Schulinterner Lehrplan (Fach Chemie) für die Einführungsphase
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Schulinterner Lehrplan (Fach Chemie) für die Einführungsphase
Kompetenzbereiche und ihre symbolische Codierung:
Umgang mit Fachwissen Schülerinnen und Schüler können …
UF1 Wiedergabe ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge zu übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten
der Chemie herstellen,
UF2 Auswahl zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen chemische Konzepte auswählen und anwenden und dabei Wesentliches von Unwe-
sentlichem unterscheiden,
UF3 Systematisierung die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen,
UF4 Vernetzung bestehendes Wissen aufgrund neuer chemischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.
Erkenntnisgewinnung Schülerinnen und Schüler können …
E1 Probleme u. Fragestellungen in vorgegebenen Situationen chemische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu Fragestellungen angeben,
E2 Wahrnehmung und Messung kriteriengeleitet beobachten und erfassen und gewonnene Ergebnisse frei von eigenen Deutungen beschreiben,
E3 Hypothesen zur Klärung chemischer Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben,
E4 Untersuchungen und Experi- unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet planen und durchführen und dabei mögliche Fehler be-
mente trachten,
E5 Auswertung Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und quantitative Zusammenhänge ableiten und diese in Form einfa-
cher funktionaler Beziehungen beschreiben,
E6 Modelle Modellebegründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher for-
malisierter oder mathematischer Form,
E7 Arbeits- und Denkweisen an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit naturwissenschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschrei-
ben.
Kommunikation Schülerinnen und Schüler können …
K1 Dokumentation Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch
mit Unterstützung digitaler Werkzeuge,
K2 Recherche in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig chemische und anwendungsbezogene Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und
anderen Quellen bearbeiten,
K3 Präsentation chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvor-
trägen oder kurzen Fachtexten darstellen,
K4Argumentation chemische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren.
Bewertung Schülerinnen und Schüler können …
B1 Kriterien bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben und begründet gewichten,
B2 Entscheidungen für Bewertungen in chemischen und anwendungsbezogenen Zusammenhängen kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begrün-deten Standpunkt beziehen,
B3 Werte und Normen in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit chemischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche
Konfliktlösungen aufzeigen,
B4 Möglichkeiten und Grenzen Möglichkeiten und Grenzen chemischer und anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen
der Naturwissenschaften darstellen.
Die Sequenzierung gibt nicht den chronologischen Verlauf des Unterrichtes wider, sondern stellt den inhaltlichen Konsens
der Chemiefachgruppe dar.
Unterrichtsvorhaben I
Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben I
Thema/Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
• bestehendes Wissen aufgrund neuer chemischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
• Modelle begründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher formalisierter o-
der mathematischer Form (E6).
• an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit naturwissenschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschreiben (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
• chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder
kurzen Fachtexten darstellen (K3).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und GleichgewichtsreaktionenInhaltlicher Schwerpunkt:
• Nanochemie des Kohlenstoffs
• Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten
Thema/Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Nanochemie des Kohlenstoffs • UF4 Vernetzung
Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten • E6 Modelle
• E7 Arbeits- und Denkweisen
• K3 Präsentation
Basiskonzept (Schwerpunkt): Struktur – Eigenschaft
Sequenzierung inhaltlicher Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen
Aspekte Kernlehrplans Didaktisch-methodische Anmer-
Die Schülerinnen und Schüler ... kungen
Graphit, Diamant und mehr nutzen bekannte Atom- und Bindungsmo- 1. Selbsteinschätzung zu:Atombau, Bin- Der Einstieg dient zur Anglei-
• Modifikation delle zur Beschreibung organischer Molekü- dungslehre, Kohlenstoffatom, Perioden- chung der Kenntnisse , die im
• Elektronenpaar- le und Kohlenstoffmodifikationen (E6). system weiteren Unterrichtsverlauf
bindung stellen anhand von Strukturformeln Vermu- zu den Themen stattfindet.
• Strukturformeln tungen zu Eigenschaften ausgewählter Stof- 2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und
fe auf und schlagen geeignete Experimente Fullerene“ (z.B. Internetrecherche, Litera- Beim Graphit und beim Fulle-
zur Überprüfung vor (E3). turrecherche o.Ä.) ren werden die Grenzen der
erläutern Grenzen der ihnen bekannten einfachen Bindungsmodelle
Bindungsmodelle (E7). deutlich. (Achtung: ohne
beschreiben die Strukturen von Diamant Hybridisierung)
und Graphit und vergleichen diese mit neu-
en Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fulle-
rene) (UF4).
Nanomaterialien recherchieren angeleitet und unter vorge- 1. Recherche zu neuen Materialien aus Die Schülerinnen und Schüler
• Nanotechnologie gebenen Fragestellungen Eigenschaften und Kohlenstoff und Problemen der Nano- erstellen Lernplakate in
• Neue Materialien Verwendungen ausgewählter Stoffe und technologie (z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Gruppen, beim Museums-
• Anwendungen präsentieren die Rechercheergebnisse ad- Verbundmaterialien zur Verbesserung der gang hält jeder / jede einen
• Risiken ressatengerecht (K2, K3). elektrischen Leitfähigkeit in Kunststoffen) Kurzvortrag.
stellen neue Materialien aus Kohlenstoff Aufbau
vor und beschreiben deren Eigenschaften Herstellung
(K3). • Verwendungbewerten an einem Beispiel Chancen und • Risiken
Risiken der Nanotechnologie (B4). • Besonderheiten
2. Präsentation (Poster, Museumsgang)
Die Präsentation ist nicht auf Materialien
aus Kohlenstoff beschränkt.
