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Schulinterner Lehrplan AFG
zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe
Chemie
(Entwurfsstand: 19.03.2014)
1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben II:
Unterrichtsvorhaben I:
Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane
Kohlenstoffs
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:




UF4 Vernetzung
E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen
K3 Präsentation





E1 Probleme und Fragestellungen
E4 Untersuchungen und Experimente
K4 Argumentation
B3 Werte und Normen
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Inhaltliche Schwerpunkte:
 (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen
 Gleichgewichtsreaktionen
 Stoffkreislauf in der Natur
Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45min
Unterrichtsvorhaben III:
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min
Unterrichtsvorhaben IV:
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:





UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E3 Hypothesen
E5 Auswertung
K1 Dokumentation
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Gleichgewichtsreaktionen
Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 min








UF2 Auswahl
UF3 Systematisierung
E2 Wahrnehmung und Messung
E4 Untersuchungen und Experimente
K 2 Recherche
K3 Präsentation
B1 Kriterien
B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen
Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45 min
Summe Einführungsphase: 86 Stunden
1.2 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft,
Basiskonzept Donator - Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge
zu übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten der Chemie
herstellen, (UF1).

zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen chemische Konzepte
auswählen und anwenden und dabei Wesentliches von Unwesentlichem
unterscheiden (UF2).

die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene
fachliche Strukturen begründen (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 kriteriengeleitet beobachten und erfassen und gewonnene Ergebnisse frei
von eigenen Deutungen beschreiben (E2).

zur Klärung chemischer Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren
und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben (E3),

unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente
zielgerichtet planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten
(E4).

Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, da-raus qualitative und
quantitative Zusammenhänge ab-leiten und diese in Form einfacher
funktionaler Beziehungen beschreiben (E5),

Modelle begründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und
Vorhersage chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher
formalisierter oder mathematischer Form (E6).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen
Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit
Unterstützung digita-ler Werkzeuge (K1),
3

in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig chemische und
anwendungsbezogene Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und
anderen Quellen bearbeiten (K 2).

chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Er-kenntnisse
adressatengerecht sowie formal, sprach-lich und fachlich korrekt in
Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen
Bewertungskriterien angeben und begründet gewichten (B 1).

