Chemie: Schulinternes Curriculum EF
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Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Chemie Einführungsphase Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF3 Systematisierung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente K 2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B2 Entscheidungen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45 min Unterrichtsvorhaben III: Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 min Unterrichtsvorhaben IV: Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 min Summe Einführungsphase: 88 Stunden Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45min Unterrichtsvorhaben I: Vom Alkohol zum Aromastoff Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: Organische (und anorganische Kohlenstoffverbindungen) Zeitbedarf: ca. 38 Std. a 45 Minuten Inhaltliche Aspekte: Ordnung schaffen: Einteilung Verbindungen in Stoffklassen: organischer Alkane und Alkanole als Lösemittel Löslichkeit und funktionelle Gruppen Intermolekulare Wechselwirkungen: vander-Waals Ww. und Wasserstoffbrücken Homologe Reihe und physikalische Eigenschaften Nomenklatur nach IUPAC Formelschreibweise: Verhältnis-, Summenund Strukturformeln Verwendung ausgewählter Alkanole Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 – Wiedergabe UF2 – Auswahl UF3 – Systematisierung E2 – Wahrnehmung und Messung E4 – Untersuchung und Experimente K2 – Recherche K3 - Präsentation B1 – Kriterien B2 – Entscheidungen Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Struktur-Eigenschaft Basiskonzept Donator- Akzeptor Konkretisierte Erwartungen Mögliche Lehrmittel / Methoden Die Schülerinnen und Schüler... benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3) ordnen organische Verbindungen aufgrund Herstellung einer einheitlichen ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen Ausgangslage ein (UF3), S-Exp.: Löslichkeit von Alkanolen und erklären an Verbindungen aus den Alkanen in vers. Lösemitteln Stoffklassen der Alkane und Alkene das C Nomenklaturregeln und –übungen / C-Verknüpfungsprinzip (UF2), intermolekulare Wechselwirkungen / beschreiben den Aufbau einer homogenen Molekülbaukästen (Darstellung von Reihe und die Strukturisomerie Isomeren mit Molekülbaukästen) (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkohole (UF1, UF3), nutzen bekannte Atomund Eigenschaften, Strukturen organischer Stoffe: und Verwendung Alkohol im menschlichen Körper Nachweis der Alkanale Biologische Wirkungen des Alkanols Berechnung des Blutalkoholgehaltes Alkoholtest mit Drägerröhrchens Ethanal als Zwischenprodukt der Oxidation Alkanale, Alkanone und Carbonsäuren – Oxidationsprodukte der Alkanole Oxidation von Propanol Unterscheidung primärere, sekundärer und tertiärer Alkanole durch ihre Oxidierbarkeit Gerüst- und Positionsisomerie am Bsp. Der Propanole Molekülmodelle Homologe Reihe der Alkanale, Alkanone, und Carbonsäuren Nomenklatur der Stoffklassen und funktionellen Gruppen Eigenschaften und Verwendung Wenn Wein umkippt Oxidation von Ethanol zu Ethansäure Aufstellung des Redoxschemas unter Verwendung der Oxidationszahlen Regeln zum Aufstellen von Redoxschemata Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6), dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung eines chemischen Gleichgewichts, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1), zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2), Stationenlernen beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkohole (UF1, UF3), beschreiben und visualisieren anhand S-Exp.: Fehling- und Tollens-Probe geeigneter Anschauungsmodel-le die Oxidation von Propanol mit Kupferoxid Strukturen organischer Verbindungen (K3), Oxidationsfähigkeit von primären, wählen bei der Darstellung chemischer sekundären und tertiären Alkanolen, z.B. Sachverhalte die jeweils an-gemessene mit KmNO 4 Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Lernzirkel Carbonsäuren Summenformel, Strukturformel) (K3), erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2), beschreiben Beobachtungen von Experimenten zu Oxidationsreihen der Alkanole und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator-Akzeptor-Prinzips Synthese von Aromastoffen Estersynthese Vergleich der Löslichkeit der Edukte (Alkanol, Carbonsäure,) und Produkte (Ester, Wasser) Veresterung als unvollständige Reaktion Künstlicher Wein? Aromen des Weins Gaschromotographie zum Nachweis der Aromastoffe Aufbau und Funktion eines Gaschromotographen Identifikation der Aromastoffe des Weins durch Auswertung von Gaschromotogrammen Vor- und Nachteile künstlicher Aromastoffe: Beurteilung der Verwendung von Aromastoffen, z.B. von künstlichen Aromen in Joghurt oder Käseersatz ordnen Veresterungsreaktionen dem Reaktionstyp