Diagnose von Schülerkonzepten:
· Selbstevaluationsbogen zur Bindungslehre
Leistungsbewertung:
· Präsentation zu Nanomaterialien in Gruppen
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Eine Gruppenarbeit zu Diamant, Graphit und Fullerene findet man auf den Internetseiten der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich:
http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/ab/graphit_diamant,
Zum Thema Nanotechnologie sind zahlreiche Materialien und Informationen veröffentlicht worden, z.B.:
FCI, Informationsserie Wunderwelt der Nanomaterialien (inkl. DVD und Experimente)
Klaus Müllen, Graphen aus dem Chemielabor, in: Spektrum der Wissenschaft 8/12
Sebastian Witte, Die magische Substanz, GEO kompakt Nr. 31
http://www.nanopartikel.info/cms
http://www.wissenschaft-online.de/artikel/855091
http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/nanotechnologie/1191771Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte
übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen
Zeitbedarf: UF1 – Wiedergabe
•38 Std. a 45 Minuten UF2 – Auswahl
UF3 – Systematisierung
E2 – Wahrnehmung und Messung
E4 – Untersuchungen und Experimente
K2 – Recherche
K3 – Präsentation
B1 – Kriterien
B2 – Entscheidungen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzerwartungen Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte des Kernlehrplans den Didaktisch-methodische
Die Schülerinnen und Schüler... Anmerkungen
Leitthema je nach ge-
planter Unterrichts-
konzeption z.B: „Wenn
Wein kippt“
• Oxidation von Ethanol erklären die Oxidationsreihen der Al- z.B.: Demonstration von zwei Angleichung der Outputqualität der Schü-
zu Ethansäure kohole auf molekularer Ebene und Flaschen Wein, eine davon ist ler:
• Aufstellung des Re- ordnen den Atomen Oxidationszahlen seit 2 Wochen geöffnet. So z.B Begriffe, die aus der S I bekanntdoxschemas unter Ver- zu (UF2). sein könnten: funktionelle Gruppen, Hydro-
wendung von Oxidati- z.B..: S-Exp.: xylgruppe, intermolekulare Wechselwirkun-
onszahlen beschreiben Beobachtungen von Ex- pH Wert-Bestimmung, Geruch, gen, Redoxreaktionen, Elektronendonator /
• Regeln zum Aufstellen perimenten zu Oxidationsreihen der Farbe von Wein und „umgekipp- -akzeptor, Elektronegativität, Säure, saure
von Redoxschemata Alkohole und interpretieren diese un- tem“ Wein Lösung.
ter dem Aspekt des Donator-Akzeptor-
Prinzips (E2, E6).
Alkanale, Alkanone
und Carbonsäuren –
Oxidationsprodukte
der
Alkanole
•
Oxidation von Propanol beschreiben und visualisieren anhand Mögliche S-Exp.: Ggf als Wiederholung:
• geeigneter Anschauungsmodelle die • Redoxreaktionen
Unterscheidung primä- Strukturen organischer Verbindungen Oxidation von Propanol mit
rer, (K3). Kupferoxid Säuren und saure
sekundärer und tertiärer wählen bei der Darstellung chemi- • Lösungen.
Alkanole durch ihre scher Oxidationsfähigkeit von
Oxidierbarkeit Sachverhalte die jeweils angemesse- primären, sekundären und
• ne tertiären Alkanolen, z.B. mit
Gerüst- und Formelschreibweise aus (Verhältnis- KMnO4 .
Positionsisomerie am formel,
Bsp. der Propanole Summenformel, Strukturformel) (K3). Mögliche Gruppenarbeit:
• beschreiben den Aufbau einer homo- Darstellung von Isomeren mit
Molekülmodelle logen Molekülbaukästen.
• Reihe und die Strukturisomerie
Homologe Reihen der am Beispiel der Alkane und Alkoho-
Alkanale, Alkanone und le.(UF1, UF3)
Carbonsäuren
•
Nomenklatur der
Stoffklassen und
funktionellen Gruppen•
Eigenschaften und
Verwendungen
Leitthema je nach ge-
planter Unterrichts-
konzeption z.B: „Ord-
nung schaffen:
Einteilung organischer
Verbindungen in Stoff-
klassen-Struktur-
Eigenschafts-
Beziehungen:
Evtl.: Alkane und Al-
kohole als Lösemittel
nutzen bekannte Atom- und Bin- S-Exp.: Wiederholung:
Löslichkeit dungsmodelle zur Beschreibung or- Löslichkeit von Alkoholen und Elektronegativität, Atombau, Bindungsleh-
ganischer Moleküle und Kohlenstoff- Alkanen in verschiedenen Lö- re, intermolekulare Wechselwirkungen
funktionelle Gruppe modifikationen (E6). semitteln.
Fächerübergreifender Aspekt Biologie:
intermolekulare Wech- benennen ausgewählte organische Arbeitspapiere: Intermolekulare Wechselwirkungen
selwirkungen: van-der- Verbindungen mithilfe der Regeln der Nomenklaturregeln und Übun- sind Gegenstand der EF in Biologie
Waals WW. und Was- systematischen Nomenklatur (IUPAC) gen ( z.B. Proteinstrukturen).
serstoffbrücken (UF3).
intermolekulare Wechselwirkun-
homologe Reihe und ordnen organische Verbindungen auf- gen.
physikalische Eigen- grund ihrer funktionellen Gruppen in
schaften Stoffklassen ein (UF3).
Nomenklatur nach IU- beschreiben den Aufbau einer homo-
PAC logen Reihe und die Strukturisomerie
am Beispiel der Alkane und Alkoho-
Formelschreibweise: le.(UF1, UF3)Verhältnis-, Summen-, erläutern ausgewählte Eigenschaften
Strukturformel organischer Verbindungen mit Wech-
• selwirkungen zwischen den Molekülen
Verwendung ausgewähl- (u.a. Wasserstoffbrücken, van-der-
ter Alkohole Waals-Kräfte) (UF1, UF3).
Leitthema je nach ge-
planter Unterrichts-
konzeption z.B: „Syn-
these von Aromastof-
fen“
•
Estersynthese ordnen im Verlauf des Unterrichts Optional: Experiment (L-
Veresterungsreaktionen dem Reakti- Demonstration): Synthese von
Vergleich der Löslichkei- onstyp der Kondensationsreaktion Essigsäureethylester und Ana-
ten der Edukte (Alkanol, begründet zu (UF1). lyse der Produkte. S-Exp.: (ar-
Carbonsäure) und Pro- beitsteilig) Synthese von Aro-
dukte (Ester, Wasser) führen qualitative Versuche unter vor- mastoffen (Fruchtestern).
gegebener Fragestellung durch und
Veresterung als unvoll- protokollieren die Beobachtungen Gruppenarbeit:
ständige Reaktion (u.a. zur Untersuchung der Eigen- Darstellung der Edukte und
schaften organischer Verbindungen) Produkte der Estersynthese mit
(E2, E4). Molekülbaukästen.
