διαλύονται στο νερό και δημιουργούν μοριακό διάλυμα όγκου 1 L που έχει ωσμωτική πίεση στους 27 C ίση με 9,84 atm. Ποια ειναι η σύσταση του μίγματος;

47

2. ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ

49


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 7 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.1 Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Εξώθερμες – ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης – ενθαλπία.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει ποιο είναι το αντικείμενο της μελέτης της θερμοχη-μείας και να ταξινομεί τις αντιδράσεις σε εξώθερμες και ενδόθερ-μες, Να ορίζει τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και να εξηγεί τους παρά-γοντες που την επηρεάζουν. Να αναφέρει ποια είναι η πρότυπη κατάσταση στη θερμοχημεία. Να ορίζει τι είναι πρότυπη ενθαλπία καύσης (ΔΗ°C), σχηματισμού (ΔΗ°f), εξουδετέρωσης (ΔΗ°η), δεσμού (ΔΗ°Β) και διάλυσης (ΔΗ°sol). Να συνδέει την τιμή της ενθαλπίας αντίδρασης με τις τιμές της ενθαλπίας σχηματισμού αντιδρώντων και προϊόντων, καθώς και τις τιμές της ενθαλπίας των δεσμών που σχηματίζονται και διασπόνται κατά την αντίδραση.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.4). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Ποιες αντιδράσεις ο-νομάζονται εξώθερμες και ποιες ενδόθερμες; Αναφέρετε σχετικά παραδείγματα. Σε τι διαφέρει η θερμότητα από τη θερμοκρασία;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

50

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΦΑΣΗ 2 Γράφουμε μια εξώθερμη αντίδραση π.χ. την καύση του μεθανίου (το μεθάνιο αποτελεί το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου και του βιοαερίου). Προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.2.1.1, ενώ εξηγούμε ότι το ποσό τη θερμότητας που ελευθερώνεται κατά την καύση του μεθανίου αποτελεί τη διαφορά του ενεργειακού περιεχομένου μετα-ξύ των αντιδρώντων και προϊόντων.

ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και σε συνδυασμό με τον καθορισμό της πρότυπης κατάστασης, ορίζουμε τι είναι πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης. (ΔΗ°), καθώς και τι διάφορες μορφές αυτής (πρότυπη ενθαλπία καύσης, σχηματισμού κ.λ.π.).

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 11, 12, 13. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι η θερμότητα είναι ένα μέγεθος που μεταφέρεται και εξηγούμε ότι η διαφορά ενθαλπίας μεταξύ αντιδρώντων και προϊόν-των ισούται με τη θερμότητα που απελευθερώνεται ή απορροφάται σε μία αντίδραση, όταν η πίεση μένει σταθερή. Δεν επιμένουμε στον αυστηρό ορισμό της ενθαλπίας, ενώ τονίζουμε ότι τα χημικά συστήματα δεν έχουν θερμότητα αλλά ενθαλπία, η οποία είναι σαν ένα ντεπόζιτο που περιέχει την ενέργεια του αντιδ-ρώντος συστήματος. Το ντεπόζιτο αυτό αδειάζει στις εξώθερμες αντιδράσεις (ΔΗ<0) και γεμίζει στις ενδόθερμες (ΔΗ>0), όπως χα-ρακτηριστικά απεικονίζεται στη διαφάνεια Δ.2.1.2.

51

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.140-145. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.164-168. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.286-305. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.177-185. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.188-205.

ΦΑΣΗ 2

Καύση μεθανίου.

ΦΑΣΗ 3 Ενθαλπία-θερμότητα αντίδ-ρασης.


Διαφάνεια Δ.2.1.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση της καύσης του μεθανίου.

Διαφάνεια Δ.2.1.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση εν-δόθερμης και εξώθερμης αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 4 Πρότυπη ενθαλπία αντίδρα-σης, σχηματισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, δεσμού.

52


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 8 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.2α Θερμιδομετρία.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τι είναι θερμιδομετρία Να περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του θερμιδόμετρου. Να εφαρμόζει την εξίσωση της θερμιδομετρίας.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε τι είναι θερμιδομετρία Στη συνέχεια, περιγράφουμε το θερμιδόμετρο βόμβας τονίζοντας ότι με τη συσκευή αυτή προσδιο-ρίζεται πειραματικά το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορ-ροφάται σε μια χημική αντίδραση. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ.2.2.1.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ώρα (διδακτική ενότητα 2.1: Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Ε-ξώθερμες - ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης – εν-θαλπία. ). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι είναι πρότυπη κατάσ-ταση στη θερμοχημεία; Πώς ορίζονται η πρότυπη ενθαλπία σχημα-τισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, διάλυσης, δεσμού;) και επιλύονται μερικές από τις ασκήσεις που είχαν προταθεί για επίλυση στο σπίτι. Έτσι, μπορεί να γίνει εκτίμηση του βαθμού αφομοίωσης των σχετι-κών γνώσεων από τους μαθητές.

53


ΦΑΣΗ 3 Συζητώντας με τους μαθητές καταλήγουμε στην εξίσωση της θερμι-δομετρίας, όπου ορίζουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα ουσίας, τη θερμοχωρητικότητα ουσίας και τη θερμοχωρητικότητα του οργάνου (θερμιδόμετρου). Εξηγούμε τη σημασία που έχει η τιμή της ειδικής θερμοχωρητικότητας στη συμπεριφορά μιας ουσίας και δίνουμε παραδείγματα ουσιών με τις αντίστοιχες τιμές της ειδικής θερμοχω-ρητικότητας.

ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα που συνδυάζουν την αναγ-ραφή θερμοχημικών εξισώσεων με την εφαρμογή του νόμου της θερμιδομετρίας π.χ. παράδειγμα 2.3.

Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.3, 23, 24. Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 25, 26, 27, 28.

54

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.145-146. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.156-162. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.287-290. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.167-175. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.185-188.

ΦΑΣΗ 2

Θερμιδομετρία. Θερμιδό-μετρο βόμβας.

ΦΑΣΗ 3 Εξίσωση θερμιδομετρίας.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την προηγούμε-νη διδακτική ενότητα.

Διαφάνεια Δ.2.2.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση του θερμιδόμετρου βόμβας.

ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασ-κήσεων θερμιδομετρίας.