für Bewertungen in chemischen und anwendungsbezogenen
Zusammenhängen kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen
begründeten Standpunkt beziehen (B 2).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen
 Gleichgewichtsreaktionen
Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45 Minuten
1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen
 UF 1 Wiedergabe
 Gleichgewichtsreaktionen
 UF 2 Auswahl
 UF 3 Systematisierung
 E2 Wahrnehmung und Experimente
 E3 Hypothesen
Zeitbedarf: 38 Std. à 45 Minuten
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 E6 Modelle
 K1 Dokumentation
 K2 Recherche
 K3 Präsentation
 B1 Kriterien
 B2 Entscheidungen
Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler ...
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
5
Reagenzglas ohne
Etikett – ein
Organik–Praktikum
Lernprogramm:
ordnen organische Verbindungen
aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in
Stoffklassen ein (UF3),
benennen ausgewählte organische
Verbindungen mithilfe der Regeln der
systematischen Nomenklatur (IUPAC)
(UF3),
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit
Wechselwirkungen zwischen den
Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken,
Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3),
führen qualitative Versuche unter
vorgegebener Fragestellung durch und
protokollieren die Beobachtungen (u.a.
zur Untersuchung der Eigenschaften
organischer Verbindungen) (E2, E4),
nutzen bekannte Atom- und
Bindungsmodelle zur Beschreibung
orga-nischer Moleküle und
Kohlenstoffmodifikationen (E6),
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur
Überprüfung vor (E3),
dokumentieren Experimente in
angemessener Fachsprache (u.a. zur
Untersuchung der Eigenschaften
28RAAbits Chemie,
August 2009
Der Einstieg dient
zur Anknüpfung an
die Vorkenntnisse
aus der SI und
anderen Fächern:
Nomenklatur,
Stoffeigenschaften,
Molekülstruktur und
Bindungsmodelle,
Experimentalmetho
den
organischer Verbindungen, zur Einstellung eines chemischen
Gleichgewichts, 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),
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodel-le die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3),
Ordnung schaffen:
Einteilung organischer Verbindungen
in Stoffklassen 1. Teil
o Kettenförmige
Kohlenwasserstoffe
(Alkane, Alkene,
Alkine)
wählen bei der Darstellung chemischer
Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus
(Verhältnisformel,Summenformel,
Strukturformel) (K3),
erklären an Verbindungen aus den
Stoffklassen der Alkane und Alkene
das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2),
beschreiben den Aufbau einer
homologen Reihe und die
Strukturisomerie (Gerüstisomerie und
Positionsisomerie) am Beispiel der
Alkane (UF1, UF3),
benennen ausgewählte organische
Verbindungen mithilfe der Regeln der
o Die homologe Reihe systematischen Nomenklatur (IUPAC)
Lernprogramm:
WEKA Chemie,
Kettenförmige Kohlenwasserstoffe
WEKA Chemie,
7
der n-Alkane
o Nomenklaturregeln
für einfache Alkane
Große Vielfalt durch ein
einfaches Bauprinzip Die homologe Reihe der
n-Alkane
(UF3),
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit
Wechselwirkungen zwischen den
Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken,
Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3),
Lernprogramm:
RAAbits Chemie IIC 4.
Lernprogramm:
25 RAAbits Chemie
IIH 15.,
nutzen bekannte Atom- und
Bindungsmodelle zur Beschreibung
orga-nischer Moleküle (E6),
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur
Überprüfung vor (E3),
nutzen angeleitet und selbstständig
chemiespezifische Tabellen und
Nachschlagewerke zur Planung und
Auswertung von Experimenten und zur
Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2),
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodel-le die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3),
Bioethanol –
ein brauchbarer
wählen bei der Darstellung chemischer
Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus
(Verhältnisformel,Summenformel,
Strukturformel) (K3),
beschreiben Zusammenhänge
zwischen Vorkommen, Verwendung
Benzinersatz
und Eigenschaften wichtiger Vertreter
der Stoffklassen der Alkohole (UF2),
ordnen organische Verbindungen
aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in
