Stężenie procentowe roztworu - lekcja chemiczno-matematyczna

Scenariusz lekcji otwartej matematyczno-chemicznej.

Temat: Stężenie procentowe roztworu.
Klasa: VII
Czas: 45 min

Cele lekcji:
• Cele ogólne:
- Realizacja treści zawartych w podstawie programowej,
- Wykorzystanie narzędzi multimedialnych i informatycznych (dostosowanych do specyfiki prowadzonych zajęć)

• Cele szczegółowe:
Uczeń potrafi:
- Podać definicje: stężenie procentowe roztworu, wzór na Cp
- Wykonać obliczenia z wykorzystaniem pojęć: stężenie procentowe, masa substancji, masa rozpuszczalnika, masa roztworu, mieszanie roztworów, rozcieńczanie roztworu

Metody:
o słowna, o pokazowa, o ćwiczeniowa

Formy pracy:
o praca z całą klasą
o praca indywidualna

Środki dydaktyczne:
o sprzęt i szkło laboratoryjne ( zlewki o poj. 100 i 200 cm3, szkiełko zegarkowe, waga)
o tablica interaktywna

Przebieg lekcji:
I. Czynności organizacyjne
Powitanie klasy, sprawdzenie obecności.

II. Wprowadzenie.
Zapoznanie uczniów z tematem i przedstawienie celów lekcji.
Po tej lekcji będziecie potrafili zdefiniować stężenie procentowe, będziecie potrafili wykonać obliczenia z wykorzystaniem pojęć: stężenie procentowe, masa substancji, masa rozpuszczalnika, masa roztworu, mieszanie roztworów.

III. Część główna
Nauczyciel wprowadza uczniów w temat lekcji poprzez podanie przykładów różnych produktów spożywczych, które mają podane na opakowaniu stężenie procentowe:
W życiu codziennym często spotykamy się z różnego rodzaju produktami, które mają na swoich etykietach napisy typu „ 0%, 1,5 %, 3,2% lub 30-36% zawartości tłuszczu” czy „ woda utleniona 3%” lub na butelce z octem „6%”. Co określają te liczby?

Przeprowadźmy eksperyment: „Sporządzanie roztworów o różnej zawartości soli – np. z CuSO4 ( siarczan(VI) miedzi(II) )"
Do trzech zlewek odważyć odpowiednio 1, 2 i 5 g tej soli i dodać tyle gramów (lub ml) wody, aby łączna masa każdego roztworu wynosiła 100g.

Nauczyciel wraz z wybranym uczniem przygotowują odpowiednio powyższe roztwory.

Nauczyciel omawia : w jaki sposób określa się zawartość substancji w roztworach:

Roztwór 1% to roztwór, w którym w 100g roztworu znajduje się 1g substancji.
Roztwór taki składa się więc z 1 grama substancji rozpuszczonej w 99g wody.

Roztwór 2% to roztwór, w którym w 100g roztworu znajduje się 2g substancji.
Roztwór taki składa się więc z 2 gramów substancji rozpuszczonej w 98g wody.

Roztwór 5% to roztwór, w którym w 100g roztworu znajduje się 5g substancji.
Roztwór taki składa się więc z 5 gramów substancji rozpuszczonej w 95g wody.

Jednakowe ilości roztworów zawierają różne ilości substancji rozpuszczanej.
Mówimy, że te roztwory mają różne stężenia ( co widać w intensywności barw poszczególnych roztworów z CuSO4)

Nauczyciel definiuje wielkość zwaną stężeniem procentowym i wprowadza wzór na obliczanie Cp
z przykładowym zadaniem (popartym doświadczeniem)

Stężenie procentowe (Cp lub C%) roztworu jest to liczba gramów substancji rozpuszczonej w 100g roztworu.

Stężenie procentowe można obliczyć korzystając ze wzoru :

Cp = ms/mr * 100% gdzie: Cp – stężenie procentowe roztworu [%]
ms – masa substancji rozpuszczonej [g]
mr – masa roztworu [g]
Masa roztworu jest równa sumie masy wody (rozpuszczalnika)[mw] i masy substancji rozpuszczonej [ms]:
mr = mw + ms

Uczniowie na przygotowanej karcie pracy (zawierającej treści poniższych zadań) rozwiązują zadania:

ZADANIE 1. Obliczanie Cp roztworu

W 200g roztworu znajduje się 8 g siarczanu(VI) miedzi(II) – CuSO4. Jakie jest stężenie procentowe roztworu?
1. Zapisujemy dane i szukane na postawie treści zadania:
Dane: Szukane:
mr= 200g Cp=?
ms= 8g
2. zapisujemy wzór na Cp i podstawiamy dane pod wzór. Obliczamy Cp.

Cp = 8g * 100% / 200g = 800 % / 200 = 4%

3. Podajemy odpowiedź: Stężenie % roztworu wynosi 4%.

Wybrany uczeń przygotowuje taki roztwór poprzez rozpuszczenie w wodzie - odpowiednio 8g soli w 192g wody .

Nauczyciel wprowadza możliwość rozwiązywania zadań na Cp metodą „na kubki” stosowaną podczas rozwiązywania zadań z jedną niewiadomą na matematyce.
Na przykładowych zadaniach tłumaczy jak rozwiązywać zadania związane ze stężeniem % taką metodą
( każde zadanie poparte wykonaniem doświadczeń zgodnych z treścią zadania)

Stężenie procentowe roztworu można również obliczać korzystając z metody „na kubki”:

ZADANIE 2. Sporządzanie roztworu soli
Oblicz, w jakiej ilości wody należy rozpuścić 9g soli (CuSO4), aby otrzymać roztwór 12%.
Wypisujemy dane i szukane do zadania:

woda + sól ( CuSO4) → roztwór soli CuSO4
0% 100% 12%
x g 9g (x+9)g

Rozwiązujemy równanie z jedną niewiadomą ( obliczamy potrzebną ilość wody):
0% ∙ xg + 100% ∙ 9g = 12% ∙ (x+ 9)g / (%∙ g)
900 = 12 x + 108
-12x = 108 -900
-12x = -880 / : (-12)
x= 66
Podajemy Odpowiedź: Aby otrzymać roztwór 12% soli należy rozpuścić 9g soli w 66 g wody.