55


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 9 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.2β Νόμοι θερμοχημείας

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τους νόμους της θερμοχημείας (το νόμο Lavoisier – Laplace και το νόμο του Hess). Να εφαρμόζει τους προηγούμενους νόμους, επιλύνοντας σχετικά προβλήματα.

ΦΑΣΗ 1 Διατυπώνουμε το νόμο Lavoisier-Laplace, επισημαίνοντας ότι ο νόμος αυτός αποτελεί συνέπεια του αξιώματος διατήρησης ενέργει-ας. Για την εμπέδωση του νόμου δίνουμε σχετικά παραδείγματα.

ΦΑΣΗ 2 Με το βάση την αντίδραση C(s) + O2(g) → CO2(g) η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε σε ένα είτε σε δύο στάδια, διατυπώνουμε το νόμο του Hess. Τονίζουμε τη σημασία του έχει ο νόμος του Hess για τον έμμεσο προσδιορισμό της ενθαλπίας μιας αντίδρασης, όταν ο άμεσος προσδιορισμός της θερμότητας είναι δύσκολος (π.χ. αργές αντιδράσεις ή αντιδράσεις με μικρή απόδοση). Επισημαίνουμε ότι ο Hess απέδειξε το νόμό αυτό πειραματικά, χωρίς να συσχετίσει το νόμο με το αξίωμα διατήρηση ενέργειας. Στο σημείο αυτό προβάλ-λουμε τις διαφάνειες Δ.2.2.2 και Δ.2.2.3.

56

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.4, 29, 30, 31, 32. Ασκήσεις – προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 33, 34, 35, 36, 37, 38.

ΦΑΣΗ 3 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα προσδιορισμού της θερμό-τητας μιας αντίδρασης στηριζόμενοι στους νόμους Lavoisier-Laplace και το νόμο του Hess. Επισημαίνουμε ότι τα προβλήματα αυτά μπορούν να επιλυθούν είτε με τη χρήση θερμοχημικού κύκλου είτε αλγεβρικά, όπως ενδεικτικά αναφέρεται στο παράδειγμα 2.4 του βιβλίου του μαθητή.

ΦΑΣΗ 4 Συνοψίζουμε τα βασικά σημεία του κεφαλαίου θερμοχημεία: Εξώθερμη – ενδόθερμη αντίδραση, μεταβολή ενθαλπίας, ενθαλπία αντίδρασης, ενθαλπία σχηματισμού, ενθαλπία καύσης, ενθαλπία διάλυσης, ενθαλπία δεσμού, θερμιδομετρία, νόμος Lavoisier-Laplace, νόμος Hess.

57


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.148-155. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.162-168. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.291-293. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.175-177. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.198-200.

ΦΑΣΗ 2

Νόμος του Hess

ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές των νόμων θερ-μοχημείας-επίλυση σχετι-κών προβλημάτων.

ΦΑΣΗ 1 Νόμος Lavoisier -Laplace

Διαφάνεια Δ.2.2.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση του νόμου Hess. Διαφάνεια Δ.2.2.3: Εφαρ-μογή του νόμου Hess.

ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασ-κήσεων θερμιδομετρίας.

58

Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυ-τής άσκησης δίνεται στο Γ΄ Μέρος του βιβλίου αυτού.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 10 ΘΕΜΑ: Θερμοχημεία Εργαστηριακή άσκηση: Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης

59

3. ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ

61


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 11 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.1 Αντικείμενο χημικής κινητικής – Ορισμός ταχύτητας αντίδρασης

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτική ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναφέρει ποιο είναι το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινη-τικής. Να ορίζει τι είναι μέση ταχύτητα αντίδρασης και τι στιγμιαία και να περιγράφει τη διαδικασία που χρειάζεται για να προσδιορίσει τις ταχύτητες αυτές πειραματικά.

ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν κάποια χημικά φαινό-μενα που γίνονται γρήγορα, όπως το κάψιμο του χαρτιού και κάποια που γίνονται αργά, όπως είναι η μετατροπή του μούστου σε κρασί. Με τη συζήτηση που θα ακολουθήσει έχουμε την ευκαιρία να ανα-φέρουμε ποιο είναι το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.5). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Πότε πραγματοποιεί-ται μία χημική αντίδραση; Τι γνωρίζετε για τη θεωρία των συγκρο-ύσεων; Πώς ορίζεται η ταχύτητα μιας αντίδρασης και από τι εξαρ-τάται;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

62

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ-ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΦΑΣΗ 3 Παίρνουμε για παράδειγμα την αντίδραση Η2(g) + I2(g) 2HI(g) και αφού δώσουμε τις αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων και την πο-σότητα του Η2 που έχει παραμείνει μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, ορίζουμε τη μέση ταχύτητα αντίδρασης. Κατόπιν ζητάμε από τους μαθητές να υπολογίσουν στο συγκεκριμένο παράδειγμα τη μέση ταχύτητα, αν είναι γνωστός ο όγκος του δοχείου. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ..3.1.1, όπου διαγραμματικά απε-ικονίζεται η πορείας μιας υποθετικής αντίδρασης Α(g) Β(g) και υπολογίζεται η ταχύτητας της.

ΦΑΣΗ 4 Αφού εξηγήσουμε ότι η ταχύτητα που βρήκαμε στη ΦΑΣΗ 3 είναι η μέση ταχύτητα , ορίζουμε τη στιγμιαία ταχύτητα και δείχνουμε πως προσδιορίζουμε τη στιγμιαία ταχύτητα με βάση την καμπύλη αντίδ-ρασης. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.3.1.2. Τελευταίο θίγουμε το θέμα του πειραματικού προσδιορισμού της ταχύτητας και για την κατανόηση αυτού προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.3.1.3.

Ερωτήσεις – ασκήσεις – προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: 1, 2, 3, 4, 5, 6, Παράδειγμα 3.1, 3.2, 22, 23. Ερωτήσεις – ασκήσεις – προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32.

63

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.491-501. 2. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.860-864. 3. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.557-564. 4. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.671-674.

ΦΑΣΗ 2 Το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής.

ΦΑΣΗ 3 Μέση ταχύτητα αντίδρασης.


Διαφάνεια Δ.3.1.2: Προσ-διορισμός στιγμιαίας ταχύ-τητας. Διαφάνεια Δ.3.1.3: Παρά-δειγμα πειραματικού προσ-διορισμού της ταχύτητας μιας αντίδρασης.