Stoffklassen ein (UF3),
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit
Wechselwirkungen zwischen den
Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken,
Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3),
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),
zeigen Vor- und Nachteile
ausgewählter Produkte des Alltags
(Alkohole) und ihrer Anwendung auf,
gewichten diese und beziehen
begründet Stellung zu deren Einsatz
(B1, B2),
beschreiben und bewerten die
gesellschaftliche Relevanz
prognostizierter Folgen des
anthropogenen Treibhauseffektes (B3),
9
Chemie der Alkanole
o Oxidation von
Alkoholen
o Redoxreaktionen
von Carbonylverbindungen
o Aufstellung von
Redoxschemata
unter Verwendung
von Oxidationszahlen
o Regeln zum
Aufstellen von
Redoxschemata
o Strukturisomerie
und Nomenklatur
einfacher und
mehrwertiger
Alkohole, Aldehyde,
Ketone und
Carbonsäuren
beschreiben
Zusammenhänge
zwischen Vorkommen, Verwendung
und Eigenschaften wichtiger Vertreter Experimente
der
Stoffklassen
der
Alkohole,
Aldehyde,
Ketone,
Carbonsäuren
(UF2),
TOLLENS-Probe, FEHLING-Reaktion
erklären die Oxidationsreihen der
Alkohole auf molekularer Ebene und
ordnen den Atomen Oxidationszahlen
zu (UF2),
ordnen
organische
Verbindungen
aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in
Stoffklassen ein (UF3),
beschreiben den Aufbau einer
homologen Reihe und die
Strukturisomerie (Gerüstisomerie und
Positionsisomerie) am Beispiel der
Molekülbaukasten
Alkohole (UF1, UF3),
benennen ausgewählte organische
Verbindungen mithilfe der Regeln der
systematischen Nomenklatur (IUPAC)
(UF3),
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit
Wechselwirkungen zwischen den
Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken,
Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3),
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur
Überprüfung vor (E3),
Quantitative
Betrachtungen
chemischer
Reaktionen am
Beispiel von Octan
beschreiben Beobachtungen von
Experimenten zu Oxidationsreihen der
Alkohole und interpretieren diese unter
dem Aspekt des Donator-AkzeptorPrinzips (E2, E6),
nutzen angeleitet und selbstständig
chemiespezifische Tabellen und
Nachschlagewerke zur Planung und
Auswertung von Experimenten und zur
Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2),
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodel-le die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3),
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),
führen grundlegende stöchiometrische Arbeitsblätter
Berechnungen durch (UF1, E5)
11
Alkohol im
menschlichen
Körper
(fakultativ)
o Ethanal als
Zwischenprodukt
der Oxidation
o Nachweis der
Alkanale
o Biologische
Wirkungen
des Alkohols
o Berechnung des
Blutalkoholgehaltes
o Alkoteströhrchen
Am Ziel: Mit
Alkoholen und
Carbonsäuren zu
den Aromastoffen
Estersynthese,
Esterhydrolyse
Natürliche,
naturidentische und
künstliche Aromastoffe
recherchieren angeleitet und unter
vorgegebenen
Fragestellungen
Eigenschaften und Verwendungen
ausgewählter Stoffe und präsentieren
die
Rechercheergebnisse
adressatengerecht (K2, K3),
zeigen
Vorund
Nachteile
ausgewählter Produkte des Alltags
(u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer
Anwendung auf, gewichten diese und
beziehen begründet Stellung zu deren
Einsatz (B1, B2),
beispielhafte Darstellung alkoholischer
Getränke in der Geschichte (Bier, Wein,
Branntwein)
beschreiben
Zusammenhänge
zwischen Vorkommen, Verwendung
und Eigenschaften wichtiger Vertreter
der
Stoffklassen
der
Alkohole,
Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und
Ester (UF2),
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodel-le die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3),
benennen ausgewählte organische
Verbindungen mithilfe der Regeln der
systematischen Nomenklatur (IUPAC)
(UF3),
ordnen Veresterungsreaktionen dem
Reaktionstyp
der
Kondensations-
Exp. Estersynthesen im Reagenzglas
Einsatz von Alkoteströhrchen
Demo-Exp. Esterhydrolyse im Reagenzglas
Exp.: gleiche Ansätze
Essigsäure/Ethanol
und
Ethansäureethylester/Wasser, Bestimmung des Gehaltes
an Essigsäure nach drei Tagen durch
Titration,
Rückschluss
auf
Stoffmengenkonzentration
aller
Reaktionsteilnehmer,
Entdeckung
und
Erklärung des chem. Gleichgewichts
