Tratamiento de Residuos Especiales

Secuencia didáctica para laEducación Secundaria Obligatoria

ÍNDICE

1.- Introducción   1

2.- Contenidos:hechos, conceptos y sistemas conceptuales   2

procedimientos   2

actitudes, valores y normas   3

3.- Objetivos   3

4.- Actividades de enseñanza/aprendizaje   4

5.- Criterios para la evaluación   4

6.- Temporización   5

7.- Bibliografía y otros recursos   5

1.- INTRODUCCIÓN

La secuencia didáctica "Tratamiento de residuos especiales" ha sido pensada para el segundo ciclo de la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) con un enfoque CTS, ya que interrelaciona contenidos de Ciencias Experimentales con temas medioambientales, tecnológicos y sociales. Plantea el aprendizaje de las ciencias a partir del estudio experimental y la discusión de temas de actualidad relacionados con los productos químicos.

La secuencia didáctica "Tratamiento de residuos especiales" utiliza el material del programa educativo APQUA (Aprendizaje de los Productos Químicos, sus Usos y Aplicaciones), homologado como material curricular para la ESO.

Las actividades de "Tratamiento de residuos especiales" están diseñadas con la finalidad que los alumnos recojan, analicen y procesen información sobre hechos científicos y aprendan a utilizarla para tomar decisiones sobre problemas sociales actuales, realizando así un aprendizaje significativo. No se dan pautas de conducta, sino que se facilitan los conocimientos y las destrezas necesarias. Así mismo, permiten a los alumnos relacionar los nuevos conocimientos que se proponen con los que ya tienen asumidos en sus estructuras cognitivas. Esto les permite realizar una asimilación eficaz de los nuevos contenidos.

La realización de experiencias concretas y el proceso de toma de decisiones favorecen la transición del pensamiento concreto al abstracto, lo cual es importante para el desarrollo intelectual de los alumnos de estas edades.

El planteamiento de preguntes abiertas y de situaciones simuladas sobre temas actuales motiva a los alumnos a conocer y experimentar qué es realmente la ciencia y a comprender su potencial y también sus limitaciones, al tiempo que les ayuda a integrar diversas disciplinas.

En esta secuencia se asigna a los alumnos el papel de ingenieros/as de una consultoría medioambiental. Ellos serán los encargados de buscar un método para tratar una

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disolución de cloruro de cobre (II) que una pequeña empresa, que cierra por motivos económicos, utilizaba para recubrir con cobre diversos objetos y piezas. Los alumnos prueban y evalúan distintos métodos de tratamiento de la disolución residual: la dilución, la recuperación mediante la sustitución del metal, la precipitación y la inertización. Comparan los distintos métodos en cuanto a efectividad, coste e impacto ambiental y la clase decide cuál de ellos es el más adecuado para tratar el residuo tóxico de cobre. Finalmente se introduce la idea de la necesidad de la reducción en origen.

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2.- CONTENIDOS

2.1.- Hechos, conceptos y sistemas conceptuales

1. Definición de residuo y residuo especial. Los residuos acuosos.2. Conductividad eléctrica en las disoluciones:

- ion- electrolito, no electrolito- electrón, flujo de electrones.

3. Electrodeposición de metales.4. Dilución sucesiva5. Concentración expresada en partes por millón.6. Reacciones de sustitución del cobre con otros metales.7. Reacciones de precipitación.8. Proceso de inertización con cemento y silicato de sodio.9. Comportamiento de los residuos que contienen un metal cuando entran en

contacto con la lluvia ácida. Proceso de lixiviación.10. Contaminación del suelo y del agua subterránea a causa de la lixiviación.11. Gestión de residuos: comparación de los procesos de dilución, sustitución de

metales, precipitación y inertización.

2.2.- Procedimientos

1. Lectura y interpretación de guiones de trabajo.2. Utilización de material experimental de APQUA.3. Simulación de procesos industriales reales.4. Realización y observación de experimentos para tratar la disolución residual

de cloruro de cobre (II).5. Predicción y descripción de resultados experimentales.6. Compleción de tablas con los datos de los experimentos.7. Realización de ejercicios de cálculo y porcentajes.