Διαφάνεια Δ.3.1.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση μιας υποθετικής αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 4 Στιγμιαία ταχύτητα. Πειρα-ματικός προσδιορισμός τα-χύτητας.

64

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ - ΦΑΣΕΙΣ

ΦΑΣΗ 1 Αφού υπενθυμίσουμε στους μαθητές ότι η ταχύτητα μιας αντίδρα-σης εξαρτάται από τον αριθμό των αποτελεσματικών συγκρούσεων μεταξύ των αντιδρώντων μορίων, ζητάμε από τους μαθητές να ανα-φέρουν ποιοι είναι οι παράγοντες εκείνοι, που κατά τη γνώμη τους, επηρεάζουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης. Με βάση τη συζήτηση που θα ακολουθήσει, απαριθμούμε τους παράγοντες που επηρεά-ζουν την ταχύτητα της αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε πως α. η συγκέντρωση β. η πίεση γ. η επιφάνεια επαφής στερεού δ. η θερμοκρασία και ε. οι ακτινοβολίες επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφά-νεια Δ.3.2.1, όπου απεικονίζονται μερικές από τις επιπτώσεις της χημικής κινητικής στην καθημερινή μας ζωή (βλέπε βιβλίο μαθητή, κεφάλαιο 3.2).

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 12 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης – Καταλύτες.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει οι μαθητές να μπο-ρούν : Να καθορίζουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης και να εξηγούν την επίδραση αυτών στην ταχύτητα με βάση τη θεωρία των συγκρούσεων. Να περιγράφουν τα χαρακτηριστικά που έχει ένας καταλύτης και να ταξινομούν τους καταλύτες σε κατηγορίες, δίνοντας χαρακτη-ριστικά παραδείγματα σε κάθε περίπτωση. Να εξηγούν τη δράση των καταλυτών με βάση τη θεωρία των εν-διάμεσων προϊόντων και τη θεωρία της προσρόφησης.

65


Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Ασκήσεις - Προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 34, 34, 38, 39.

ΦΑΣΗ 4 Ερμηνεύουμε τη δράση των καταλυτών παίρνοντας σαν βάση α) τη θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων και β) τη θεωρία της προσρόφη-σης. Τονίζουμε ότι ο καταλύτης δημιουργεί μια νέα πορεία για την πραγματοποίηση της αντίδρασης που έχει μικρότερη ενέργεια ενερ-γοποίησης, όπως διαγραμματικά παρουσιάζεται στη διαφάνεια Δ.3.2.3 Βάση για την ανάπτυξη του θέματος της ερμηνείας της δράσης του καταλύτη με τη θεωρία προσρόφησης αποτελεί η διαφάνεια Δ.3.2.4., η οποία επεξηγείται αναλυτικά στο βιβλίο του μαθητή.

ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε τι είναι καταλύτης και επισημαίνουμε τη θεμελιώδη του σημασία στη βιομηχανία και τη βιολογία. Αναφέρουμε ορισμένες χαρακτηριστικές κατηγορίες καταλυτικών αντιδράσεων (ομογενής, ετερογενής, αυτοκατάλυση), δίνοντας σχετικά παραδείγματα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ..3.2.2, όπου απεικονίζε-ται μια εργαστηριακή διάταξη για την καταλυτική διάσπαση του KClO3 και ένας καταλυτικός μετατροπέας αυτοκινήτου. Ορίζουμε τι είναι ένζυμα ή βιοκαταλύτες και τονίζουμε τα ιδιαίτερα χαρακτη-ριστικά τους, καθώς και τη σημασία τους στα βιολογικά συστήμα-τα

66


ΦΑΣΗ 2 Πως επηρεάζεται η ταχύτη-τα της αντίδρασης- Εφαρ-μογές.

ΦΑΣΗ 3 Καταλύτες- Κατηγορίες καταλυτικών αντιδράσεων.

ΦΑΣΗ 1 Παράγοντες που επηρεάζο-υν την ταχύτητα της αντίδ-ρασης

Διαφάνεια Δ.3.2.3: Ο κα-ταλύτης οδηγεί την αντίδ-ραση σε μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης.. Διαφάνεια Δ.3.2.4: Διαγ-ραμματική απεικόνιση της θεωρίας της προσροφήσεως.

Διαφάνεια Δ.3.2.2: Παρα-δείγματα καταλυτικών δρά-σεων.

ΦΑΣΗ 4 Ερμηνεία της δράσης των καταλυτών.

Διαφάνεια Δ.3.2.1: Επιπ-τώσεις της χημικής κινητι-κής στην καθημερινή ζωή.

67

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ - ΦΑΣΕΙΣ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 13 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.3 Νόμος ταχύτητας

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδακτικής αυτής ώρας θα πρέπει οι μαθητές να μπο-ρούν: Να αναφέρουν το νόμο της ταχύτητας και να παράγουν αυτόν με βάση πειραματικά δεδομένα. Να αναφέρουν τι είναι τάξη αντίδρασης και τι σταθερά ταχύτη-τας αντίδρασης. Να συνδέουν το νόμο της ταχύτητας με το μηχανισμό της αντίδ-ρασης.

ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε στους μαθητές ότι υπάρχουν αντιδράσεις απλές ή στο-ιχειώδεις και αντιδράσεις πολύπλοκες. Γράφουμε μια γενική αντίδραση: αΑ(g) + βΒ(g) γΓ + δΔ πληροφορούμε τους μαθητές ότι η μαθηματική σχέση που συνδέει την ταχύτητα της αντίδρασης με τις συγκεντρώσεις των αντιδρών-των έχει τη μορφή: u = k[A]x[B]ψ όπου x και ψ βρίσκονται πάντοτε πειραματικά και μόνο αν x=α και ψ=β τότε μόνο η αντίδραση είναι απλή.

ΦΑΣΗ 2 Επιλύουμε απλά προβλήματα εύρεσης του νόμου της ταχύτητας με βάση πειραματικά δεδομένα, οπότε οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να βρουν τη σταθερά ταχύτητας, k, μιας αντίδρασης 1ης, 2ης ή 3ης τάξης και να αντιληφθούν ότι οι μονάδες της μεταβάλλονται, ανά-λογα με τη τάξη της αντίδρασης.

68


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 19, 20, 21, Παράδειγμα 3.3, 36, 37, 41, 43, 47. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 40, 42, 44, 45, 46, 48, 49, 53.