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften aus-
gewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur Überprü-
fung vor (E3).Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Reaktionsgeschwindigkeit - UF1 – Wiedergabe
• Gleichgewichtsreaktionen - UF3 – Systematisierung
- E3 – Hypothesen
- E5 – Auswertung
- K1 – Dokumentation
Zeitbedarf: 22 Std. à 45 Minuten
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Energie
Sequenzierung inhaltlicher Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Abspra-
Aspekte Kernlehrplans chen
Didaktisch-
Die Schülerinnen und Schüler ... methodische Anmer-
kungen
Kalkentfernung Planen quantitiative Versuche (u.a. zur Unter- Brainstorming: Kalkentfernung im Haushalt Anbindung an CO2-
- Reaktion von Kalk mit suchung des zeitlichen Ablaufs einer chemi- Kreislauf: Sedimentati-
Säurelösungen schen Reaktion), führen diese zielgerichtet Ideen zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs on
- Verfolgung eines Re- durch und dokumentieren die Ergebnisse (E2,
aktionsverlaufs E4) Schülerexperiment: Wiederholung: Stoff-
- Reaktionsgeschwin- menge
digkeit berechnen Stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Planung, Durchführung und Auswertung eines ent-
Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in sprechenden Versuchs (z.B. Auffangen des Gases)
Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und
grafisch dar (K1). (Haus)aufgabe: SuS berechnen die Re-
Ermittlung von Reaktionsgeschwindigkeiten an einem aktionsgeschwindigkei-
Erläutern den Ablauf einer chemischen Reak- Beispiel ten für verschiedenetion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit Zeitintervalle im Ver-
und definieren die Reaktionsgeschwindigkeit lauf der Reaktion
als Differenzenquotienten (UF1)
Einfluss auf die Reaktions- formulieren Hypothesen zum Einfluss ver- Geht das auch schneller?
geschwindigkeit schiedener Faktoren auf die Reaktionsge- Möglichkeiten:
schwindigkeit und entwickeln
- Einflussmöglichkeiten Versuche zu deren Überprüfung (E3). Arbeitsteilige Schülerexperimente:
- Parameter (Konzentrati- Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der
on, Temperatur, Zertei- interpretieren den zeitlichen Ablauf chemi- Konzentration, des Zerteilungsgrades und der Tempe-
lungsgrad) scher Reaktionen in Abhängigkeit von ver- ratur
- Kollisionshypothese schiedenen Parametern (u.a. Oberfläche,
- Geschwindigkeits-gesetz Konzentration, Temperatur) (E5). Lerntempoduett:
- RGT-Regel Stoßtheorie, Deutung der Einflussmöglichkeiten
erklären den zeitlichen Ablauf chemischer
Reaktionen auf der Basis einfacher Modelle Erarbeitung:
auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie nur Einfaches Geschwindigkeitsgesetz, Vorhersagen
für Gase) (E6).
Diskussion:
beschreiben und beurteilen Chancen und RGT-Regel, Ungenauigkeit der Vorhersagen
Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsge-
schwindigkeit (B1).
Einfluss der Temperatur interpretieren ein einfaches Energie- Wiederholung: Empfohlen wird der
- Ergänzung Kollisions- Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3). Energie bei chemischen Reaktionen Film:
hypothese
- Aktivierungsenergie beschreiben und erläutern den Einfluss eines Unterrichtsgespräch: Wilhelm Ostwald und
- Katalyse Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit Einführung der Aktivierungsenergie die Katalyse (Meilen-
mithilfe vorgegebener graphischer Darstellun- steine der Naturwis-
gen (UF1, UF3). Schülerexperiment: senschaft und Technik)
Katalysatoren, z.B. bei der Zersetzung von Wasser-
stoffperoxidChemisches Gleichgewicht erläutern die Merkmale eines chemischen Arbeitsblatt:
quantitativ Gleichgewichtszustands an ausgewählten Bei- Von der Reaktionsgeschwindigkeit zum chemischen
- Definition spielen (UF1). Gleichgewicht
- Hin- und Rückreaktion
Beschreibung auf Teil- beschreiben und erläutern das chemische
chenebene Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6). Lehrervortrag:
- Modellvorstellungen Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prinzip
- Massenwirkungsge- formulieren für ausgewählte Gleichgewichts- vieler chemischer Reaktionen, Definition
setz reaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3).
- Beispielreaktionen Modellexperiment: z.B. Stechheber-Versuch, Kugel-
interpretieren Gleichgewichtskonstanten in spiel
Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4).
Lehrervortrag:
dokumentieren Experimente in angemessener Einführung des Massenwirkungsgesetzes
Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Ei- Übungsaufgaben
genschaften organischer Verbindungen, zur
Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion, zu Trainingsaufgabe:
Stoffen und Reaktionen) ( K1). Das Eisen-Thiocyanat-Gleichgewicht (mit S-
Experiment)
beschreiben und beurteilen Chancen und
Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsge-
schwindigkeit und des chemischen Gleichge- Wdh.: Vergleichende Betrachtung:
wichts (B1). Chemisches Gleichgewicht auf der Teilchenebene, im
Modell und in der Realität
Diagnose von Schülerkonzepten:
Protokolle, Auswertung Trainingsaufgabe
Leistungsbewertung:
Klausur, Schriftliche Übung,
mündliche Beiträge, VersuchsprotokolleUnterrichtsvorhaben IV
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Stoffkreislauf in der Natur • E1 Probleme und Fragestellungen
• E4 Untersuchungen und Experimente
• K4 Argumentation
• B3 Werte und Normen
Zeitbedarf: 22 Std. à 45 Minuten • B4 Möglichkeiten und Grenzen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Sequenzierung inhaltlicher Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen
Aspekte Kernlehrplans Didaktisch-methodische
Die Schülerinnen und Schüler ... Anmerkungen
Kohlenstoffdioxid unterscheiden zwischen dem natürlichen und Kartenabfrage Begriffe zum Thema Kohlenstoffdi- Der Einstieg dient zur An-
- Eigenschaften dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt oxid knüpfung an die Vor-
- Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und kenntnisse aus der SI und
- Anthropogene ihre Folgen (E1). Information Eigenschaften / Treibhauseffekt anderen Fächern
Emissionen z.B. Zeitungsartikel
- Reaktionsglei- Implizite Wiederholung:
chungen Berechnungen/Abschätzungen zur Bildung von Stoffmenge n, Masse m
CO2 aus Kohle/Treibstoffen (Alkane) und molare Masse M
- Aufstellen von Reaktionsgleichungen
- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben
- weltweite CO2-Emissionen
Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die
Ozeane
Löslichkeit von CO2 in führen qualitative Versuche unter vorgegebe- Experiment: Löslichkeit von CO2 in Wasser (quali- Wiederholung der Stoff-
Wasser ner Fragestellung durch und protokollieren die tativ) mengenkonzen-tration c- qualitativ Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der
- Bildung einer sau- Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, Lehrervortrag: Löslichkeit von CO2 (quantitativ): Wiederholung: Kriterien
ren Lösung E4). - Löslichkeit von CO2 in g/l für Versuchsprotokolle
- Umkehrbarkeit - Aufstellen von Reaktionsgleichungen
dokumentieren Experimente in angemessener - Berechnung der zu erwartenden Oxon-
Fachsprache (K1). iumionen -Konzentration Vorgabe einer Tabelle zum
- Nutzung einer Tabelle zum erwarteten pH- Zusammenhang von pH-
nutzen angeleitet und selbstständig chemie- Wert Wert und Oxoniumionen-
spezifische Nachschlagewerke zur Planung - Vergleich mit dem tatsächlichen pH-Wert konzentration
und Auswertung von Experimenten und zur
Ermittlung von Ergebnis:
Stoffeigenschaften (K2). Unvollständigkeit der ablaufenden Reaktion
Chemisches Gleichgewicht erläutern die Merkmale eines chemischen Wiederholender Schülervortrag/ MurmelMap:
Gleichgewichtszustands am Beispiel CO2 Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prinzip
(UF1). vieler chemischer Reaktionen, Definition
Ozean und Gleichgewichte formulieren Hypothesen zur Beeinflussung Wiederholung: CO2- Aufnahme in den Meeren Hier nur Prinzip von Le
- Aufnahme CO2 natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlenstoffdi- Chatelier, kein MWG
- Einfluss der Bedin- oxid-Carbonat-Kreislauf) (E3).
gungen der Ozea-
ne auf die Löslich- erläutern an ausgewählten Reaktionen die Schülerexperimente: Einfluss von Druck und Tem-
keit von CO2 Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch peratur auf die Löslichkeit von CO2
- Prinzip von Le Cha- eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmen- ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die Löslichkeit
telier genänderung), Temperaturänderung (bzw.