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8. Análisis y interpretación de datos de los experimentos.9. Inferencia de lo que sucede en una reacción química entre dos sustancias.10. Investigación de los factores de los cuales depende el resultado de un

experimento.11. Comparación de los resultados de un experimento con los de otros.12. Formulación de hipótesis.13. Utilización de la evidencia para tomar una decisión.14. Debate de las ventajas e inconvenientes de diferentes métodos de tratamiento

de una disolución residual de cloruro de cobre (II).15. Comentarios sobre la problemática de la contaminación del agua.16. Explicación de conceptos.17. Elaboración de informes.

2.3.- Actitudes, valores y normas

1. Sistemática en la observación y razonamiento.2. Hábito y sistematización en la extracción de conclusiones.3. Hábito de sistematizar una técnica procedimental.4. Hábito de relacionar conceptos.5. Actitud crítica razonada y discusión científica sobre temas controvertidos en

los que se relacionen ciencia, tecnología y sociedad.6. Toma de decisiones sistemática basada en la evidencia.7. Manifestación educada de las opiniones.8. Aceptación de opiniones diferentes a las propias.9. Actitud favorable al trabajo en grupo.10. Consenso en la toma de decisiones del grupo.11. Toma de conciencia de la importancia del agua para nuestras vidas.12. Toma de conciencia de problemas ambientales: la contaminación de las aguas.13. Valoración de las posibilidades y limitaciones de los diferentes métodos de

tratamiento de la disolución residual de cloruro de cobre (II).

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14. Limpieza en la realización de los experimentos.15. Cuidado del mantenimiento del material experimental: limpieza y buen trato.

3.- OBJETIVOS

Al realizar este módulo, el alumno ha de ser capaz de:

1. Analizar el proceso de electrodeposición y los elementos que intervienen.2. Reconocer el agua como un recurso limitado y esencial para la vida.3. Experimentar los métodos de dilución, sustitución de metales, precipitación y

inertización para tratar una determinada agua residual, entendiendo su funcionamiento y siguiendo un guión de trabajo.

4. Evaluar las limitaciones, las ventajas e inconvenientes y la efectividad de los diversos métodos de tratamiento de residuos especiales.

5. Registrar de forma ordenada y precisa datos cuantitativos obtenidos en una observación directa y experimental.

6. Utilizar los conocimientos aprendidos para establecer hipótesis sencillas.7. Extraer conclusiones y tomar decisiones relacionando la evidencia visual y

escrita.8. Utilizar el material adecuado para realizar experimentos.9. Resumir oralmente y/o por escrito el contenido de una explicación o de un

diálogo propio de ciencias.10. Desear conocer las causas de los fenómenos de contaminación ambiental

producidos por los productos químicos.11. Ser consciente de la dificultad de descontaminar un recurso natural y un

hábitat determinado.12. Respetar las opiniones de los demás en temas ambientales y socio-científicos.13. Participar eficazmente en las decisiones de la vida escolar y pública cuando se

trate del medio ambiente, teniendo en cuenta datos objetivos y buscando la máxima información.

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4.- ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA / APRENDIZAJE

1. Comparación de la conductividad eléctrica del agua y de otras disoluciones acuosas.

2. Realización del proceso de electrodeposición con una disolución de cloruro de cobre (II).

3. Dilución sucesiva de un residuo especial (disolución residual de cloruro de cobre (II)).

4. Investigación del uso del aluminio para recuperar el cobre de una disolución residual de cloruro de cobre (II).

5. Investigación del uso de otros metales para recuperar el cobre de una disolución residual de cloruro de cobre (II).

6. Reacciones para hacer precipitar los iones cobre de una disolución residual de cloruro de cobre (II).

7. Estudio de la estabilidad de los residuos que contienen un metal pesado cuando están expuestos a la lluvia ácida.

8. Proceso de inertización de los iones cobre de la disolución residual de cloruro de cobre (II).

9. Debate para decidir qué método es el más adecuado para tratar el residuo especial (la disolución residual de cloruro de cobre (II)).