Παρατηρούμε ότι τα στερεά σώματα παραλείπονται από την έκ-φραση του νόμου της ταχύτητας. Επίσης επισημαίνουμε ότι οι εκθέ-τες χ, ψ παίρνουν συνήθως τιμές 0,1,2,3, χωρίς όμως να αποκλείον-ται οι κλασματικοί ή οι αρνητικοί αριθμοί και ισχύουν μόνο για τις πειραματικές συνθήκες, κάτω από τις οποίες έγινε ο προσδιορισμός τους.

ΦΑΣΗ 3 Με βάση το νόμο της ταχύτητας μπορούμε να προτείνουμε το μη-χανισμό της αντίδρασης. Να βρούμε δηλαδή ποια ουσία αποτελεί το δραστικό ενδιάμεσο της αντίδρασης και ποιο στάδιο καθορίζει την ταχύτητα της αντίδρασης. Για την εμπέδωση των παραπάνω επιλύ-ουμε υποδειγματικά το παράδειγμα 3.3.

ΦΑΣΗ 4 Συνοψίζουμε τα όσα αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο της χημικής κινη-τικής παίρνοντας ως βάση την πειραματική μελέτη της αντίδρασης διαφόρων μετάλλων π.χ. Zn, Fe με αραιό H2SO4. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια 3.3.1.

69


ΦΑΣΗ 2 Προσδιορισμός της σταθε-ράς ταχύτητας και της τάξης της αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 3 Πρόταση σχετικά με το μη-χανισμό της αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 1 Νόμος της ταχύτητας.

Διαφάνεια Δ.3.3.1: Πειρα-ματική διάταξη –καμπύλες αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 4 Ένα πείραμα χημικής κινη-τικής μελέτης.

70

Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυ-τής άσκησης δίνεται στο Γ΄ Μέρος του βιβλίου.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 14 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική Εργαστηριακή άσκηση: Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν

71

4. ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

73


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 15 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία 4.1 Έννοια χημικής ισορροπίας – Απόδοση αντίδρασης

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : Να ορίζει τι είναι χημική ισορροπία και να ταξινομεί τις χημικές ισορροπίες σε ομογενείς και ετερογενείς. Να ορίζει τι είναι απόδοση και να αναφέρει ποιος είναι ο ρόλος της στις χημικές αντιδράσεις. Να υπολογίζει την τιμή της απόδοσης μιας αντίδρασης αν γνωρί-ζει τις ποσότητες των αντιδρώντων και προϊόντων.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε μια φυσική ισορροπία π.χ. H2O(l) H2O(g) στην οποία έχουμε ήδη αναφερθεί στις ενότητες 1.1 και 1.2 (τάση ατμών και μείωση της τάσης ατμών - νόμος Raoult). Στο σημείο αυτό προ-βάλλουμε τη διαφάνεια Δ. 4.1.1. Στη συνέχεια προχωράμε στη χη-μική ισορροπία με το παράδειγμα H2(g) + I2(g) 2HI(g).

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.5). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι γνωρίζετε για την απόδοση μιας χημικής αντίδρασης; Με ποιους τρόπους μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση μιας αντίδρασης;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

74

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ – ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι τόσο η χημική όσο και η φυσική ισορροπία είναι δυ-ναμική ισορροπία. Οι ισορροπίες αυτές σε αντίθεση με τις στατικές ισορροπίες χαρακτηρίζονται από τα εξής σημεία: α) η σύσταση των αντιδρώντων-προϊόντων παραμένει σταθερή και β) οι ταχύτητες των δύο αντιθέτων αντιδράσεων είναι ίσες. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.4.1.2 Ορίζουμε τι είναι ομογενής και τι ετερογενής ισορροπία και δίνουμε σχετικά παραδείγματα, ενώ προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ..4.1.3.

ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι απόδοση αντίδρασης και ξεκαθαρίζουμε ότι η α-πόδοση εκφράζει πόσο πολύ «προχωρά» μια αντίδραση. Επισημαί-νουμε ότι η απόδοση μιας αντίδρασης έχει τεράστιο οικονομικό εν-διαφέρον στη βιομηχανία. Τέλος, επιλύουμε υποδειγματικά προβ-λήματα υπολογισμού της απόδοσης μιας αντίδρασης, αν γνωρίζουμε τις ποσότητες των αντιδρώντων (αρχικές ποσότητες) και τις ποσό-τητες των αντιδρώντων και προϊόντων στη θέση ισορροπίας, όπως είναι το παράδειγμα 4.2.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 1, 2, 3, 4. Παράδειγμα 4.1, 4.2. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18.

75


ΦΑΣΗ 2 Φυσική και χημική ισορρο-πία.

ΦΑΣΗ 3 Δυναμική ισορροπία- ομο-γενής και ετερογενής ισορ-ροπία.


Διαφάνεια Δ.4.1.2: Χαρακ-τηριστικά χημικής ισορρο-πίας. Διαφάνεια Δ.4.1.3: Ετερο-γενής ισορροπία.

Διαφάνεια Δ.4.1.1: Νερό και υδρατμός σε ισορροπία.

ΦΑΣΗ 4 Απόδοση αντίδρασης.

76


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 16 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία 4.2 Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση χημικής ισορροπίας

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί : Να καθορίζει τους παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση μιας χη-μικής ισορροπίας (συντελεστές χημικής ισορροπίας) Να αναφέρει την αρχή Le Chatelier Να προβλέπει την επίδραση που έχουν οι συντελεστές χημικής ισορροπίας στη μετατόπιση ισορροπίας με βάση την αρχή Le Cha-telier.

ΦΑΣΗ 1 Κατ΄ αρχάς εξηγούμε τι σημαίνει μετατόπιση από τη θέση χημικής ισορροπίας. Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέ-ρουν τους παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν στη μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας. Με βάση τη συζήτηση που θα ακολουθή-σει καταλήγουμε στους παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας: α. τη θερμοκρασία (εφόσον η αντίδραση δεν είναι θερμοουδέτερη). β. τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ή προϊόντων (εφόσον η ουσία δεν είναι στερεή). γ. την πίεση (εφόσον η μεταβολή της πίεσης προκαλείται από με-ταβολή του όγκου του δοχείου και στην αντίδραση συμμετέχουν αέρια, ενώ κατά την αντίδραση παρατηρείται μεταβολή του αριθμού mol των αερίων).

ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε την αρχή Le Chatelier και εφαρμόζουμε αυτή αν με-ταβάλλουμε: α. τη θερμοκρασία του συστήματος β. τη συγκέντρωση μιας ουσίας (αντιδρώντος ή προϊόντος) γ. τον όγκο του δοχείου.

77

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑ-ΤΑ

Ερωτήσεις -ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 5, 6, 4.3, 20. Ερωτήσεις -ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 7, 21, 22, 23, 24, 26.

Επισημαίνουμε ότι με βάση την αρχή Le Chatelier αναιρείται εν μέρει η μεταβολή που προκαλέσαμε (της θερμοκρασίας, πίεσης, συγκέντρωσης), καθώς το σύστημα ανακτά ξανά τη χημική ισορροπία, άλλα σε διαφορετική θέση. Τέλος, δίνουμε σχετικά παραδείγματα βασιζόμενοι κυρίως στις διαφάνειες Δ.4.2.1, Δ.4.2.2 και Δ.4.2.3.

ΦΑΣΗ 3 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα καθορισμού της πορείας μιας αμφίδρομης αντίδρασης για την αποκατάσταση της νέας θέσης ισορροπίας (μετατόπιση προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά), αν γνωρίζουμε τις μεταβολές που προκάλεσαν την μετατόπιση από την αρχική θέση της ισορροπίας (θερμοκρασίας, συγκέντρωσης, πίε-σης). Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι το παράδειγμα 4.3.

78

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.539-541. 2. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.630-631. 3. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.607-609. 4. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.473-475. 5. Amann W. et al., ‘Element Chemie II’, Klett, 1998, pag.35-48.

ΦΑΣΗ 2 Αρχή Le Chatelier.

ΦΑΣΗ 3 Επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων.

ΦΑΣΗ 1 Παράγοντες που επηρεάζο-υν τη θέση μιας χημικής ισορροπίας

Διαφάνεια Δ.4.2.1: Επίδ-ραση της θερμοκρασίας. Διαφάνεια Δ.4.2.2: Επίδ-ραση της συγκέντρωσης. Διαφάνεια Δ.4.2.3: επίδρα-ση της πίεσης.

79


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 17 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία Εργαστηριακή άσκηση: Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας

80


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 18 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: : Χημική ισορροπία 4.3 Σταθερά χημικής ισορροπίας: KC – KP

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αποδεικνύει το νόμο της χημικής ισορροπίας με βάση την κι-νητική μελέτη της αντίδρασης. Να ορίζει τις σταθερές KC και KP και να αναφέρει από ποιους πα-ράγοντες εξαρτώνται οι τιμές τους. Να επιλύει προβλήματα στα οποία συνδέονται μερικά από τα α-κόλουθα μεγέθη: η απόδοση αντίδρασης, οι σταθερές ισορροπίας (KC ή ΚΡ), η ολική πίεση στη θέση ισορροπίας (Ρολ ), οι ποσότητες των αντιδρώντων ή προϊόντων και ο όγκος του δοχείου αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 1 Δίνουμε τον ορισμό της KC μιας χημικής εξίσωσης και εξηγούμε πως καταλήγουμε στη σχέση αυτή με βάση την κινητική μελέτη της αντίδρασης. Επισημαίνουμε ότι η τιμή της σταθερά KC εξαρτάται από τον τρόπο που γράφουμε χημική εξίσωση που περιγράφει την ισορροπία (βλέπε παράδειγμα 4.4). Επίσης η τιμή της σταθερά KC εξαρτάται από τη θερμοκρασία και μάλιστα αυξάνεται με την αύξη-ση της θερμοκρασίας στις ενδόθερμες αντιδράσεις και μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας στις εξώθερμες. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.4.3.1 και με βάση αυτή αναφέρουμε ότι μεγάλη τιμή της σταθεράς ισορροπίας υποδη-λώνει αντίδραση με μεγάλη απόδοση, ενώ μικρή τιμή της σταθεράς ισορροπίας υποδηλώνει αντίδραση με μικρή απόδοση.

81


ΦΑΣΗ 2 Ορίζουμε αντίστοιχα την ΚΡ μιας αμφίδρομης αντίδρασης και βρίσ-κουμε με βάση την καταστατική εξίσωση των αερίων τη σχέση που συνδέει την ΚC με την ΚΡ. Ρωτάμε τους μαθητές υπό ποιες συνθήκες ΚC = ΚΡ και περιμένουμε την απάντηση: «όταν α+β = γ+δ ή όταν RT = 1».

ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε το κλάσμα QC (πηλίκο αντίδρασης) και εξηγούμε πως από τη σχέση QC με KC μπορούμε να προβλέψουμε αν μια αμφίδρομη αντίδραση βρίσκεται σε κατάσταση χημικής ισορροπίας (QC =KC). Επίσης εξηγούμε πως μπορούμε να προβλέψουμε την πορεία μιας αμφίδρομης αντίδρασης για την αποκατάσταση της θέσης χημικής ισορροπίας (προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά) σε περίπτωση που QC KC. Συνοπτικά μπορούμε να πούμε: Αν QC < KC , τότε αντιδρώντα προϊόντα Αν QC = KC , τότε το σύστημα είναι σε ισορροπία Αν QC >KC , τότε αντιδρώντα προϊόντα.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 4.10, 4.11. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 27, 29, 31, 33, 36, 38, 40.

ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα χημικής ισορροπίας τα οπο-ία συσχετίζουν μερικά από τα ακόλουθα μεγέθη: απόδοση αντίδρα-σης, σταθερές ισορροπίας (KC ή ΚΡ), πίεση μίγματος στην κατάσ-ταση ισορροπίας (Ρ), ποσότητες αντιδρώντων ή προϊόντων και όγ-κος δοχείου αντίδρασης. Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων προβλημάτων είναι τα υποδείγματα 4.5 έως 4.11.

82


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.543-571. 2. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.631-657. 3. Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag.609-639. 4. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.482-507. 5. Amann W. et al., «Element Chemie II », Klett, 1998, pag.35-48.

ΦΑΣΗ 2 Σταθερά ισορροπίας, Kp. Σχέση μεταξύ Kc και Kp.