- Kreisläufe Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckän- Beeinflussung von chemischen Gleichgewichten
derung (bzw. Volumenänderung) (UF3). (Verallgemeinerung)
Puzzlemethode: Einfluss von Druck, Temperatur
und Konzentration auf Gleichgewichte, Vorhersa-
gen
formulieren Fragestellungen zum Problem des
Verbleibs und des Einflusses anthropogen Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im Ozean?
erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer)
unter Einbezug von Gleichgewichten (E1). Partnerarbeit: Physikalische/Biologische Kohlen-
stoffpumpe
veranschaulichen chemische Reaktionen zumKohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf grafisch
oder durch Symbole (K3). Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des marinen
Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs
Klimawandel recherchieren Informationen (u.a. zum Koh- Recherche
- Informationen in lenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unter- - aktuelle Entwicklungen
den Medien schiedlichen Quellen und strukturieren und - Versauerung der Meere
- Möglichkeiten zur hinterfragen die Aussagen der Informationen - Einfluss auf den Golfstrom/Nordatlantik-
Lösung des CO2- (K2, K4). strom
Problems
beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen Podiumsdiskussion
von Prognosen zum Klimawandel (E7). - Prognosen
- Vorschläge zu Reduzierung von Emissionen
zeigen Möglichkeiten und Chancen der Ver-
minderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“ aus
und der Speicherung des Kohlenstoffdioxids der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR
auf (B3, B4).
Diagnose von Schülerkonzepten:
• Lerndiagnose: Stoffmenge und Molare Masse
Leistungsbewertung:
• Klausur, Schriftliche Übung zum Puzzle Beeinflussung von chemischen Gleichgewichten
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Ausführliche Hintergrundinformationen und experimentelle Vorschläge zur Aufnahme von CO2 in den Ozeanen findet man z.B. unter:
http://systemerde.ipn.uni-kiel.de/materialien_Sek2_2.html
ftp://ftp.rz.uni-kiel.de/pub/ipn/SystemErde/09_Begleittext_oL.pdf
Die Max-Planck-Gesellschaft stellt in einigen Heften aktuelle Forschung zum Thema Kohlenstoffdioxid und Klima vor:
http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Kohlenstoffkreislauf.html
http://www.maxwissen.de//Fachwissen/show/0/Heft/Klimarekonstruktion
http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Klimamodelle.html
Informationen zum Film „Treibhaus Erde“:
http://www.planet-schule.de/wissenspool/total-phaenomenal/inhalt/sendungen/treibhaus-erde.htmlÜbersichtsraster Unterrichtsvorhaben (verbindlich für alle)
Leistungskurs Grundkurs
Unterrichtsvorhaben II: Unterrichtsvorhaben III:
Thema/Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon Thema/Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• UF1 Wiedergabe • UF3 Systematisierung
• UF3 Systematisierung • UF4 Vernetzung
• E1 Probleme und Fragestellungen • E2 Wahrnehmung und Messung
• E2 Wahrnehmung und Messung • E4 Untersuchungen und Experimente
• E4 Untersuchungen und Experimente • E6 Modelle
• K2 Recherche • K2 Recherche
• B1 Kriterien • B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld:Elektrochemie Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Inhaltlicher Schwerpunkt:
• Mobile Energiequellen • Mobile Energiequellen
Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Elektroautos–Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Pro- Thema/Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle
zesse Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: • UF2 Auswahl
• UF2 Auswahl • E6 Modelle
• UF4 Vernetzung • E7 Vernetzung
• E1 Probleme und Fragestellungen • K1 Dokumentation
• E5 Auswertung • K4 Argumentation
• K2 Recherche • B1 Kriterien
• K4 Argumentation • B3 Werte und Normen
• B1 Kriterien Inhaltsfeld: Elektrochemie
• B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltlicher Schwerpunkt:
Inhaltsfeld:Elektrochemie • Mobile Energiequellen
Inhaltlicher Schwerpunkt: • Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
• Mobile Energiequellen Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 min
• Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Konkretisierung des Unterrichtsvorhabens
• Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min
Konkretisierung des Unterrichtsvorhabens
Unterrichtsvorhaben IV: Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen Thema/Kontext: Korrosion vernichtet WerteSchwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• UF3 Systematisierung • UF1 Wiedergabe
• E6 Modelle • UF3 Systematisierung
• K2 Recherche • E6 Modelle
• B2 Entscheidungen • B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld:Elektrochemie Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Inhaltlicher Schwerpunkt:
• Korrosion und Korrosionsschutz • Korrosion
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 min
Konkretisierung des UnterrichtsvorhabensQ1 1 Elektrochemie GK
Unterrichtsvorhaben III (GK)
Mögliches Thema/Kontext: Strom aus Batterie und Akkumulator
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Mobile Energiequellen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Zeitbedarf: Grundkurs 22 Std a 45 Minuten • E2 Wahrnehmung und Messung
• E4 Untersuchungen und Experimente
• UF3 Systematisierung
• K2 Recherche
• UF4 Vernetzung
• E6 Modelle
• B2 Entscheidungen
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Vorschläge zur Umsetzung:
inhaltlicher Aspekte wartungen den Didaktisch-methodische
des Kernlehrplans Anmerkungen
Die Schülerinnen und Schüler...
Leitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Strom aus
Redoxreaktionen“
Elektrodenreaktionen Erweitern die Vorstellung von Redox- Experimenteller Aufbau von Galv. Wdhl. Redoxbegriff/ Redoxdefinitio-
Potential/Potentialdifferenz reaktionen, indem sie Oxidatio- Zellen z.B. in S-Exp. nen
Halbzelle nen/Reduktionen auf der Teilchen- Oxidationszahl, Einrichten von Re-
Elektrochem. Gleichgewicht ebene als Elektronen –Donator- doxgleichungen (komplexere haupt-
Akzeptor-Reaktionen interpretieren sächlich im LK)
(E6, E7)Stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion
als Gesamtreaktion übersichtlich dar
und beschreiben und erläutern die
Reakitonen fachsprachlich korrekt
(K3)
Galvanische Zelle: Erklären den Aufbau und die Funkti- Ggf. Animationen zur Verdeutlichung
onsweise einer galvanischen Zelle
(u.a. Daniell-Element) UF1, UF3)
Entwickeln Hypothesen zum Auftreten
von Redoxreaktionen zwischen Metal-
len/Metallionen und Nichtmetal-
len/Nichtmetallionen (E3)
Dokumentieren Versuche zum Aufbau
von Galv. Zellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1)
Beeinflussung der Potentialdifferenz entwickeln aus vorgegebenen Materi-
durch Variation von Elektrolytkonzent- alien galv. Zellen und treffen Vorher-
ration und Elektrodenmateri- sagen über die zu erwartende Span-
al/Elektrolyt nung, ggf. unter Standardbedingun-
Konzentrationskette gen
Standardelektrodenpotential
Standardwasserstoff-HZ Beschreiben den Aufbau einer SHE Animation/Bildmaterial /experim. Auf- SHE kann exp. eingeführt werden
(UF1) bau
Additivität der Spannung Berechnen Potentialdifferenzen unter
Nutzung der Standardelektrodenpo-
tentiale und schließen auf die mögli-
chen Redoxreaktionen (UF2, UF3)
Spannungsreihe der Metalle und Planen Experimente zum Aufbau Tabellenwerk Spannungsreihe muss nicht exempla-
Nichtmetalle Galv. Zellen, ziehen Schlussfolgerun- risch experimentell erstellt werden, da
gen aus den Messergebnissen und Messwerte oftmals unbefriedigend
leiten daraus die Spannungsreihe ab
und (E1, E2, E4, E5)Elektrochemische Energieumwand- Erklären Aufbau und Funktion elektro-
lung: chem. Spannungsquellen aus Alltag
und Technik (Batterie, Akkumulator,
Brennstoffzelle) unter Zuhilfenahme
grundlegender Aspekte galv. Zellen
(u.a. Zuordnung der Pole, elektro-
chem. Redoxreaktion, Trennung der
Halbzellen) (UF4)
Erläutern die Umwandlung von chem.
Energie in elektr. Energie und deren
Umkehrung (E6)
Umkehrbarkeit von Redoxreaktionen:
Zitronenbatterie und/oder Leclanche- Auswahl an Primärzellen nach dem
Element und/oder Alkali-Mangan- Kriterium der günstigen Verdeutli-
Batterie chung der prinzipiellen Vorgänge
Bleiakkumulator und/oder anderer Recherchieren Informationen zum Auswahl an Primärzellen nach dem
Akkumulator Aufbau mobiler Energiequellen und Kriterium der günstigen Verdeutli-
präsentieren mithilfe adressatenge- chung der prinzipiellen Vorgänge
rechter Skizzen die Funktion wesentli-
cher Teile sowie Lade- und Entlade-
vorgänge (K2, K3)
Unterrichtsvorhaben IV (GK)
Mögliches Thema/Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle als Energiequelle
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
• UF2 Auswahl
• UF4/E7VernetzungZeitbedarf: Grundkurs ca. 14 Std. a 45 min • K1 Dokumentation
• K4 Argumentation
• B1 Kriterien
• E6 Modelle
• B3 Werte und Normen
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte wartungen den Didaktisch-methodische
des Kernlehrplans Anmerkungen
Die Schülerinnen und Schüler...
Leitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Elektroly-
sen schaffen Produkte und Ener-
giequellen“
Einfache Elektrolyse im Labor: z.B. Beschreiben und erläutern Vorgänge S-Versuche
Zinkbromid bei einer Elektrolyse (u.a. von Elektro-
lysen in wässrigen Lösungen) (UF1,
UF3)
Deuten die Reaktionen einer Elektro-
lyse als Umkehr der Reaktion eines
galv. Elementes (UF4, E6)
Technische Elektrolysen: Wasser-
elektrolyse
Zersetzungsspannung Erläutern die bei der Elektrolyse not- Möglich: Aufnahme einer Stromstär- Die Zersetzungsspannung und die
Überspannung wendige Zersetzungsspannung unter ke-Spannungskurve, Grafische Ermitt- Überspannung können experimentell
(können auch in dem unten aufgeführ- Berücksichtigung des Phänomens der lung der Zersetzungsspannung ermittelt werden
ten alternativen Kontext thematisiert Überspannung (UF2)
werden)
Faraday-Gesetze (möglicher Kontext: Erläutern und berechnen mit den Fa- Die mit der Thematisierung der Fara-
Wie viel elektrische Energie benö- raday-Gesetzen Stoff- und Energie- day-Gesetze verbundenen quantitati-
tigt man zur Gewinnung einer Was- umsätze bei elektrochemischen Pro- ven Aspekte können vom Unterrich-
serstoffportion?) zessen (UF2) tenden an im Rahmen seiner Reihen-
konzeption günstiger Stelle bespro-
Erläutern und beurteilen die elektroly- chen werden
tische Gewinnung eines Stoffes ausökonomischer und ökologischer Per- Einsatz von elektrischer Energie bei
spektive (B1, B3) der Elektrolyse/Wieviel Energie steckt
in den Elektrolyseprodukten :
W=UxIxt
Brennstoffzellen Erläutern den Aufbau und die Funkti- Einsatz der brennstoffzellengetriebe- PEM-Brennstoffzelle und ggf. andere
onsweise einer Wasserstoffbrenn- nen Modellautos mit Elektrolyseur Typen
stoffzelle (UF1, UF3)
Ggf. Expertendiskussion:
Diskutieren die gesellschaftliche Re- Woher sollte der elektrische Strom
levanz und Bedeutung der Gewin- zum Laden eines Akkumulators und
nung, Speicherung und Nutzung zur Gewinnung des Wasserstoffs
elektrischer Energie in der Chemie kommen?
(B4)
Ggf.: Vergleichende Betrachtung von
Vergleichen und bewerten innovative Benzin, Diesel, Erdgas, Akkumulato-
und herkömmliche elektrochemische ren und Brennstoffzellen zum Antrieb
Energiequellen (u.a. Wasserstoff- eines Kraftfahrzeuges
brennstoffzelle, Alkali-Mangan-Zelle) - ökologische und ökonomische As-
(B1) pekte
Argumentieren fachlich korrekt und
folgerichtig über Vorzüge und Nach-
teile unterschiedlicher mobiler Ener-
giequellen und wählen dazu gezielt
Informationen aus (K4)
Unterrichtsvorhaben V (GK)
Mögliches Thema/Kontext: Korrosion vernichtet Werte (GK)
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Korrosion Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:Zeitbedarf: Grundkurs 6 Std a 45 Minuten • B2 Entscheidungen
• UF3 Systematisierung
• E6 Modelle
• UF1 Wiedergabe
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte wartungen den Didaktisch-methodische
des Kernlehrplans Anmerkungen
Die Schülerinnen und Schüler...
Leitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Korrosion
verursacht Schäden“
Erläutern elektrochemische Korrosi-
Korrosion: z. B: - Lokalelement onsvorgänge (UF1, UF3)
- Säurekorrosion
- Sauerstoffkorrosion Recherchieren Beispiele für elektro-
chemische Korrosion (K2, K3)Q1 1 Elektrochemie GK
Unterrichtsvorhaben II (LK)
Mögliches Thema/Kontext: Strom aus Batterie und Akkumulator
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Mobile Energiequellen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Zeitbedarf: Leistungskurs 30 Std. a 45 Minuten • UF1 Wiedergabe
• E1 Probleme und Fragestellungen
• B1 Kriterien
• E2 Wahrnehmung und Messung
• E4 Untersuchungen und Experimente
• UF3 Systematisierung
• K2 Recherche
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Vorschläge zur Umsetzung:
inhaltlicher Aspekte wartungen des Kernlehrplans den Didaktisch-methodische
Die Schülerinnen und Schüler... AnmerkungenLeitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Strom aus
Redoxreaktionen“
Elektrodenreaktionen Erweitern die Vorstellung von Redox- Experimenteller Aufbau von Galv. Wdhl. Redoxbegriff/ Redoxdefinitio-
Potential/Potentialdifferenz reaktionen, indem sie Oxidatio- Zellen z.B. in S-Exp. nen
Halbzelle nen/Reduktionen auf der Teilchen- Oxidationszahl, Einrichten von Re-
Elektrochem. Gleichgewicht ebene als Elektronen –Donator- doxgleichungen (komplexere haupt-
Akzeptor-Reaktionen interpretieren sächlich im LK)
(E6, E7)
Stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion
als Gesamtreaktion übersichtlich dar
und beschreiben und erläutern die
Reaktionen fachsprachlich korrekt
(K3)
Galvanische Zelle: Erklären den Aufbau und die Funkti- Ggf. Animationen zur Verdeutlichung
onsweise einer galvanischen Zelle
(u.a. Daniell-Element) UF1, UF3)
Entwickeln Hypothesen zum Auftreten
von Redoxreaktionen zwischen Metal-
len/Metallionen und Nichtmetal-
len/Nichtmetallionen (E3)
Dokumentieren Versuche zum Aufbau
von Galv. Zellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1)
Beeinflussung der Potentialdifferenz entwickeln aus vorgegebenen Materi-
durch Variation von Elektrolytkonzent- alien galv. Zellen und treffen Vorher-
ration und Elektrodenmateri- sagen über die zu erwartende Span-
al/Elektrolyt nung, ggf. unter Standardbedingun-
Konzentrationskette gen
Standardelektrodenpotential
Standardwasserstoff-HZ Beschreiben den Aufbau einer SHE Animation/Bildmaterial /experim. Auf- SHE kann exp. eingeführt werden
(UF1) bauAdditivität der Spannung Berechnen Potentialdifferenzen unter
Nutzung der Standardelektrodenpo-
tentiale und schließen auf die mögli-
chen Redoxreaktionen (UF2, UF3)
Spannungsreihe der Metalle und Planen Experimente zum Aufbau Tabellenwerk Spannungsreihe muss nicht exempla-
Nichtmetalle Galv. Zellen, ziehen Schlussfolgerun- risch experimentell erstellt werden, da
gen aus den Messergebnissen und Messwerte oftmals unbefriedigend
leiten daraus die Spannungsreihe ab
und (E1, E2, E4, E5)
Elektrochemische Energieumwand- Erklären Aufbau und Funktion elektro-
lung: chem. Spannungsquellen aus Alltag
und Technik (Batterie, Akkumulator,
Brennstoffzelle) unter Zuhilfenahme
grundlegender Aspekte galv. Zellen
(u.a. Zuordnung der Pole, elektro-
chem. Redoxreaktion, Trennung der
Halbzellen) (UF4)
Erläutern die Umwandlung von chem.
Energie in elektr. Energie und deren
Umkehrung (E6)
Umkehrbarkeit von Redoxreaktionen:
Zitronenbatterie und/oder Leclanche- Auswahl an Primärzellen nach dem
Element und/oder Alkali-Mangan- Kriterium der günstigen Verdeutli-
Batterie oder andere chung der prinzipiellen Vorgänge
Bleiakkumulator und/oder anderer Recherchieren Informationen zum Auswahl an Primärzellen nach dem
Akkumulator Aufbau mobiler Energiequellen und Kriterium der günstigen Verdeutli-
präsentieren mithilfe adressatenge- chung der prinzipiellen Vorgänge
rechter Skizzen die Funktion wesentli-
cher Teile sowie Lade- und Entlade-
vorgänge (K2, K3)
Kennlinien von Batterien und Akkumu- Widerstandskaskade
latoren (Arbeitsspannungsdiagramm)Unterrichtsvorhaben III (LK)
Mögliches Thema/Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle als Energiequelle
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Elektrochemische Gewinnung von Stoffen • E1 Probleme und Fragestellungen
Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozes- • E5 Auswertung
se • K2 Recherche
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Zeitbedarf: Leistungskurs ca. 22 Std. à 45 min • UF2 Auswahl
• UF4/E7Vernetzung
• K4 Argumentation
• B1 Kriterien
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte wartungen des Kernlehrplans den Didaktisch-methodische
Die Schülerinnen und Schüler... Anmerkungen
Leitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Elektroly-
sen schaffen Produkte und Ener-
giequellen“
Einfache Elektrolyse im Labor: z.B. Beschreiben und erläutern Vorgänge S-Versuche
Zinkbromid bei einer Elektrolyse (u.a. von Elektro-
lysen in wässrigen Lösungen) (UF1,
UF3)
Deuten die Reaktionen einer Elektro-
lyse als Umkehr der Reaktion eines
galv. Elementes (UF4)
Zersetzungsspannung Erläutern die bei der Elektrolyse not- Die Zersetzungsspannung und die
Überspannung wendige Zersetzungsspannung unter Überspannung können experimentell(können auch in dem unten aufgeführ- Berücksichtigung des Phänomens der ermittelt werden
ten alternativen Kontext thematisiert Überspannung (UF2)
werden)
Technische Elektrolysen: Wasser-
elektrolyse, z.B. Chlor-Alkali-
Elektrolyse
Faraday-Gesetze (können auch in Erläutern und berechnen mit den Fa- Die mit der Thematisierung der Fara-
dem unten aufgeführten alternativen raday-Gesetzen Stoff- und Energie- day-Gesetze verbundenen quantitati-
Kontext thematisiert werden) umsätze bei elektrochemischen Pro- ven Aspekte können vom Unterrich-
zessen (UF2) tenden an im Rahmen seiner Reihen-
konzeption günstiger Stelle bespro-
Erläutern und beurteilen die elektroly- chen werden
tische Gewinnung eines Stoffes aus
ökonomischer und ökologischer Per-
spektive (B1, B3)
Nernst-Gleichung Planen Versuche zur quantitativen Die mit der Thematisierung der Fara-
Bestimmung einer Metallionenkon- day-Gesetze verbundenen quantitati-
zentration mithilfe der Nernst- ven Aspekte können vom Unterrich-
Gleichung tenden an im Rahmen seiner Reihen-
konzeption günstiger Stelle bespro-
Berechnen Potentiale und Potential- chen werden
differenzen mithilfe der Nernst-
Gleichung und ermitteln Ionenkon-
zentrationen von Metallen und Nicht-
metallen (u.a. Wasserstoff und Sauer-
stoff) (UF2)
Schließen aus exp. Daten auf elektro-
chemische Gesetzmäßigkeiten (u.a.
