Reakcje spalania

Poprawna odpowiedź

1. - IV,

2. - III,

3. - II

Wymaganie ogólne

2.1 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg prostych procesów chemicznych;
2.2 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń zna związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływ na środowisko naturalne;

Wymaganie szczegółowe

3.3 Reakcje chemiczne. Uczeń definiuje pojęcia: reakcje egzoenergetyczne (jako reakcje, którym towarzyszy wydzielanie się energii do otoczenia, np. procesy spalania) i reakcje Reakcje chemiczne. endoenergetyczne (do przebiegu których energia musi być dostarczona, np. procesy rozkładu - pieczenie ciasta).
8.4 Węgiel i jego związki z wodorem. Uczeń obserwuje i opisuje właściwości fizyczne i chemiczne (reakcje spalania) alkanów na przykładzie metanu i etanu.
8.7 Węgiel i jego związki z wodorem. Uczeń opisuje właściwości (spalanie, przyłączanie bromu i wodoru) oraz zastosowania etenu i etynu.

Komentarz

Umiejętnością badaną w tym zadaniu jest odszyfrowywanie informacji zawartych w symbolicznym zapisie równań chemicznych. Do poprawnego rozwiązania zadania potrzebne są wiadomości na temat reakcji spalania węgla i węglowodorów oraz wpływu dostępności tlenu w środowisku reakcji na rodzaj produktów spalania. Potrzebna jest też wiedza o tym, czym jest zaczadzenie i jaki gaz jest spalany podczas spawania. Aby rozwiązać zadanie uczeń powinien przeanalizować nagłówki wiadomości podane w tabeli, a następnie:

• zauważyć, że skoro górnicy w kopalni ulegli zaczadzeniu, to produktem spalania był toksyczny czad, czyli tlenek węgla(II) (produkt półspalania), a następnie odszukać równanie reakcji, w której produktem byłby związek o wzorze CO – wśród równań reakcji podanych we wstępie jest tylko jedno takie równanie – IV;
• skojarzyć, że w piecu kaflowym opałem może być węgiel lub drewno, a następnie znaleźć równanie reakcji, w której substratem byłby węgiel (C) lub wchodząca w skład drewna celuloza (C₆H₁₀O₅)_n – wśród równań reakcji jest tylko jedno, w którym węgiel byłby substratem (równanie III); jeśli uczeń nie będzie wiedział, co służy na opał w piecach kaflowych, to do odpowiedzi może dojść drogą eliminacji – metan w równaniach I i IV jest gazem używanym w kuchenkach gazowych, natomiast związek o wzorze C₂H₂ z równania II to etyn (acetylen) – gaz wykorzystywany w palnikach acetylenowych, a więc najbardziej prawdopodobną odpowiedzią jest równanie III;
• skojarzyć, że do spawania służą palniki acetylenowe, a więc powinien znaleźć równanie, w którym reagentem byłby acetylen (etyn) – najprostszy węglowodór z szeregu homologicznego alkinów o wzorze C₂H₂ – jest to równanie II.           

Jak odpowiadali uczniowie

Zadanie zostało przebadane na grupie 178 absolwentów gimnazjum. W badaniu uzyskano następujące wyniki (pogrubioną czcionką zaznaczono odpowiedzi poprawne):

Całe zadanie poprawnie rozwiązało zaledwie 11,2% badanych (prawdopodobieństwo poprawnego rozwiązania zadania drogą losową wynosiło w tym wypadku 4,2%), a więc zadanie było dla uczniów bardzo trudne. Nie różnicowało też uczniów pod względem poziomu umiejętności, czyli ogólnego wyniku uzyskanego w całym wykorzystanym w badaniu teście. Wszyscy uczniowie uzyskali bardzo słabe wyniki, a jedynie grupa uczniów osiągających najlepsze rezultaty z całego testu wypadła trochę lepiej. W punkcie 1 uczniowie częściej wybierali dystraktor (błędną odpowiedź) III niż odpowiedź poprawną (IV). Przyczyną błędnych odpowiedzi było zapewne skojarzenie „kopalni” z węglem kamiennym i zakreślenie odpowiedzi, w której występował ten pierwiastek. Część uczniów mogła też nie wiedzieć, jaki wzór ma czad i pomyliła go z tlenkiem węgla(IV). Z kolei w przypadku wiadomości 2, procent odpowiedzi poprawnych był niewiele wyższy od 25%, czyli większość uczniów odpowiadała losowo. Część uczniów zapewne nie wiedziała, czym można palić w piecu kaflowym, nie znała też konstrukcji takiego pieca na tyle, aby wiedzieć, że nie były to piece gazowe. Nawet jeśli uczniowie domyślali się, że mógłby to być węgiel, ale już w 1 punkcie zadania wskazali równanie III, to nie bardzo wiedzieli co zrobić w takiej sytuacji i wybierali losowo którąś z pozostałych odpowiedzi. Podobna sytuacja miała miejsce w przypadku wiadomości 3 – niecałe 33% uczniów wskazało odpowiedź poprawną, podczas gdy dystraktory I i IV były wybierane niemal równie chętnie, na poziomie 25-28%. Jedynie odpowiedź III była wybierana rzadko, gdyż została już wskazana w którymś z wcześniejszych równań.

Kontekst zadania jest mocno osadzony w życiu, a uczniowie na pewno nieraz widzieli takie wiadomości w mediach. Jednak wyniki zadania wskazują, że ciężko im przełożyć pofragmentowaną wiedzę z życia codziennego na równania chemiczne. Zadanie może być zbyt trudne na sprawdzian, ale warto je przerobić na lekcji powtórzeniowej lub w ramach przygotowań przed egzaminem.

Słowa kluczowe