ΦΑΣΗ 3 Πηλίκο αντίδρασης, QC

ΦΑΣΗ 1 Σταθερά ισορροπίας, Kc

Διαφάνεια Δ.4.3.1: Διαγ-ραμματικά τι εκφράζει η τιμή της σταθεράς ισορρο-πίας.

ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση προβλημάτων χημικής ι-σορροπίας.

83

5. ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

85


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 19 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.1 Αριθμός οξείδωσης. Οξείδωση – Αναγωγή

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τι είναι αριθμός οξείδωσης και να αναφέρει ποια είναι η σημασία του. Να υπολογίζει τον αριθμό οξείδωσης ενός στοιχείου σε μία χημι-κή ένωση. Να ορίζει τι είναι οξείδωση και τι αναγωγή με βάση: α) την πρόσληψη ή αποβολή οξυγόνου ή υδρογόνου. β) την πρόσληψη ή αποβολή ηλεκτρονίων. γ) τη μεταβολή του αριθμού οξείδωσης.

ΦΑΣΗ 1 Στο ξεκίνημα του μαθήματος ρωτάμε τους μαθητές να ερμηνεύσουν τους όρους σκούριασμα και οξείδώση μιας ουσίας. Με αφορμή τη σχετική συζήτηση που θα ακολουθήσει δίνουμε τους πρώτους ορισ-μούς για την οξείδωση και αναγωγή. Δηλαδή, οξείδωση έχουμε με πρόσληψη οξυγόνου ή αφαίρεση υδρογόνου από μια χημική ένωση και αναγωγή έχουμε με πρόσληψη υδρογόνου ή αφαίρεση οξυγόνου από μια χημική ένωση.

ΦΑΣΗ 2 Με παράδειγμα την αντίδραση 2Na + Cl2 2NaCl δίνουμε ένα γενικότερο ορισμό για την οξείδωση και αναγωγή. Δηλαδή, οξείδω-σης είναι η αποβολή ηλεκτρονίων και αναγωγή η πρόσληψη ηλεκ-τρονίων από μια ουσία.

86


ΦΑΣΗ 3 Παρατηρούμε ότι στη κλασσική αντίδραση οξείδωσης του C: C + O2 CO2 δεν παρατηρείται αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονί-ων. Επισημαίνουμε ότι στις αντιδράσεις αυτής της μορφής, που οδηγούν στο σχηματισμό ομοιοπολικών ενώσεων, έχουμε απλή με-τατόπιση φορτίων, λόγω των πολωμένων ομοιοπολικών δεσμών που σχηματίζονται. Με αφορμή την παρατήρηση αυτή εισάγουμε την έννοια του αριθμού οξείδωσης. Στη συνέχεια αναφέρουμε και εφαρμόζουμε ορισμένους πρακτικούς κανόνες για τον υπολογισμό του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση ή σε ένα ιόν.

Ερωτήσεις - ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 5.1, 1, 2, 3, 4, 13. Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 14, 15, 16, 17.

ΦΑΣΗ 4 Αφού δώσουμε τη σύγχρονη αντίληψη περί οξείδωσης και αναγω-γής (οξείδωση: αύξηση αριθμού οξείδωσης και αναγωγή: ελάττωση αριθμού οξείδωσης), παρατηρούμε ότι οι τελευταίοι αυτοί ορισμοί είναι γενικότεροι και καλύπτουν όλες τις δυνατές περιπτώσεις που ονομάζουμε σήμερα οξείδωση ή αναγωγή. Δηλαδή, κάθε αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου αντιστοιχεί σε οξείδωση και αντιστρόφως κάθε φαινόμενο οξείδωσης αντιστοιχεί σε κάποια αύ-ξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου. Επίσης, κάθε ελάττω-ση του αριθμού οξείδωσης αντιστοιχεί σε αναγωγή και κάθε ανα-γωγή αντιστοιχεί σε κάποια ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου.

87

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Daub G.W., Seese W.S.,« Basic Chemistry », Prentice Hall, 7th Edi-tion, 1996, pag.440-444. 2. Hill J. W., Kolb D. K., « Chemistry for Changing Times », Pren-tice Hall, 8th Edition, 1998, pag.195-205. 3. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.99-102. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.450-453.

ΦΑΣΗ 2 Οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων και αναγωγή η πρόσληψη ηλεκτρονίων.

ΦΑΣΗ 3 Αριθμός οξείδωσης. Ορισ-μός- Πρακτικοί κανόνες.

ΦΑΣΗ 1 Οξείδωση η πρόσληψη ο-ξυγόνου ή αφαίρεση υδρο-γόνου.

ΦΑΣΗ 4 Οξείδωση / αναγωγή: αύξη-ση / ελάττωση αριθμού οξε-ίδωσης.

88


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 20 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.2α Κυριότερα οξειδωτικά – αναγωγικά

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει o μαθητής να μπο-ρεί : Να ορίζει τι είναι οξειδωτική ουσία και τι αναγωγική ουσία. Να αναφέρει τις κυριότερες οξειδωτικές και αναγωγικές ουσίες. Να αναφέρει τα προϊόντα των οξειδωτικών και αναγωγικών ουσι-ών κατά τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις.

ΦΑΣΗ 2 Παίρνουμε ένα παράδειγμα μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης π.χ. C + O2 CO2 και συζητώντας με τους μαθητές καταλήγουμε στον ορισμό του οξειδωτικού (της ουσίας που ανάγεται) και του αναγω-γικού (της ουσίας που οξειδώνεται). Επισημαίνουμε ότι τα οξειδωτικά περιέχουν άτομα που μπορούν να αναχθούν, που μπορούν δηλαδή να ελαττώσουν τον αριθμό οξείδω-σης τους, ενώ τα αναγωγικά περιέχουν άτομα που μπορούν να οξει-δωθούν, δηλαδή να αυξήσουν τον αριθμό οξείδωσης τους.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ενότητα (διδακτική ενότητα 5.1). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Πώς ορίζεται ο αριθ-μός οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση; Πώς ορίζεται σήμερα η οξείδωση και η αναγωγή; Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του S στο H2SO4), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

89

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΦΑΣΗ 3 Επαναλαμβάνουμε την προηγούμενη διαδικασία με άλλα παραδείγ-ματα οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Τέλος, αναφέρουμε τις κυρι-ότερες οξειδωτικές και αναγωγικές ουσίες και σε τι μετατρέπεται η καθεμία.