5.- CRITERIOS PARA LA EVALUACIÓN

La evaluación del módulo tiene en cuenta los tres aspectos siguientes: la evaluación inicial, la evaluación formativa y la evaluación sumativa.

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La evaluación inicial se puede utilizar tanto para detectar los conceptos previos del alumno al iniciar el módulo, como para disponer de un punto de referencia en la evolución cognitiva del alumno. Las actividades de enseñanza/aprendizaje 1 y 2 se pueden utilizar para esta finalidad ya que permiten identificar los conocimientos iniciales de los alumnos en lo que se refiere al proceso industrial de electrodeposición, y las posibles implicaciones medioambientales y sociales que éste comporta.

La evaluación formativa es aquella que se hace con la idea explícita de detectar el grado de logro de un aprendizaje y así poder adecuar la estrategia docente a lo largo de la secuencia didáctica. La mayoría de las actividades de enseñanza/aprendizaje que se presentan se pueden utilizar como actividades de evaluación. Se trata de hacer una evaluación continua de los alumnos a través de una observación sistemática, sin que haga falta establecer una actividad que sea explícitamente de evaluación.

La evaluación sumativa permitirá comprobar el logro de los objetivos del módulo. Se puede utilizar la actividad de enseñanza/aprendizaje 9 (debate para decidir qué método es el más adecuado para tratar el residuo especial) y el test de evaluación que se encuentra en la guía del profesor.

6.- TEMPORIZACIÓN

El tiempo previsto para realizar el módulo es el siguiente:

- De 12 a 14 unidades lectivas de clase para realizar las actividades de enseñanza/aprendizaje.

- 1 o 2 unidades lectivas de clase para las actividades de evaluación.

7.- BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS

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- Guía del profesor del módulo "Tratamiento de residuos especiales" del programa APQUA, que contiene el desarrollo de las actividades y las orientaciones didácticas oportunas.

- Guía del alumno del módulo "Tratamiento de residuos especiales" del programa APQUA, que contiene las hojas de trabajo del alumno.

- Equipo de material experimental del módulo "Tratamiento de residuos especiales" del programa APQUA, formado por el material y los productos químicos siguientes:

16 bandejas de APQUA8 botellas cuentagotas de 30 ml de hidróxido de amonio al 5%8 botellas cuentagotas de 30 ml de carbonato de sodio 0,8 M8 botellas cuentagotas de 30 ml de fosfato ácido de sodio 0,8 M8 botellas cuentagotas de 30 ml de agua8 botellas cuentagotas de 30 ml de solución residual de cloruro de cobre (II) de 50.000 ppm8 botellas de 180 ml de solución residual de cloruro de cobre (II) de 50.000 ppm8 botellas de 180 ml de silicato de sodio8 botellas de 180 ml de agua ácida1 botella cuentagotas de solución desconocida A (CuCl2 5.000 ppm)1 botella cuentagotas de solución desconocida B (CuCl2 500 ppm)1 botella cuentagotas de solución desconocida C (CuCl2 50 ppm)

40 sobrecitos de azucar40 sobrecitos de sal

100 clips pequeños de níquel10 láminas de cobre (5 x 50 mm)40 hojas de papel de aluminio de 10 x 10 cm40 arandelas de aluminio de 12,5 mm40 arandelas de hierro de 12,5 mm40 trozos de zinc (granza)

900 cm3 de cemento Portland120 hojas de papel de filtro circulares de 7 cm de diámetro54 vasitos de plástico transparente de 250 ml16 embudos16 agitadores16 cuentagotas8 equipos para electrólisis (bombilla, cables y pinzas)

16 recipientes calibrados de plástico de 30 ml16 cucharillas de plástico

- Otra bibliografía de interés:

8 Secuencia didáctica "Tratamiento de residuos especiales"

Programa de Gestió dels Residus Especials a Catalunya, Generalitat de Catalunya, Departament de Medi Ambient, Junta de Residus, 1994.

Llei 6/1993, de 15 de juliol, reguladora dels residus, Diari Oficial de la Generalitat de Catalunya, núm. 1776.

Ley 29/1985, de 2 de Agosto, de aguas, Boletín Oficial del Estado, núm. 189 de 8 d'agost de 1985.

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