Auszug aus dem schulinternen Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe der erzbi-schöflichen Liebfrauenschule Bonn

Chemie Einführungsphase

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Einführungsphase

Unterrichtsvorhaben I: Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF3 Systematisierung (sauerstoffhaltige organische Verbindungen) E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente (alkoholische Gärung, Veresterung) K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B2 Entscheidungen

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltlicher Schwerpunkt: organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45min

Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min

Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen

Unterrichtsvorhaben IV: Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlen-stoffs Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs

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Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 min

Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 min

Summe Einführungsphase: 86 Stunden

Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF3 Systematisierung (sauerstoffhaltige organische Verbindungen) E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente (alkoholische Gärung, Veresterung) K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B2 Entscheidungen

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltlicher Schwerpunkt: organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45min

Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min

Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen

Unterrichtsvorhaben IV: Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlen-stoffs Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs

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Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 min

Summe Einführungsphase: 86 Stunden

Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben I Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft, Basiskonzept Donator - Akzeptor Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen können Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen chemische Konzepte

auswählen und anwenden und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unter-scheiden (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). unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet

planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4). Kompetenzbereich Kommunikation: in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig chemische und anwendungs-

bezogene Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bear-beiten (K 2).

chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fach-texten darstellen (K3).

Kompetenzbereich Bewertung: bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewer-

tungskriterien angeben und begründet gewichten (B 1). für Bewertungen in chemischen und anwendungsbezogenen Zusammenhängen

kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begründeten Standpunkt bezie-hen (B 2).

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45 Minuten

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Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben I

Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen

Zeitbedarf:

38 Std. a 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 – Wiedergabe 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 inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen...

Lehrmittel/ Materialien/ Metho-den

Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkun-gen

Alkoholische Gärung Ordnung schaffen Alkanole Alkohol im Körper (Aldehyde und Ketone) Umkippen von Wein (Carbonsäuren) alkoholische Gärung homologe Reihe der Alka-

nole, Vergleich Alkane Eigenschaften der Alkanole

erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2). dokumentieren Experimente in angemesse-ner Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen). (K1) beschreiben Beobachtungen von Experi-menten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Aspekt

Kartenabfrage als Test zur Eingangsdiagnose Mind Map „Organische Chemie“, wird im Rahmen des Unterrichts-gangs um Stoffklassen ergänzt Demonstrations- und Schüler-experimente zur alkoholischen

Anknüpfung Biologie: Oxidationsre-aktionen Diagnose mittels Kartenabfrage: Begriffe, die aus der SI bekannt sein müssten: funktionelle Gruppen, Hydro-xylgruppe, intermolekulare Wechsel-wirkungen, Redoxreaktionen, Elektro-nendonator / -akzeptor, Elektronegati-vität, Säure, saure Lösung. Nach Auswertung des Tests: Bereit-stellung von individuellem Förderma-

(Siede- und Schmelztem-peraturen, Verbrennungs-produkte, Löslichkeit), Ver-gleich Alkane

Oxidationszahlen, Redox-reaktionen

Oxidation von Ethanol zu Ethansäure

Aufstellung des Re-doxschemas unter Ver-wendung von Oxidations-zahlen

Regeln zum Aufstellen von Redoxschemata

des Donator-Akzeptor-Prinzips (E2, E Gärung

terial zur Wiederholung an entspre-chenden Stellen in der Unterrichtsse-quenz. Wiederholung: Kriterien für Ver-suchsprotokolle

Ordnung schaffen: Eintei-lung organischer Verbin-dungen in Stoffklassen Alkane und Alkohole als Lösemittel

Löslichkeit

funktionelle Gruppe

intermolekulare Wechsel-wirkungen: van-der-Waals Ww. und Wasserstoffbrü-cken

homologe Reihe und phy-sikalische Eigenschaften

Nomenklatur nach IUPAC

Formelschreibweise: Ver-hältnis-, Summen-, Struk-turformel

Verwendung ausgewählter

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodel-le zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6). benennen ausgewählte organische Ver-bindungen mithilfe der Regeln der syste-matischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3). ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3).

erklären an Verbindungen aus den Stoff-klassen der Alkane und Alkene das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).

beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüst-

Schülerexperimente zur Löslich-keit von Alkoholen und Alkanen in verschiedenen Lösemitteln. Arbeitspapiere:

Nomenklaturregeln und –übungen (inklusive Wiederho-lung der Alkane)

intermolekulare Wechselwir-kungen.

Wiederholung: Elektronegativität, Atombau, Bindungslehre, intermoleku-lare Wechselwirkungen Fächerübergreifender Aspekt Biolo-gie: Intermolekulare Wechselwirkungen ( z.B. Proteinstrukturen). Warum sind in einem Parfum keine zwei Phasen erkennbar? (Bezug zu P. Süskind „das Parfum“) „Herr van der Waals und der Weih-nachtsstern“

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Alkohole Alkanale, Alkanone und Carbonsäuren – Oxidati-onsprodukte der Alkanole

Oxidation von Propanol

Unterscheidung primärer, sekundärer und tertiärer Alkanole durch ihre Oxi-dierbarkeit

Gerüst- und Positionsiso-merie am Bsp. der Propa-nole

Molekülmodelle

Homologe Reihen der Al-kanale, Alkanone (und Carbonsäuren)

Nomenklatur der Stoffklas-sen und funktionellen Gruppen

Eigenschaften und Ver-wendungen

isomerie und Positionsisomerie) am Bei-spiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)

erläutern ausgewählte Eigenschaften orga-nischer Verbindungen mit Wechsel-wirkungen zwischen den Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3).

beschreiben und visualisieren anhand ge-eigneter Anschauungsmodelle die Struktu-ren organischer Verbindungen (K3).

wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene For-melschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3).

beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüst-isomerie und Positionsisomerie) am Bei-spiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)

Schülerexperimente:

Oxidation von Propanol mit Kupferoxid

Oxidationsfähigkeit von pri-mären, sekundären und tertiä-ren Alkanolen, mit Kupferoxid und mit KMnO4 .

