zapogi.ru 1

Исследовательская работа

«Получение кислорода»





Цель работы: рассмотреть различные варианты получения кислорода, выбрать оптимальный способ синтеза кислорода на основании предложенных критериев, дать характеристику технологических процессов получения кислорода и оценить возможность их осуществления в условиях школьной лаборатории.


Ход работы:


1. Коллективная работа (мозговой штурм)




  • Предложите варианты получения кислорода (не менее 4).




2. Работа в группах «Общая характеристика способов получения кислорода»


Задание для групп:

  • Оформите результаты мозгового штурма в виде кластера в программе FreeMind.

  • Вставьте комментарии, в которых коротко опишите предложенные способы получения кислорода.



Здесь добавлен комментарий



Рис. 1. Шаблон схемы кластера, который необходимо выполнить в 1 задании


3. Работа в группах «Описание способов получения кислорода»

Используя дополнительную справочную информацию (учебник, справочники, электронные носители, материалы из интернета) найти описание способа получения кислорода:


а) сырье

б) технологические процессы, лежащие в основе данного способа получения кислорода


Дополнить схему во FreeMind дочерними узлами «сырье» и «технологические процессы», и дочерними узлами 3 порядка, содержащего название конкретного сырья и технологических процессов.

Добавить комментарии для каждого вида сырья и технологического процесса с краткой характеристикой



Здесь добавлен комментарий



Рис. 2. Схема во FreeMind, которую необходимо заполнить при выполнении второго задания



4. Работа в группах «Оценка сырья для получения кислорода»


Дать оценку видам сырья, необходимым для реализации вашего способа получения кислорода:


Вид сырья

Критерии оценивания

Масса кислорода, который образуется на 1 кг сырья

Устойчивость сырья в нормальных условиях

Необходимость особых навыков работы с веществом

Наличие в школьной лаборатории

Стоимость 1 кг сырья

Сырье №1














Сырье №2

















Сырье №3
















Итого

















Оценочные карты по критериям оценки сырья


Масса кислорода, который образуется на 1 кг сырья


Приведите уравнение реакции, лежащее в основе данного способа получения кислорода.

Если есть необходимость, приведите уравнения дополнительных реакций.

Осуществите расчет массы кислорода по уравнениям реакции.

Введите полученные значения в соответствующий столбец таблицы.


Устойчивость сырья в нормальных условиях


Оцените устойчивость в соответствии со шкалой:

3 – устойчивое соединение,

2 – соединение устойчивое, но при длительном хранении медленно разлагается,

1 – неустойчивое соединение.

Внесите баллы в соответствующие ячейки таблицы.



Необходимость особых навыков работы с веществом



Оцените необходимость особых навыков работы с веществом в соответствии с предложенной шкалой:

3 – особых навыков работы с веществом не требуется,

2 – особых навыков работы с веществом не требуется, но необходимо соблюдать предосторожности, при работе с веществом (летучее, ядовитое, взрывоопасное, самовоспламеняющееся вещество и т.д.)

1 – требуются специфические навыки работы с веществом.





Наличие сырья в школьной лаборатории


Отметьте наличие сырья в школьной лаборатории:

(+) – имеется в наличии,

(-) – отсутствует.





Стоимость сырья


Найдите в справочной, дополнительной литературе или в Интернете сведения о стоимости сырья на настоящий момент. При необходимости произведите перерасчет на 1 кг сырья.



Проанализируйте сведения таблицы из 4 задания.


На основании характеристики сырья отнесите его к одной из категорий:


допустимо к использованию, но его использование повлечет ряд трудностей, разрешимых в условиях осуществления проекта.

доступное сырье, рекомендовано к использованию


не рекомендовано к использованию, использование сырья ставит неразрешимые проблемы.


Во FreeMind отметьте соответствующими пиктограммами категорию сырья





Рис 3. Вид ассоциативной карты FreeMind с пометками-пиктограммами, указывающими на категорию сырья


5. Работа в группах «Оценка технологических приемов получения кислорода»


Дать оценку технологическим процессам, необходимым для реализации вашего способа получения кислорода:


Название процесса

Критерии оценивания

Энергозатраты, Дж на 1 моль кислорода

Затраты времени на производство 1 моль кислорода

Возможность создания в школьной лаборатории требуемых условий

Наличие в школьной лаборатории оборудования для создания действующей модели

Необходимость особых навыков для осуществления технологических операций

Процесс №1
















Процесс №2














Процесс №3
















Итого


















Оценочные карты по критериям оценки
технологического процесса



Энергозатраты (Дж) на образование 1 моль кислорода


Напишите уравнение реакции.