Προτεινόμενες ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σχο-λείο: 5, 23. Προτεινόμενες ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 24, 25, 26, 27, 28, 29.

90

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Daub G.W., Seese W.S.,« Basic Chemistry », Prentice Hall, 7th Edi-tion, 1996, pag.440-444. 2. Hill J. W., Kolb D. K., « Chemistry for Changing Times », Pren-tice Hall, 8th Edition, 1998, pag.195-205. 3. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.99-102. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag.450-453. 5. Lister T., Renshaw J., «Understanding Chemistry», Stanley Thornes, 2nd Edition, 1995, pag.155-161. 6. Maples J., «Advanced Chemistry», J. Murray, 1996, pag.121-138.

ΦΑΣΗ 2 Τι είναι οξειδωτική και τι αναγωγική ουσία.

ΦΑΣΗ 3 Οι κυριότερες οξειδωτικές και αναγωγικές ουσίες.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την ενότητα 5.1.

91


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 21 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.2β Συμπλήρωση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί : Να συμπληρώνει χημικές εξισώσεις αντιδράσεων οξειδοαναγωγής με τη μέθοδο της μεταβολής του αριθμού οξείδωσης.

ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε τις κατηγορίες αντιδράσεων οξειδοαναγωγής (σύνθε-ση, αποσύνθεση, απλή αντικατάσταση, "πολύπλοκες αντιδράσεις") και ξεκινώντας από ένα παράδειγμα απλής αντικατάστασης π.χ. Zn + HCl, δείχνουμε στους μαθητές τη σημασία της σειράς οξειδω-τικής ισχύος των αμετάλλων και αναγωγικής ισχύος των μετάλλων. Να επισημάνουμε ότι δεν κρίνεται απαραίτητο να απομνημονεύσο-υν οι μαθητές τις δύο αυτές σειρές.

ΦΑΣΗ 2 Παρατηρούμε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο μέθοδοι για την ισοστάθμιση των πολύπλοκων αντιδράσεων οξειδοαναγωγής: η μέθοδος των ημιαντιδράσεων και η μέθοδος μεταβολής του αριθμού οξείδωσης. Η τελευταία η οποία και ακολουθείται στην παρούσα φάση βασίζεται στη γενική παρατήρηση ότι σε μία αντίδραση οξει-δοαναγωγής: συνολική αύξηση Α.Ο.= συνολική ελάττωση Α.Ο. Συμπληρώνουμε υποδειγματικά ορισμένες σχετικά απλές "πολύπ-λοκων" αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, όπως είναι η επίδραση μετάλ-λων ή αμετάλλων σε οξειδωτικά οξέα π.χ. C + πυκνό διάλυμα Η-ΝΟ3 ή Ag + αραιό ΗΝΟ3,

92


Ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: 30, 31, 34, 37, 38, 39. Ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 32, 33, 35, 36, 40, 41, 42, 43, 44.

ΦΑΣΗ 3 Προχωράμε σε πιο πολύπλοκες αντιδράσεις π.χ.: ΚMnO4 + CO + H2SO4. ή FeCl2 +K2Cr2O7 + HCl

ΦΑΣΗ 5 Τέλος, επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα στοιχειομετρίας που στηρίζονται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, όπως είναι οι εφαρμο-γές 5.3 και 5.4 που παρατίθενται στο βιβλίο του μαθητή.

ΦΑΣΗ 4 Με τα παραδείγματα του SO2 και του H2O2 δείχνουμε ότι μια ουσία μπορεί ανάλογα με το περιβάλλον να δράσει άλλοτε ως οξειδωτικό και άλλοτε ως αναγωγικό μέσο.

93

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Daub G.W., Seese W.S.,« Basic Chemistry », Prentice Hall, 7th Edi-tion, 1996, pag.444-454. 2. Hill J. W., Kolb D. K., « Chemistry for Changing Times », Pren-tice Hall, 8th Edition, 1998, pag.195-205. 3. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.99-102. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag.450-453.

ΦΑΣΗ 2 Ισοστάθμιση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής με τη μέ-θοδο μεταβολής του Α.Ο.

ΦΑΣΗ 3 «Πολύπλοκες» αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

ΦΑΣΗ 1 Κατηγορίες αντιδράσεων οξειδοαναγωγής.

ΦΑΣΗ 4 Οξειδωτική και αναγωγική δράση SO2 και H2O2

ΦΑΣΗ 5 Προβλήματα στοιχειομετρί-ας αντιδράσεων οξειδοανα-γωγής,

94


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 22 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση Εργαστηριακή άσκηση: Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

95


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 23 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.3 Ηλεκτρόλυση: Μηχανισμός ηλεκτρόλυσης και πρόβλεψη των προϊόντων ηλεκτρόλυσης τήγματος και διαλύματος.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει οι μαθητές να μπο-ρούν: Να αναφέρουν τι είναι ηλεκτροχημεία. Να συγκρίνουν τους μεταλλικούς με τους ηλεκτρολυτικούς αγω-γούς. Να ορίζουν τι είναι ηλεκτρόλυση. Να περιγράφουν ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο και να εξηγούν το μηχανισμό της ηλεκτρόλυσης. Να αναφέρουν τα προϊόντα ηλεκτρόλυσης υδατικών διαλυμάτων ή τηγμάτων οξέων, βάσεων και αλάτων. Να περιγράφει διάφορες εφαρμογές της ηλεκτρόλυσης, όπως για παράδειγμα τον καθαρισμό μετάλλων και την επιμετάλλωση αντι-κειμένων.

ΦΑΣΗ 1 Ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν από τι αποτελείται το στερεό NaCl και από τι το τήγμα NaCl. Εξηγούμε ότι στο τήγμα υπάρχουν ιόντα Na+ και ιόντα Cl- σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις από αυτές του στερεού NaCl. Με την ευκαιρία αυτής της συζήτησης αναφερόμαστε γενικότερα στους μεταλλικούς και τους ηλεκτρολυ-τικούς αγωγούς και τις διαφορές που έχουν μεταξύ τους. Τέλος, προβληματίζουμε τους μαθητές με ποιο τρόπο θα μπορούσε ένα ηλεκτρόνιο από το ιόν Cl- να μεταφερθεί στο ιόν Na+.