Wasserheberversuch
Exp.
z.
B.
mit
Eisenchlorid
und
„Sie tranken den
Met, bis keiner
mehr steht!“
Veresterung und
Esterhydrolyse –
umkehrbare
Reaktionen und das
chemische
Gleichgewicht
Modelle zum
chemischen
Gleichgewicht
reaktion begründet zu (UF1),
zeigen
Vorund
Nachteile
ausgewählter Produkte des Alltags
(u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer
Anwendung auf, gewichten diese und
beziehen begründet Stellung zu deren
Einsatz (B1, B2),
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),
erläutern
die
Merkmale
eines
chemischen Gleichgewichtszustands
an ausgewählten Beispielen (UF1),
stellen
für
Reaktionen
zur
Untersuchung
der
Reaktionsgeschwindigkeit
den
Stoffumsatz in Abhängigkeit von der
Zeit tabellarisch und graphisch dar
(K1),
formulieren
für
ausgewählte
Gleichgewichtsreaktionen
das
Massenwir-kungsgesetz (UF3),
interpretieren
Gleichgewichtskonstanten in Bezug
auf die Gleichge-wichtslage (UF4),
beschreiben
und
erläutern
das
chemische Gleichgewicht mithilfe von
Kaliumthiocyanat zum chem. Gleichgewicht
(Nachweis,
Existenz,
Wiederholung
Merkmale
des
chem.
Gleichgewichts,
Beeinflussung
durch
Konzentrationsänderungen
13
an ausgewählten
Beispielen
Modellen (E6),
erläutern an ausgewählten Reaktionen
die
Beeinflussung
der
Gleichgewichtslage
durch
eine
Konzentrationsänderung
(bzw.
Stoffmen-genänderung),
Temperaturänderung (bzw. Zufuhr
oder Entzug von Wärme) und
Druckänderung
(bzw.
Volumenänderung) (UF3),
formulieren
für
ausgewählte
Gleichgewichtsreaktionen
das
Massenwir-kungsgesetz (UF3),
interpretieren
Gleichgewichtskonstanten in Bezug
auf die Gleichge-wichtslage (UF4),
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Protokolle, Auswertung Trainingsausgaben
Leistungsbewertung:
 Klausur, Schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle
1.2 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge
zu übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten der Chemie
herstellen (UF1),
 die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene
fachliche Strukturen begründen (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 zur Klärung chemischer Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren und
Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben (E3),
 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und
quantitative Zusammenhänge ableiten und diese in Form einfacher funktionaler
Bezie-hungen beschreiben (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen
Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit Unterstützung
digitaler Werkzeuge (K1).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Gleichgewichtsreaktionen
Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten
15
1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 Gleichgewichtsreaktionen
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E3 Hypothesen
 E5 Auswertung
Zeitbedarf: 18 Std. à 45 Minuten
 K1 Dokumentation
Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Kalkentfernung
- Reaktion
von
Kalk mit Säuren
- Beobachtungen
eines
Reaktionsverlau
fs
- Reaktionsgesch
windigkeit
berechnen
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen
Kernlehrplans
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden
des
Die Schülerinnen und Schüler ...
planen quantitative Versuche (u.a. zur
Untersuchung des zeitlichen Ablaufs
einer chemischen Reaktion), führen
diese
zielgerichtet
durch
und
dokumentieren Beobachtungen und
Ergebnisse (E2, E4).
stellen
für
Reaktionen
Untersuchung
Reaktionsgeschwindigkeit
zur
der
den
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
Brainstorming: Kalkentfernung im Haushalt
Der Einstieg dient
zur Anknüpfung an
Schülerversuch: Entfernung von Kalk mit die Vorkenntnisse
Säuren
aus der SI und
anderen Fächern
Ideen zur Untersuchung des zeitlichen
Verlaufs
Implizite
Wiederholung:
Schülerexperiment:
Stoffmenge
n,
Planung, Durchführung und Auswertung Masse
m
und
Stoffumsatz in Abhängigkeit von der eines entsprechenden Versuchs (z. B. molare Masse M
Zeit tabellarisch und graphisch dar Auffangen des Gases)
(K1),
(Haus)aufgabe:
Ermittlung
von
erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktionsgeschwindigkeiten
an
einem
Reaktion unter dem Aspekt der Beispiel
Geschwindigkeit und definieren die
Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzenquotient Δc/Δt (UF1).
Einfluss
auf
die formulieren Hypothesen zum Einfluss Geht das auch schneller?
Reaktionsgeschwind verschiedener Faktoren auf die
igkeit
Reaktionsgeschwindigkeit
und Arbeitsteilige Schülerexperimente:
- Einflussmöglich entwickeln
Versuche
zu
deren Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit
keiten
Überprüfung (E3).
von
- Parameter
- der Konzentration
(Konzentration, interpretieren den zeitlichen Ablauf - vom Zerteilungsgrad
Temperatur,
chemischer
Reaktionen
in - von der Temperatur
Zerteilungsgrad Abhängigkeit
von
verschiedenen
)
Parametern
(u.a.
Oberfläche, Lerntempoduett: Stoßtheorie, Deutung der
- Kollisionshypot Konzentration, Temperatur) (E5).
Einflussmöglichkeiten
hese
Ggf. Simulation
- Geschwindigkei erklären
den
zeitlichen
Ablauf Erarbeitung:
Einfaches
tsgesetz
für chemischer Reaktionen auf der Basis Geschwindigkeitsgesetz, Vorhersagen
bimolekulare
einfacher Modelle auf molekularer
reaktion
Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) Diskussion: RGT-Regel, Ungenauigkeit der
- RGT-Regel
(E6).
Vorhersagen
beschreiben und beurteilen Chancen
und Grenzen der Beeinflussung der
Reaktionsgeschwindigkeit und des
chemischen Gleichgewichts (B1).
Einfluss
der
17
Temperatur
- Ergänzung
erläutern
die
Merkmale
eines
Kollisionshypot chemischen Gleichgewichtszustands
hese
an ausgewählten Beispielen (UF1).
- Aktivierungsene
rgie
- Katalyse
beschreiben
und
erläutern
das
chemische Gleichgewicht mithilfe von
Modellen (E6).
Chemisches
Gleichgewicht
- Wiederholung
Gleichgewicht
- Hinund
Rückreaktion
- MWG
- Beispielreaktion
formulieren
Hypothesen
zur Wiederholung:
Beeinflussung
natürlicher Meeren
Stoffkreisläufe (u.a. KohlenstoffdioxidCarbonat-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).
CO2-
Aufnahme
in
den Hier nur Prinzip von
Le Chatelier, kein
MWG
Schülerexperimente: Einfluss von Druck
und Temperatur auf die Löslichkeit von CO2
ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die
Löslichkeit
Beeinflussung
von
chemischen
Gleichgewichten (Verallgemeinerung)
Puzzlemethode:
Einfluss
von
Druck,
Temperatur
und
Konzentration
auf
formulieren
Fragestellungen
zum Gleichgewichte, Vorhersagen
Problem des Verbleibs und des
Einflusses anthropogen erzeugten Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im
Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Ozean?
Einbezug von Gleichgewichten (E1).
Fakultativ:
Mögliche
Ergänzungen
(auch
zur
individuellen
Förderung):
- Tropfsteinhöhlen
- Kalkkreislauf
Partnerarbeit:
Physikalische/Biologische - Korallen
veranschaulichen
chemische Kohlenstoffpumpe
Reaktionen zum KohlenstoffdioxidCarbonat-Kreislauf
grafisch oder Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des
durch Symbole (K3).
marinen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Protokolle, Auswertung Trainingsausgaben
Leistungsbewertung:
 Klausur, Schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle
19
1.2 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 in vorgegebenen Situationen chemische Probleme beschreiben, in Teilprobleme
zerlegen und dazu Fragestellungen angeben (E1).
 unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet
planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische Aussagen und Behauptungen mit sachlich
überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren (K4).
fundierten
und
Kompetenzbereich Bewertung:
 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit
chemischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen
aufzeigen (B3).
 Möglichkeiten
und Grenzen
chemischer und
anwendungsbezogener
Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der
Naturwissenschaften darstellen (B4).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen
 Gleichgewichtsreaktionen
 Stoffkreislauf in der Natur
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Stoffkreislauf in der Natur
 Gleichgewichtsreaktionen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 E1 Probleme und Fragestellungen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K4 Argumentation
 B3 Werte und Normen
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Zeitbedarf: 22 Std. à 45 Minuten
Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler ...
Kohlenstoffdioxid
