Wybuch metanu w kopalni

Poprawna odpowiedź

1. -  Prawda

2. -  Prawda

3. -  Fałsz

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.

Komentarz

Zadanie ma charakter przekrojowy, gdyż obejmuje zagadnienia dotyczące efektów energetycznych reakcji oraz reakcji metanu z tlenem. Aby poprawnie ocenić stwierdzenie 1, należy prawidłowo zinterpretować podane w treści zadania fakty: wypadek spowodował poparzenie górników, co oznacza, że nastąpił wzrost temperatury. Należy wtedy dojść do wniosku, że źródłem ciepła był wybuch metanu. Te same konkluzje stanowią punkt wyjścia do oceny stwierdzenia 2. W tym miejscu trzeba jednak jeszcze wiedzieć, że podczas wybuchu metanu zachodzi reakcja chemiczna oraz, że przemiana, której towarzyszy wydzielanie energii, nazywana jest reakcją egzoenergetyczną. W trakcie oceniania stwierdzenia 3 trzeba skorzystać z wiedzy własnej, przypomnieć sobie, że wybuch towarzyszy reakcji metanu z tlenem, przywołać możliwe produkty tej przemiany, skojarzyć, że w ograniczonym obszarze, jaki stanowi chodnik w kopalni, nie ma pełnego dostępu powietrza (tlenu) i tym samym podczas spalania metanu będzie powstawał między innymi tlenek węgla(II), który jest toksyczny.

Jak odpowiadali uczniowie

Zadanie zostało zbadane na grupie 118 absolwentów gimnazjum. W poniższej tabeli przedstawiono rozkład procentowy odpowiedzi uczniów:

Rozwiązanie zadania sprawiło uczniom dużą trudność, gdyż tylko 37,3% uczniów właściwie oceniło stwierdzenie we wszystkich trzech punktach. W punkcie 1 większość z nich potrafiła wyciągnąć prawidłowe wnioski na temat efektu energetycznego, który towarzyszył wybuchowi metanu. Ci, którzy tego nie dokonali, najprawdopodobniej nie rozumieli, że wydzielenie energii objawiło się wzrostem temperatury otoczenia i że zjawisko to spowodowało wystąpienie oparzeń u górników. Bardzo prawdopodobną przyczyną niepowodzenia przy udzielaniu odpowiedzi w punkcie 2 była nieznajomość nazw reakcji chemicznych nadawanych przemianom ze względu na ich efekt energetyczny. Możliwe jest też, że część uczniów nie przeprowadziła właściwego rozumowania już w punkcie 1, którego wnioski stanowiły bazę do udzielenia następnej odpowiedzi. Uczniowie, którzy zaznaczyli niepoprawną odpowiedź w punkcie 3, mogli nie znać produktów spalania metanu bądź też nie byli świadomi zagrożeń, jakie one niosą. Druga sytuacja zapewne jest mniej prawdopodobna ze względu na pojawiające się w mediach informacje o zatruciach wywołanych tlenkiem węgla(II) (czadem).

Zadanie można wykorzystać podczas podsumowywania wiedzy na temat właściwości węglowodorów, w trakcie przygotowywania uczniów do egzaminu gimnazjalnego. Można też wspólnie je rozwiązać po omówieniu działu dotyczącego reakcji chemicznych (ich efektów energetycznych), jednak z pominięciem punktu 3, który może być zbyt trudny do ocenienia dla uczniów na początku kształcenia (1 klasa gimnazjum).

Słowa kluczowe