Wapno budowlane

Poprawna odpowiedź

I. 1
II. 2, 3

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

3.2 Reakcje chemiczne. Uczeń opisuje, na czym polega reakcja syntezy, analizy i wymiany/ podaje przykłady różnych typów reakcji i zapisuje odpowiednie równania/ wskazuje substraty i produkty/ dobiera współczynniki w równaniach reakcji chemicznych/ obserwuje doświadczenia ilustrujące typy reakcji i formułuje wnioski.
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).
4.8 Powietrze i inne gazy. Uczeń wymienia zastosowania tlenków wapnia, żelaza, glinu.
6.3 Kwasy i zasady. Uczeń planuje i/lub wykonuje doświadczenia, w wyniku których można otrzymać wodorotlenek, kwas beztlenowy i tlenowy (np. NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, HCl, H2SO3)/ zapisuje odpowiednie równania reakcji.
7.4 Sole. Uczeń pisze równania reakcji otrzymywania soli (reakcje: kwas + wodorotlenek metalu, kwas + tlenek metalu, kwas + metal, wodorotlenek metalu + tlenek niemetalu).

Komentarz

Wapno budowlane należy do najstarszych materiałów wiążących znanych człowiekowi. Surowcem do jego produkcji są skały wapienne, zawierające węglan wapnia w postaci kalcytu (CaCO₃). Przemiany: „węglan wapnia → wapno palone → wapno gaszone → węglan wapnia” zachodzące w produkcji i stosowaniu spoiw wapiennych w praktyce budowlanej mają charakter cykliczny. Prażenie węglanu wapnia przekształca go w tlenek wapnia (wapno palone, CaO) i w dwutlenek węgla. Uzyskany tlenek wapnia jest następnie gaszony dodaną do niego wodą, przy czym powstaje wapno gaszone (Ca(OH)₂) Z gotowej zaprawy woda następnie odparowuje, a dwutlenek węgla z powietrza łączy się z nią i odtwarza substancję wyjściową, czyli wapień. W ten sposób cykl ulega zamknięciu.

Wytwarzane CaO z czystych wapieni polega na reakcji termicznego rozkładu węglanu wapnia (900–1100°C). W procesie gaszenia wapna palonego wapno w zetknięciu z wodą reaguje gwałtownie wydzielając duże ilości ciepła. Gaszenie wapna jest zatem egzotermiczną reakcją uwodnienia. (Opracowano na podstawie: Ewa Osiecka, WAPNO W BUDOWNICTWIE – tradycja i nowoczesność, Stowarzyszenie Przemysłu Wapienniczego)

Rozwiązanie przedstawionego zadania, dotyczącego przemian wapieni w budownictwie, wymaga od ucznia przeanalizowania schematu i uświadomienia sobie, że produkt każdej poprzedniej reakcji jest substratem kolejnej oraz tego, że graf jest ujęciem symbolicznym problemu i nie stanowi pełnego zapisu reakcji chemicznych. W zadaniu pytamy ucznia o efekty energetyczne reakcji, więc zapisanie równania żadnej z trzech reakcji nie jest konieczne. Aby rozwiązać to zadanie niezbędne są:

• w wierszu pierwszym zrozumienie, że ogrzewanie układu oznacza to samo, co doprowadzanie do niego energii (3.3),
• w wierszu drugim znajomość pojęcia reakcja egzoenergetyczna i zrozumienie, że jest to reakcja, która zachodzi z uwolnieniem energii do otoczenia (3.3).

Warto zauważyć, że odpowiedzi udzielone w wierszach: pierwszym i drugim powinny być ze sobą spójne. W przeciwnym przypadku można podejrzewać, że uczeń zaznaczał odpowiedzi w sposób przypadkowy.

Utrudnieniem w rozwiązywaniu tego zadania może być to, że w wierszu drugim trzeba zaznaczyć więcej niż jedną reakcję chemiczną.

Przedstawiane w zadaniu reakcje nie zostały wybrane w sposób przypadkowy – jest to cykl przemian jakim podlegają skały wapienne w budownictwie. Na ich przykładzie wyraźnie widoczne są zagadnienia związane z zastosowaniem związków wapnia (4.8) oraz soli węglanowych (7.6) w życiu codziennym.

Słowa kluczowe