ΦΑΣΗ 2 Περιγράφουμε τι ακριβώς συμβαίνει κατά την ηλεκτρόλυση τήγμα-τος NaCl και με την ευκαιρία αυτού του απλού παραδείγματος επε-ξηγούμε και ορίζουμε τι είναι ηλεκτρόλυση.

96


Ερωτήσεις – ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σχολεί-ο: 6, 7, 8, 9, 10, 11. Ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 45, 46, 52, 54.

ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι κατά την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος ηλεκτρολύτη είναι πιο δύσκολο να προβλέψουμε τι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στα δύο ηλεκτρόδια (άνοδο και κάθοδο). Αναφέ-ρουμε τις σειρές εκφόρτισης για τα συνήθη κατιόντα και ανιόντα και επισημαίνουμε ότι στη Γ' Λυκείου θα μάθουμε να προβλέπουμε τι ακριβώς συμβαίνει στα δύο ηλεκτρόδια με βάση τις τιμές των κανονικών δυναμικών οξειδοαναγωγής.

ΦΑΣΗ 4 Περιγράφουμε την ηλεκτρόλυση διαλύματος CuSO4 με άνοδο από Cu και διαλύματος AgNO3 με άνοδο από Ag. Στο σημείο αυτό προ-βάλλουμε τις διαφάνειες Δ.5.3.3 και Δ.5.3.4.

Κατόπιν περιγράφουμε το ηλεκτρολυτικό στοιχείο, διακρίνουμε τα διάφορα μέρη αυτού εξηγούμε το ρόλο του καθενός απ’ αυτά. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τις διαφάνειες Δ.5.3.1 και Δ.5.3.2. Στη συνέχεια αναφέρουμε τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά την ηλεκτρόλυση άλλων τηγμάτων π.χ. MgBr2, Al2O3.

97

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Daub G.W., Seese W.S.,«Basic Chemistry », Prentice Hall, 7th Edi-tion, 1996, pag.454-457. 2. Eisner W. et al, «Elemente Chemie I», Klett, pag.156-157. 3. Amann W. et al, «Elemente Chemie II», Klett, pag.123-125. 4. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.654-657. 5. Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag.795-799.

ΦΑΣΗ 2 Ηλεκτρόλυση τήγματος NaCl.

ΦΑΣΗ 3 Ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος ηλεκτρολύτη. Σειρά εκφόρτισης ιόντων.

ΦΑΣΗ 1 Μεταλλικοί και ηλεκτρολυ-τικοί αγωγοί.

Διαφάνεια Δ.5.3.3: Kαθα-ρισμός Cu με ηλεκτρόλυση. Διαφάνεια Δ.5.3.4: Επαρ-γύρωση κουταλιού με ηλεκ-τρόλυση.

Διαφάνεια Δ.5.3.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση NaCl(l) Διαφάνεια Δ.5.3.2: Ηλεκ-τρολυτικό στοιχείο.

ΦΑΣΗ 4 Εφαρμογές ηλεκτρόλυσης.

98


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 24 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.4 Νόμος ηλεκτρόλυσης

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να εφαρμόζει το νόμο της ηλεκτρόλυσης για να υπολογίζει την ποσότητα της ουσίας που αποτίθεται ή απελευθερώνεται στα ηλεκ-τρόδια ηλεκτρολυτική συσκευής, αν δοθεί η ποσότητα του ηλεκτρι-κού φορτίου που διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη. Να προσδιορίζει με βάση το νόμο της ηλεκτρόλυσης την ποσότη-τα του ηλεκτρικού φορτίου που διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, αν γνωρίζει την ποσότητα της ουσίας που αποτίθεται ή απελευθερώνε-ται στα ηλεκτρόδια ηλεκτρολυτική συσκευής,.

ΦΑΣΗ 1 Εξηγούμε στους μαθητές ότι οι υπολογισμοί κατά την ηλεκτρόλυση είναι ουσιαστικά στοιχειομετρικοί υπολογισμοί, γιατί η ηλεκτρόλυ-ση δεν είναι τίποτα άλλο από μία αντίδραση που συντελείται με την προσφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Απαραίτητο για τους υπολογισμούς αυτούς είναι να γνωρίζουν οι μαθητές ότι το 1 mol ηλεκτρονίων αποτελεί μονάδα φορτίου στην ηλεκτροχημεία που ονομάζεται Faraday. Δηλαδή, 1 mol ηλεκτρονίων έχει φορτίο 96500 C = 1 Faraday (1F). Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.4.1.

99


ΦΑΣΗ 2 Επιλύουμε απλά στοιχειομετρικά προβλήματα τα οποία στηρίζονται στις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά την ηλεκτρόλυση δια-φόρων διαλυμάτων και τηγμάτων, καθώς και στο σχήμα της διαφά-νειας Δ.5.4.1., όπως είναι οι εφαρμογές 5.5 και 5.6 που δίνονται στο βιβλίο του μαθητή.

ΦΑΣΗ 3 Παρατηρούμε ότι παλαιότερα οι σχετικοί υπολογισμοί γίνονταν με βάση τους νόμους του Faraday (πρώτος και δεύτερος νόμος Faraday). Τονίζουμε ότι αυτοί οι νόμοι στηρίχθηκαν σε πειράματα και ότι αποτέλεσαν τη βάση πάνω στην οποία στηρίχθηκε η ηλεκ-τροχημεία.

Ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγ-ματα 5.5, 5.6, 12, 47, 48. Ασκήσεις και προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 49, 50, 51, 53, 59.

100

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Eisner W. et al, «Elemente Chemie I», Klett, pag.158. 2. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.657-659. 3. Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag.800-801.

ΦΑΣΗ 2 Υποδειγματική επίλυση προβλημάτων ηλεκτρόλυ-σης

ΦΑΣΗ 3 Νόμοι Faraday.

ΦΑΣΗ 1 1 mol ηλεκτρονίων έχει φορτίο 96500 C = 1 Faraday (1F).

Διαφάνεια Δ.5.4.1: Υπολο-γισμοί στην ηλεκτρόλυση.

101


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 25 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση Εργαστηριακή άσκηση: Επιμετάλλωση

minimum (test)ebooks.edu.gr/courses/DSGL-B130/document/4e5fdd71... · 3 Είναι γεγονός...

Documents

Transcript of minimum (test)ebooks.edu.gr/courses/DSGL-B130/document/4e5fdd71... · 3 Είναι γεγονός...