der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1), führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4), stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3), beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2), erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entnehmen diesem Informationen zur Identifizierung eines Stoffes (E5), nutzen angeleitet und selbstständig chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2), Synthese von Essigsäureethylester und Analyse der Produkte S-Exp.: Synthese von Aromastoffen (Fruchtester) Darstellung der Edukte und Produkte Estersynthese mit Molekülbauästen der Gaschromotographie: Animation: Virtueller Gaschromotograph Grundprinzip des Gaschromotographen: Aufbau und Arbeitsweise Gaschromotogrammen von Weinaromen erklären an Verbindungen aus den Stoffklassen der Alkane und Alkene das CC-Verknüpfungsprinzip (UF2), Vor- und Nachteile künstlicher Obstaromen im analysieren Aussagen zu Produkten der Joghurt, künstlicher Käseersatz auf Pizza etc.. organischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren Stoffklassen der Ester und Alkene: Funktionelle Gruppen Stoffeigenschaften Struktur-Eigenschaftsbeziehungen chemischen Sachgehalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4), zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2), analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachgehalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4), zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2), Unterrichtsvorhaben II: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF 3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation Inhaltliche Schwerpunkte: Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie Konkretisierte Erwartungen Inhaltliche Aspekte: Mögliche Lehrmittel / Methoden Die Schülerinnen und Schüler.... erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Schülerversuch: Entfernung von Reaktionsgeschwindigkeit als Kalkentfernung Kalk mit Säuren Differenzenquotient Δc/Δt (UF1) Reaktion von Kalk bzw. von unedlen Ideen zur Untersuchung des zeitlichen planen quantitative Versuche (u.a. zur Metallen mit Säuren Verlaufs Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer Schülerexperiment: Beobachtungen eines Reaktionsverlaufs chemischen Reaktion), führen diese Planung, Durchführung und Auswertung eines Reaktionsgeschwindigkeit berechnen zielgerichtet durch und dokumentieren entsprechenden Versuchs Beobachtungen und Ergebnisse (E2, E4) (z.B. Auffangen des Gases) stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1) Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit Einflussmöglichkeiten Parameter (Konzentration, formulieren Hypothesen zum Einfluss Geht das auch schneller? verschiedener Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Temperatur, Zerteilungsgrad) Kollisionshypothese Geschwindigkeitsgesetz bimolekulare Reaktion RGT-Regel für Einfluss der Temperatur Ergänzung Kollisionshypothese Aktivierungsenergie Katalyse Chemisches Gleichgewicht - Definition - Beschreibung auf Teilchenebene - Modellvorstellungen Versuche zu deren Überprüfung (E3), interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u.a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5), erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen auf der Basis einfacher Modelle auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) (E6), beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1), beschreiben und erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3), interpretieren ein einfaches EnergieReaktionsweg-Diagramm (E5, K3) Arbeitsteilige Schülerexperimente: Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration, des Zerteilungsgrades und der Temperatur Erarbeitung: Einfaches Geschwindigkeitsgesetz, Vorhersagen Wiederholung: Energie bei chemischen Reaktionen Wiederholung der Aktivierungsenergie Schülerexperiment: Katalysatoren, z.B. bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prinzip Beispielen (UF1). vieler chemischer Reaktionen, Definition Umkehrbare Reaktionen auf Teilchenebene ggf. Simulation Modellexperiment: z.B. Stechheber-Versuch, Kugelspiel Vergleichende Betrachtung: beschreiben und erläutern das chemische Chemisches Gleichgewicht auf der Teilchenebene, im Modell und in der Realität, z. B. Apfelkrieg Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6). Chemisches Gleichgewicht Quantitativ Wiederholung Hin- und Rückreaktion Beispielreaktionen Beeinflussung des Gleichgewichtes (Le Chatelier) formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3), interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4), erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmengenänderung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Volumenänderung) (UF3), dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung eines chemischen Gleichgewichts, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1), beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1). Schülerexperiment: Beeinflussung Gleichgewichtes z. B. Referate über: Haber-Bosch-Verfahren Synthese von Schwefelsäure des Unterrichtsvorhaben III: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf in der Natur Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Inhaltliche Aspekte: Klimawandel - Informationen in den Medien - Möglichkeiten zur Lösung Problems des Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Konkretisierte Erwartungen Mögliche Lehrmittel / Methoden Die Schülerinnen und Schüler... recherchieren Informationen (u.a. zum Recherche Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus - aktuelle Entwicklungen unterschiedlichen Quellen und - Versauerung der Meere strukturieren und hinterfragen die - Einfluss auf den Golfstrom/NordatlantikAussagen der Informationen (K2, K4). strom beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7). beschreiben und bewerten die Referate CO2- Prognosen gesellschaftliche Relevanz prognostizierter - Vorschläge zu Reduzierung von Emissionen Folgen des anthropogenen Treibhaus- Verwendung von CO2 effektes (B3). zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und der Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“ aus Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente und ethische Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4). Kohlenstoffdioxid - Eigenschaften - Treibhauseffekt - Anthropogene Emissionen - Reaktionsgleichungen - Umgang mit Größengleichungen Löslichkeit von CO2 in Wasser - qualitativ - Bildung einer sauren Lösung - quantitativ - Unvollständigkeit der Reaktion - Umkehrbarkeit unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1). führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4). dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1). nutzen angeleitet und selbstständig chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2). formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) (E3). erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmengenänderung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Volumenänderung) (UF3). Ozean und Gleichgewichte - Aufnahme CO2 - Einfluss der Bedingungen der Ozeane auf die Löslichkeit von CO2 - Kreisläufe: Carbonat-Kreislauf (natürlich/ technisch) - Kalk und Wasserhärte Weitere Recherchen Information Eigenschaften/ Treibhauseffekt z.B. Zeitungsartikel Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohle und Treibstoffen (Alkane) - Aufstellen von Reaktionsgleichungen - Berechnung des gebildeten CO2 s - Vergleich mit rechtlichen Vorgaben - Weltweite CO2-Emissionen Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die Ozeane Schülerexperimente: Einfluss von Druck und Temperatur auf die Löslichkeit von CO2 Ggf. Einfluss des Salzgehaltes auf die Löslichkeit Einfluss von Druck, Temperatur und Konzentration auf Gleichgewichte, Vorhersagen, Le Chatelier Wo bleibt das CO2 im Ozean? Physikalische/biologische Kohlenstoffpumpe Graphische Darstellung des marinen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs Löslichkeit von CO2 (quantitativ) in g/l formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichgewichten (E1). veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf grafisch oder durch Symbole (K3). Unterrichtsvorhaben IV: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: Nanochemie des Kohlenstoffs Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 – Vernetzung E6 – Modelle E7 – Arbeits- und Denkweisen K3 - Präsentation Zeitbedarf: ca. 8 Std. a 45 Minuten Inhaltliche Aspekte: Graphit, Diamant und mehr Modifikation Elektronenpaarbindung Strukturformeln Nanomaterialien Nanotechnologie Neue Materialien Anwendung Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Struktur-Eigenschaft Konkretisierte Erwartungen Mögliche Lehrmittel / Methoden Die Schülerinnen und Schüler... nutzen bekannte Atomund Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6), stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften Atombau, Bindungslehre, Kohlenstoffatom, ausgewählter Stoffe auf und schlagen Periodensystem (Wdh.) geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3), „Graphit, Diamant und Fullerene) erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7), beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4), recherchieren angeleitet und unter Recherche zu neuen Materialien aus Kohlenstoff vorgegebenen Fragestellungen und Problemen der Nanotechnologie (z.B. Eigenschaften und Verwendungen Kohlenstoff Nanotubes in Verbundmaterialien zur ausgewählter Stoffe und präsentieren die Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in Rechercheergebnisse adressatengerecht Kunststoffen) Risiken (K2, K3), stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3). bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4). Aufbau Herstellung Verwendung Risiken Besonderheiten Präsentation: Diese Präsentation ist nicht auf Materialien aus Kohlenstoff beschränkt.