На основании стандартных табличных рассчитайте энтальпию реакции.

При необходимости сделайте перерасчет на 1 моль кислорода, учитывая коэффициент в уравнении реакции перед кислородом

Внесите данные в соответствующую графу таблицы.


Для электродных процессов можно рассчитать значение расходуемой электрической энергии по формуле:

А = U·I

Примите за рабочее значение напряжения значение ЭДС гальванического элемента при стандартных условиях, значение силы тока рассчитайте на основании закона Фарадея.





Затраты времени на производство 1 моль кислорода

На основании табличных данных по константам скорости рассчитайте скорость реакции при условиях протекания реакции, принимая молярные концентрации исходных веществ за 1 моль/л.



Для реакций электролиза рассчитайте время протекания реакции на основании закона Фарадея.





Возможность создания в школьной лаборатории требуемых условий


Оцените возможность создания в школьной лаборатории требуемых условий в соответствии с предложенной шкалой:

3 – требуемые условия легко достижимы,

2 – создание оптимальных условий в условиях школьной лаборатории невозможно, но процесс эффективен и в других условиях, достижимых в данных условиях.

1 – требуемые условия создать невозможно, в других условиях процесс невозможен или малоэффективен





Наличие в школьной лаборатории оборудования для создания действующей модели


Отметьте возможность создания действующей модели оборудования в школьной лаборатории:

(+) – имеется в наличии,

(-) – отсутствует.





Необходимость особых навыков для осуществления технологических операций


Оцените необходимость особых для осуществления технологических процессов в соответствии с предложенной шкалой:

3 – особых навыков не требуется,

2 – особых навыков не требуется, но необходимо соблюдать предосторожности, при работе (работа с электрическим током малого напряжения и т.д.)

1 – требуются специфические навыки работы с веществом.




Проанализируйте сведения таблицы из 5 задания.


На основании характеристики технологического отнесите его к одной из категорий:


реализация технологического процесса возможна, но повлечет ряд

трудностей, разрешимых в условиях осуществления проекта


технологический процесс доступен для осуществления в школе

данный технололгический процесс не может быть реализлован в условиях

осуществления проекта


Во FreeMind отметьте соответствующими пиктограммами категорию технологического процесса.




Рис 4. Вид ассоциативной карты FreeMind с пометками-пиктограммами, указывающими на категорию технологического процесса.


6. Коллективная работа (обсуждение) «Выбор оптимального способа получения кислорода в условиях осуществления проекта»


Рассчитать ранговую оценку каждого способа синтеза кислорода, сложив баллы за ранги оценки сырья и технологического процесса.


2 балла


3 балла

1 балл


Заполнить таблицу сравнения способов получения кислорода.

Способ получения кислорода


Ранговая оценка сырья

Ранговая оценка технологического процесса

ИТОГО

(сумма средних баллов)

Баллы по видам сырья

Средний балл

Баллы по технологическим процессам

Средний бал

Способ №1
















Способ №2
















Способ №3
















Способ №4

















На основании построенной карты-схемы анализа эффективности способов получения кислорода осуществляется выбор оптимального способа синтеза кислорода.


Выбирается способ решения задачи, не имеющий ранговых решений в 1 балл.

Если таковых несколько, то из них:

Выбирается способ получения кислорода имеющий наименьшую сумму баллов ранговых оценок.


При равенстве значений по суммам, выбирается способ получения, не имеющий или имеющих наименьшее количество ранговых отметок в 2 балла.

При равенстве значений по суммам средних и количества ранговых отметок в 2 балла выбирается способ получения, имеющий наибольшее значение ранговых отметок в 3 балла.


Пример ассоциативной карты и сводной таблицы по выбору наиболее оптимального способа получения кислорода:





Рис 4. Вид сводной по всем группам ассоциативной карты FreeMind с пометками-пиктограммами.


Способ получения кислорода

Ранговая оценка сырья

Ранговая оценка технологического процесса

ИТОГО

(сумма средних баллов)

Баллы по видам сырья

Средний балл

Баллы по технологическим процессам

Средний бал

Способ №1

3

2










2,5

2

3

3











2,667

5,167

Способ №2

3

2

2







2,333

3

2

2













2,333

4,666

Способ №3

2

2

3







2,333

2

1
















1,5

3,833

Способ №4

3













3

1

1

2

3








1,75


4,75


Выводы по таблице:

1. Способы получения 3 и 4 невозможны в условиях школьной лаборатории.

2. Из способов 1 и 2 наиболее оптимальным является первый способ, так как сумма средних ранговых оценок для него оказалась максимальной.


7. Практическое задание.

Осуществить синтез кислорода, используя выбранный способ получения кислорода.