Faraday-Gesetze) (E6)
Brennstoffzellen Erläutern den Aufbau und die Funkti- Einsatz der brennstoffzellengetriebe- PEM-Brennstoffzelle und ggf. andere
onsweise einer Wasserstoffbrenn- nen Modellautos mit Elektrolyseur Typen
stoffzelle (UF1, UF3)
Ggf. Expertendiskussion:
Diskutieren die gesellschaftliche Re- Woher sollte der elektrische Strom
levanz und Bedeutung der Gewin- zum Laden eines Akkumulators und
nung, Speicherung und Nutzung zur Gewinnung des Wasserstoffs
elektrischer Energie in der Chemie kommen?
(B4)Vergleichen und bewerten innovative Vergleichende Betrachtung von Ben-
und herkömmliche elektrochemische zin, Diesel, Erdgas, Akkumulatoren
Energiequellen (u.a. Wasserstoff- und Brennstoffzellen zum Antrieb
brennstoffzelle, Alkali-Mangan-Zelle) eines Kraftfahrzeuges
(B1) - ökologische und ökonomische As-
pekte
Argumentieren fachlich korrekt und - Energiewirkungsgrad
folgerichtig über Vorzüge und Nach-
teile unterschiedlicher mobiler Ener-
giequellen und wählen dazu gezielt
Informationen aus (K4)
Alternativer Kontext: beschreiben und erläutern Vorgänge Aufnahme einer Stromstärke- Einsatz von elektrischer Energie bei
Woher bekommt das Brennstoffzel- bei einer Elektrolyse (u.a. von Elektro- Spannungskurve, Grafische Ermitt- der Elektrolyse/Wieviel Energie steckt
len-Auto den Wasserstoff, seinen lyten in wässrigen Lösungen) (UF1, lung der Zersetzungsspannung in den Elektrolyseprodukten :
Brennstoff? UF3). W=UxIxt
Quantitative Elektrolyse deuten die Reaktionen einer Elektroly-
Zersetzungsspannung se als Umkehr der Reaktionen eines
Faraday-Gesetze galvanischen Elements (UF 4).
Wasserstoff als Energieträger
erläutern die bei der Elektrolyse not-
wendige Zersetzungsspannung unter
Berücksichtigung des Phänomens der
Überspannung (UF2).
schließen aus experimentellen Daten
auf elektrochemische Gesetzmäßig-
keiten (u.a. Faraday-Gesetze) (E6).
erläutern und berechnen mit den Fa-
raday-Gesetzen Stoff- und Energie-
umsätze bei elektrochemischen Pro-
zessen (UF2).
werten Daten elektrochemischer Un-
tersuchungen mithilfe der Nernst-
Gleichung und der Faraday-Gesetze
aus (E5).
dokumentieren Versuche zum Aufbau
von galvanischen Zellen und Elektro-lysezellen übersichtlich und nachvoll-
ziehbar (K1).
Unterrichtsvorhaben IV (LK)
Mögliches Thema/Kontext: Entstehung von Korrosion und Korrosionsschutzmaßnahmen (LK)
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt: Korrosion und Korrosionsschutz Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Zeitbedarf: Leistungskurs 10 Std. a 45 Minuten • K2 Recherche
• B2 Entscheidungen
• UF3 Systematisierung
• E6 Modelle
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte wartungen des Kernlehrplans den Didaktisch-methodische
Die Schülerinnen und Schüler... Anmerkungen
Leitthema je nach geplanter Unter-
richtskonzeption z. B: „Korrosion
verursacht Schäden“
Erläutern elektrochemische Korrosi-
Korrosion: - Lokalelement onsvorgänge (UF1, UF3)
- Säurekorrosion
- Sauerstoffkorrosion Recherchieren Beispiele für elektro-
chemische Korrosion (K2, K3)
Kathodischer Korrosionsschutz (nur Erläutern Maßnahmen zum Korrosi- Die Tiefe der Diskussion über ökolo-
LK) onsschutz (u.a. galv. Überzug, Opfer- gische und ökonomische Auswirkun-
anode) (UF1, UF3) gen des Korrosionsschutzes soll dem
Umstand Rechnung tragen, dass die
Recherchieren Beispiele für elektro- Schüler weder ein biologisches noch
chemischen Korrosionsschutz (K2 K3) ein volkswirtschaftliches Studium alsQualifikation im Hintergrund haben.
Diskutieren ökologische Aspekte und
wirtschaftliche Schäden, die durch
Korrosionsvorgänge entstehen kön-
nen (B2)
Bewerten für konkrete Situationen
ausgewählte Methoden des Korrosi-
onsschutzes bzgl. ihres Aufwandes
und Nutzens (B3, B2)
Q1 2 Säure-Basen-Reaktionen GK
Unterrichtsvorhaben I und II (GK)
Mögliches Thema/Kontexte:
Säuren und Basen in
Alltagsprodukten: I Konzentrationsbestimmungen von Essigsäure in Lebensmitteln
II Starke und schwache Säuren und Basen
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Unterrichtsvorhaben I
Basen • UF1 Wiedergabe• E2 Wahrnehmung und Messung
Zeitbedarf: Grundkurs 16 Std a 45 Minuten Unterrichtsvorhaben I • E4 Untersuchungen und Experimente
14 Std a 45 Minuten Unterrichtsvorhaben II
• E5 Auswertung
• K1 Dokumentation
• K2 Recherche
Unterrichtsvorhaben II
• UF2 Auswahl
• UF3 Systematisierung
• E1 Probleme und Fragestellungen
• B1 Kriterien
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
• Struktur-Eigenschaft
• Donator-Akzeptor
• Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung Konkretisierte Kompetenzer- Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Verbindliche Absprachen
inhaltlicher Aspekte wartungen den Didaktisch-methodische
des Kernlehrplans Anmerkungen
Die Schülerinnen und Schüler...