Wybrany uczeń po uzyskaniu wyniku, zgodnie z treścią zadania przygotowuje powyższy roztwór soli.
Na wadze odważa odpowiednio 9g CuSO4 oraz 66g wody, następnie rozpuszcza tą sól w wodzie uzyskując w ten sposób roztwór 12% tej soli.

Mamy już przygotowane dwa roztwory 4% i 12%. Teraz wykonamy zadanie / doświadczenie z mieszaniem tych roztworów.

ZADANIE 3. Mieszanie roztworów soli
Oblicz, ile gramów 12% roztworu CuSO4 należy zmieszać z 30 g roztworu 4 % tej soli, aby otrzymać roztwór 8%?
Wypisujemy dane i szukane do zadania:

I roztwór soli + II roztwór soli → roztwór soli CuSO4
12% 4% 8%
x g 30g (x+30)g

Rozwiązujemy równanie z jedną niewiadomą ( obliczamy potrzebną ilość wody):

12% ∙ xg + 4% ∙ 30g = 8% ∙ (x+ 30)g / (%∙ g)
12x + 120 = 8 x + 240
12x - 8x = 240 - 120
4x = 120 / : 4
x = 30
Podajemy Odpowiedź: Aby otrzymać 8% roztwór soli CuSO4 należy zmieszać 30 g roztworu 4 % z 30 g roztworu 12% tej soli.

Wybrany uczeń po uzyskaniu wyniku, zgodnie z treścią zadania przygotowuje powyższy roztwór soli.
Na wadze odważa odpowiednio 30g roztworu 4% CuSO4 oraz 30g roztworu 12% CuSO4 i miesza je ze sobą uzyskując odpowiednio roztwór 8% tej soli.

ZADANIE 4. Rozcieńczanie roztworu
Oblicz, ile gramów wody należy dodać do 20 g 12% roztworu soli CuSO4, aby otrzymać 8% roztwór tej soli.
roztwór soli ( CuSO4) + woda → roztwór soli CuSO4
12% 0% 8%
20 g xg (20+x)g

Rozwiązujemy równanie z jedną niewiadomą ( obliczamy potrzebną ilość wody):

12% ∙ 20g + 0% ∙ xg = 8% ∙ (20+ x)g / (%∙ g)
240 = 160 + 8x
- 8x = 160 - 240
- 8x = -80 / : (-8)
x = 10
ODP. Aby otrzymać 8% roztwór soli CuSO4 należy dodać 10 g wody.

Wybrany uczeń po uzyskaniu wyniku, zgodnie z treścią zadania przygotowuje powyższy roztwór soli.
Na wadze odważa odpowiednio 20g roztworu 12% CuSO4 i dodaje 10g wody, miesza je ze sobą uzyskując odpowiednio roztwór 8% tej soli.

Przygotowując powyższe roztwory do zadań możemy uczniom pokazać różne stężenia procentowe roztworów tej samej substancji rozpuszczonej, o czym świadczą różne intensywności barwy niebieskiej poszczególnych roztworów soli siarczanu(VI) miedzi(II) o innej zawartości substancji w całym roztworze.

IV. Część podsumowująca.
- pytania – zadania związane ze stężeniem procentowym z wykorzystaniem aplikacji Kahoot.it - celem utrwalenia wiadomości i umiejętności uczniów z lekcji bieżącej ( Uczniowie korzystając z aplikacji Kahoot otrzymują kod do gry z pytaniami –zadania z Cp i rozwiązują zadania)
- ocena aktywnych uczniów oraz zwycięzców gry w Kahoot.it

Przykładowe pytania do Kahoot.it :

1. W 100g roztworu znajduje się 25g soli. Jakie jest stężenie procentowe tego roztworu?
20% 25% 30% 15%

2. Stężenie procentowe roztworu można obliczyć korzystając ze wzoru:

Cp = mr *100% / ms, Cp = ms ∙ mr ∙ 100%, Cp = ms/mr * 100%, Cp = ms /mw * 100%

3. Rozpuszczono 40 g substancji w 160 g wody. Jakie jest stężenie procentowe otrzymanego roztworu?
10% 15% 20% 25%

4. Aby otrzymać 100 g 20% roztworu należy:
rozpuścić 20 g substancji w 100 g wody
rozpuścić 20 g substancji w 80 g wody
rozpuścić 80 g substancji w 20 g wody
rozpuścić 100 g substancji w 20 g wody

5. Masa wody w 100 g 40% roztworu wynosi:
20 g 40 g 60 g 100g

6. Jaka ilość substancji rozpuszczonej znajduje się w 300 g 10% roztworu?
10 g 20g 30 g 40 g

7. Do 200g wody dodano 100g siarczanu (VI) sodu. Jakie jest stężenie procentowe roztworu soli?
25% 33,(3)% 50% 66,(6)%

8. Po zmieszaniu 50% roztworu soli z drugim 50% roztworem soli otrzymamy roztwór o stężeniu:
20% 30% 50% 100%

9. Czy można zmienić stężenie otrzymanego już roztworu?
Tak Nie

10. Na masę roztworu składają się: masa wody (rozpuszczalnika) i masa substancji rozpuszczonej.
Prawda Fałsz