- Eigenschaften
- Treibhauseffekt
- Anthropogene
Emissionen
- Reaktionsgleichu
ngen
- Umgang
mit
Größengleichung
en
unterscheiden zwischen dem natürlichen
und
dem
anthropogen
erzeugten
Treibhauseffekt
und
beschreiben
ausgewählte Ursachen und ihre Folgen
(E1).
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
Kartenabfrage
Begriffe
zum
Thema Der Einstieg dient zur
Kohlenstoffdioxid
Anknüpfung an die
Vorkenntnisse
aus
Information Eigenschaften / Treibhauseffekt
der SI und anderen
z.B. Zeitungsartikel
Fächern
Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohle
und Treibstoffen (Alkane)
- Aufstellen von Reaktionsgleichungen
- Berechnung des gebildeten CO2
- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben
- weltweite CO2-Emissionen
Implizite
Wiederholung:
Stoffmenge n, Masse
m und molare Masse
M
21
Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die
Ozeane
Löslichkeit von CO2 in führen
qualitative
Versuche
unter Schülerexperiment: Löslichkeit von CO2 in Wiederholung
der
Wasser
vorgegebener Fragestellung durch und Wasser (qualitativ)
Stoffmengenkonzen- qualitativ
protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur
tration c
- Bildung
einer Untersuchung
der
Eigenschaften
sauren Lösung
organischer Verbindungen) (E2, E4).
Aufstellen von Reaktionsgleichungen
Wiederholung:
- quantitativ
Kriterien
für
- Unvollständigkeit dokumentieren
Experimente
in Lehrervortrag: Löslichkeit von CO2 (quantitativ): Versuchsprotokolle
der Reaktion
angemessener Fachsprache (u.a. zur
- Löslichkeit von CO2 in g/l
- Umkehrbarkeit
Untersuchung
der
Eigenschaften
- Berechnung der zu erwartenden Oxonorganischer Verbindungen, zur Einstellung
iumionen -Konzentration
Vorgabe
einer
einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen
- Nutzung einer Tabelle zum erwarteten pH- Tabelle
zum
und
Reaktionen
eines
natürlichen
Wert
Zusammenhang von
Kreislaufes) (K1).
- Vergleich mit dem tatsächlichen pH-Wert
pH-Wert
und
Ergebnis:
Oxoniumionenkonzen
nutzen angeleitet und selbstständig
Unvollständigkeit der ablaufenden Reaktion
tration
chemiespezifische Tabellen und
Lehrer-Experiment: Löslichkeit von CO2 bei
Nachschlagewerke zur Planung und
Auswertung von Experimenten und zur
Zugabe von Salzsäure bzw. Natronlauge
Ergebnis:
Ermittlung von
Stoffeigenschaften (K2).
Umkehrbarkeit / Reversibilität der Reaktion
Chemisches
Lehrervortrag:
Gleichgewicht
Chemisches Gleichgewicht als allgemeines
- Definition
erläutern die Merkmale eines chemischen Prinzip vieler chemischer Reaktionen, Definition
- Beschreibung auf Gleichgewichtszustands an ausgewählten
Arbeitsblatt:
Teilchenebene
Beispielen (UF1).
- Modellvorstellung
Umkehrbare Reaktionen auf Teilchenebene
en
ggf. Simulation
Modellexperiment: z.B. Stechheber-Versuch,
Kugelspiel
beschreiben und erläutern das chemische Vergleichende Betrachtung:
Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6).
Chemisches
Gleichgewicht
auf
der
Teilchenebene, im Modell und in der Realität
Ozean
und
Gleichgewichte
- Aufnahme CO2
- Einfluss der
Bedingungen der
Ozeane auf die
Löslichkeit von
CO2
- Prinzip von Le
Chatelier
- Kreisläufe
formulieren Hypothesen zur Beeinflussung Wiederholung: CO2- Aufnahme in den Meeren
natürlicher
Stoffkreisläufe
(u.a.
Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf)
(E3).
Schülerexperimente: Einfluss von Druck und
erläutern an ausgewählten Reaktionen die Temperatur auf die Löslichkeit von CO2
Beeinflussung der Gleichgewichtslage ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die Löslichkeit
durch eine Konzentrationsänderung (bzw.
von
chemischen
Stoffmengenänderung),
Temperatur- Beeinflussung
änderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Gleichgewichten (Verallgemeinerung)
Wärme)
und
Druckänderung
(bzw. Puzzlemethode: Einfluss von Druck, Temperatur
Volumenänderung) (UF3).
und
Konzentration
auf
Gleichgewichte,
Vorhersagen
formulieren Fragestellungen zum Problem
des Verbleibs und des Einflusses Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im Ozean?
anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids
Physikalische/Biologische
(u.a. im Meer) unter Einbezug von Partnerarbeit:
Gleichgewichten (E1).
Kohlenstoffpumpe
Hier nur Prinzip von
Le Chatelier, kein
MWG
Fakultativ:
Mögliche
Ergänzungen (auch
zur