Säuren und Basen im Alltag • recherchieren zu Alltagsprodukten, Aufgreifen und Wiederholen von
in denen Säuren und Basen enthal- Lehrbuch: Einstiegsseite Kenntnissen aus der Sek I und der
Säuren und Basen im Alltag, ten sind (K2), Einführungsphase über Bildmaterial
pH-Wert (phänomenologisch)
Indikatoren, Neutralisation, Stoffmen-
genkonzentration
Die Entwicklung des Säure-Base- • erklären das Phänomen der elektri- z.B. Nachweis der Leitfähigkeit saurer Überwiegend Wiederholung aus der
Begriffs bis zur Säure-Base-Theorie schen Leitfähigkeit in wässrigen Lö- und alkalischer Lösungen Sek I und der Einführungsphase
nach Brønsted sungen mit dem Vorliegen frei be-
z.B. pH-Wert-Bestimmung von Essig-
weglicher Ionen (E6), säure, Salzsäure sowie Natronlauge,
Protonendonatoren und -akzeptoren,
Protolysen, Säure-Base-Paare, Oxo- Ammoniaklösung (jeweils c = 0,1 mol ∙
nium- und Hydroxid-Ionen, Funktions- l-1) mit Universalindikator oder pH-
schema für S-B-Reaktionen, Ampho- • identifizieren Säuren und Basen in Meter (Lehrbuch V1, S.154), Neutrali- z.B. Protolyse von Salzlösungen,
lyte, Produkten des Alltags und be- pH-Wert-Bestimmung wässriger Salz-schrittweise Protonenabgabe bei schreiben diese mithilfe des Säure- sation von Salzsäure mit Natronlauge lösungen, z.B. (Hydrogen-) Carbona-
mehrprotonigen Säuren Base-Konzepts von Brønsted (UF1, te, Acetate, Ammoniumsalze
Protolyse in Salzlösungen UF3), pH-Wert-Bestimmung wässriger Salz-
lösungen (wie oben), z.B. (Hydrogen-
)Carbonate, Acetate, Ammoniumsalze
• zeigen an Protolysereaktionen auf,
wie sich der Säure-Base-Begriff
durch das Konzept von Brønsted
verändert hat (E6, E7),
• stellen eine Säure-Base-Reaktion in
einem Funktionsschema dar und
erklären daran das Donator-
Akzeptor-Prinzip (K1, K3),
Autoprotolyse des Wassers und • erläutern die Autoprotolyse und das kurzer Lehrervortrag Gleichgewichtsreaktion und MWG
pH-Wert Ionenprodukt des Wassers (UF1), wiederholen
Aufgaben aus dem Lehrbuch (EA, PA
Autoprotolyse des Wassers, Ionen- oder Kleingruppenarbeit) Umgang mit Logarithmen wiederholen
produkt des Wassers,
Def. des pH-Wertes, Zusammenhän-
ge zwischen KW, c(H3O+), c(OH−) bzw.
pKW, pH, pOH
Die Stärke von Säuren • interpretieren Protolysen als pH-Wert-Bestimmung gleichkonzen- Für Grundkurse ist die Basen-
Gleichgewichtsreaktionen und be- trierter starker und schwacher Säuren konstante nicht unmittelbar verbind-
Protolysegleichgewicht, schreiben das Gleichgewicht unter bzw. von Salzlösungen, z.B. Lehrbuch lich, allerdings müssen die Schüler
starke Säure - schwache Säure, kor- V2, S.154 Vorhersagen zu Säure-Base-Reaktion
Nutzung des KS-Wertes (UF2,
respondierende Säure-Base-Paare, mithilfe von KS- und pKS-Wert machen
Säurekonstante UF3), können. Es ist deshalb sehr sinnvoll,
KS-Wert, pKS-Wert den Zusammenhang zwischen KS-
und KB-Wert korrespondierender Säu-
• klassifizieren Säuren mithilfe von re-Base-Paare zu betrachten.
KS- und pKS-Werten (UF3), Für viele Schülerinnen und Schüler ist
der Umgang mit KS- und KB-Werten
einfacher als der Umgang mit pKS-
• erklären fachsprachlich angemes- und pKB-Werten. Es ist deshalb
sen und mithilfe von Reaktionsglei- durchaus möglich, den pKS-Wert bei
Rechnungen erst im letzten Rechen-chungen den Unterschied zwischen schritt zu nutzen.
einer schwachen und einer starken
Säure unter Einbeziehung des
Gleichgewichtskonzepts (K3),
• machen Vorhersagen zu Säure-
Base-Reaktionen anhand von KS-
und pKS-Werten (E3),
Konzentrationen und pH-Werte • berechnen pH-Werte wässriger Aufgaben, z.B. aus dem Buch
Lösungen starker Säuren und star-
Berechnung der pH-Werte von (sehr) ker Basen (Hydroxide) (UF2),
starken Säuren
Berechnung der pH-Werte von einpro-
tonigen schwachen Säuren
Berechnung der pH-Werte von (sehr) • berechnen pH-Werte wässriger Lö-
starken Basen (Hydroxiden) sungen schwacher einprotoniger
Säuren mithilfe des Massenwir-
kungsgesetzes (UF2)
Konzentrationsbestimmung durch • planen Experimente zur Bestim- Durchführung und Auswertung einer
Titration mung der Konzentration von Säu- Titration mit Indikator als Gruppenar-
ren und Basen in Alltagsprodukten beit: Möglich: z.B. mit unterschiedli-
Titration mit Endpunktbestimmung chen Essigsorten oder unterschiedli-
bzw. Proben aus der Umwelt ange-
chen Weißweinsorten
leitet und selbstständig (E1, E3),
Bestimmung der Essigsäure-
konzentration im Essig
Titration, Maßlösung, Probelösung,
Äquivalenzpunkt, Auswertung einer • erläutern das Verfahren einer Säu-
Titration, Stoffmengenkonzentration, re-Base-Titration mit Endpunktsbe-
Massenanteil, Massenkonzentration, stimmung über einen Indikator, füh-
Umgang mit Bürette und Pipette ren diese zielgerichtet durch und
werten sie aus (E3, E4, E5)
Leitfähigkeitstitration • erklären das Phänomen der elektri- Durchführung und Auswertung einer Als Messgröße genügt die Stromstär-
schen Leitfähigkeit in wässrigen Lö- Leitfähigkeitstitration als Demonstrati- ke.
Leitfähigkeit von Ionenlösungen, sungen mit dem Vorliegen frei be- onsexperiment z.B. von Schwefelsäu-Sie können auch lesen