individuellen
Förderung):
- Tropfsteinhöhlen
- Kalkkreislauf
- Korallen
Graphische
Darstellung
des
veranschaulichen chemische Reaktionen Arbeitsblatt:
zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf marinen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs
grafisch oder durch Symbole (K3).
Klimawandel
recherchieren Informationen (u.a. zum Recherche
- Informationen in Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus
- aktuelle Entwicklungen
den Medien
unterschiedlichen
Quellen
und
- Versauerung der Meere
- Möglichkeiten zur strukturieren
und
hinterfragen
die
- Einfluss auf den Golfstrom/NordatlantikLösung
des Aussagen der Informationen (K2, K4).
strom
CO2-Problems
beschreiben
die
Vorläufigkeit
der
Aussagen
von
Prognosen
zum Podiumsdiskussion
Klimawandel (E7).
- Prognosen
- Vorschläge zu Reduzierung von
beschreiben
und
bewerten
die
Emissionen
gesellschaftliche Relevanz prognostizierter
- Verwendung von CO2
Folgen des anthropogenen Treibhaus-
23
effektes (B3).
Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“
zeigen Möglichkeiten und Chancen der aus der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR
Verminderung
des
Kohlenstoffdioxidausstoßes
und der
Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf Weitere Recherchen
und
beziehen
politische
und
gesellschaftliche Argumente und ethische
Maßstäbe in ihre Bewertung ein (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.html
1.2 Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben IV
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 oder
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 Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten
25
1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF4 Vernetzung
 E6 Modelle
 E7 Arbeits- und Denkweisen
 K3 Präsentation
Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten
Basiskonzept (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden
Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler ...
Graphit, Diamant und
mehr
- Modifikation
- Elektronenpaarbindung
- Strukturformeln
nutzen bekannte Atom- und
Bindungsmodelle zur Beschreibung
organischer Moleküle und
Kohlenstoffmodifikationen (E6).
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur Überprüfung
vor (E3).
erläutern Grenzen der ihnen bekannten
Bindungsmodelle (E7).
beschreiben die Strukturen von Diamant
1. Test zur Selbsteinschätzung
Atombau, Bindungslehre,
Kohlenstoffatom, Periodensystem
2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und
Fullerene“
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
Der Einstieg dient
zur Angleichung der
Kenntnisse zur
Bindungslehre, ggf.
muss
Zusatzmaterial zur
Verfügung gestellt
werden.
Beim Graphit und
beim Fulleren
werden die Grenzen
der einfachen
Bindungsmodelle
deutlich. (Achtung:
Nanomaterialien
- Nanotechnologie
- Neue Materialien
- Anwendungen
- Risiken
und Graphit und vergleichen diese mit
neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a.
Fullerene) (UF4).
recherchieren angeleitet und unter
vorgegebenen Fragestellungen
Eigenschaften und Verwendungen
ausgewählter Stoffe und präsentieren die
Rechercheergebnisse adressatengerecht
(K2, K3).
stellen neue Materialien aus Kohlenstoff
vor und beschreiben deren Eigenschaften
(K3).
ohne
Hybridisierung)
1. Recherche zu neuen Materialien aus
Kohlenstoff und Problemen der Nanotechnologie
(z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Verbundmaterialien
zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in
Kunststoffen)
- Aufbau
- Herstellung
- Verwendung
- Risiken
- Besonderheiten
bewerten an einem Beispiel Chancen und
Risiken der Nanotechnologie (B4).
2. Präsentation (Poster, Museumsgang)
Die Präsentation ist nicht auf Materialien aus
Kohlenstoff beschränkt.
Unter
vorgegebenen
Rechercheaufträge
n können die
Schülerinnen und
Schüler
selbstständig
Fragestellungen
entwickeln.
(Niveaudifferenzieru
ng, individuelle
Förderung)
Die Schülerinnen
und Schüler
erstellen
Lernplakate in
Gruppen, beim
Museumsgang hält
jeder / jede einen
Kurzvortrag.
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
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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/1191771
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