Gruppenarbeit: Darstellung von Isomeren mit Mo-lekülbaukästen. Schülerexperimente im Rahmen eines Lernzirkels zum Thema Carbonsäuren.

Anknüpfung an „Das Parfum“ Wiederholung: Säuren und saure Lö-sungen. kurze Einführung Katalyse

Alkohol im menschlichen Körper Ethanal als Zwischenpro-

dukt der Oxidation Nachweis der Alkanale Biologische Wirkungen des

dokumentieren Experimente in angemesse-ner Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufs). (K1)

Concept-Map zum Arbeitsblatt: Wirkung von Alkohol Schülerexperimente: Fehling- und Tollens-Probe

Wiederholung: Redoxreaktionen Aufstellen von Redoxgleichungen, Oxidationszahlen

Alkohols Berechnung des Blutalko-

holgehaltes Alkotest mit dem Dräger-

röhrchen (fakultativ)

zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Al-kohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2).

fakultativ: Historischer Alkotest fakultativ: Niveaudifferenzierte Aufgabe zum Redoxschema der Alkotest-Reaktion

Vertiefung möglich: Essigsäure- oder Milchsäuregärung.

Künstlicher Wein? a) Aromen des Weins gepanschter Wein Gaschromatographie zum Nachweis der Aromastof-fe

Aufbau und Funktion ei-nes Gaschromatographen

Identifikation der Aroma-stoffe des Weins durch Auswertung von Gas-chromatogrammen

erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entneh-men diesem Informationen zur Identifizie-rung eines Stoffes (E5).

nutzen angeleitet und selbständig che-miespezifische Tabellen und Nachschla-gewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2).

Einführung, z. B „gepanschter Wein“ der Römer Gaschromatographie: Anima-tion Virtueller Gaschromatograph. Arbeitsbblatt: Grundprinzip eines Gaschroma-topraphen: Aufbau und Arbeits-weise Gaschromatogramme von Weinaromen.

Historischer Bezug. Vorbereitung der Diskussion über Vor- und Nachteile künstlicher Aromen.

b) Synthese von Aromastof-fen Estersynthese Vergleich der Löslichkeiten

der Edukte (Alkanol, Car-bonsäure) und Produkte (Ester, Wasser)

Veresterung als unvoll-

ordnen Veresterungsreaktionen dem Reak-tionstyp der Kondensationsreaktion be-gründet zu (UF1). führen qualitative Versuche unter vorgege-bener Fragestellung durch und protokollie-ren die Beobachtungen (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen) (E2, E4).

Experiment (L-Demonstration): Synthese von Essigsäureethyles-ter und Analyse der Produkte. S-Exp.: (arbeitsteilig) Synthese von Aromastoffen (Fruchtestern), Mechanismus der Veresterung unter Säurekatalyse

Fächerübergreifender Aspekt Biolo-gie: Veresterung von Aminosäuren zu Polypeptiden

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ständige Reaktion funktionelle Gruppen Stoffeigenschaften Sruktur-

Eigenschaftsbeziehungen Vor- und Nachteile künstli-cher Aromastoffe: Beurteilung der Verwendung von Aromastoffen, z.B. von künstlichen Aromen in Joghurt oder Käseersatz

stellen anhand von Strukturformeln Vermu-tungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experi-mente zur Überprüfung vor (E3).

beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaf-ten wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2).

erklären an Verbindungen aus den Stoff-klassen der Alkane und Alkene das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).

analysieren Aussagen zu Produkten der or-ganischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachver-halt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4). zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Al-kohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2).

Gruppenarbeit: Darstellung der Edukte und Pro-dukte der Estersynthese mit Mole-külbaukästen. Diskussion (ggf. „Fishbowl“): Vor- und Nachteile künstlicher Obstaromen in Joghurt, künstli-cher Käseersatz auf Pizza, etc..

Eigenschaften, Strukturen und Verwendungen organi-scher Stoffe (Abschluss für Reihe, Stoffklasse der Alke-ne, Diskussion)

recherchieren angeleitet und unter vorge-gebenen Fragestellungen die Eigenschaf-ten und Verwendungen ausgewählter Stof-fe und präsentieren die Rechercheergeb-nisse adressatengerecht (K2, K3). beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaf-ten wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2).

Recherche und Präsentation (als Wiki, Poster oder Kurzvor-trag): Eigenschaften und Verwendung organischer Stoffe. Schülerexperimente zum Ge-ruchssinn

Bei den Ausarbeitungen soll die Viel-falt der Verwendungsmöglichkeiten von organischen Stoffen unter Bezug-nahme auf deren funktionelle Grup-pen und Stoffeigenschaften darge-stellt werden. Mögliche Themen: Ester als Lösemittel für Klebstoffe und Lacke. Aromastoffe (Aldehyde und Alkoho-le) und Riechvorgang; Carbonsäuren: Antioxidantien (Kon-servierungsstoffe) wurden bereits im Stationenlernen behandelt Weinaromen: Abhängigkeit von Reb-sorte oder Anbaugebiet. Terpene (Alkene) als sekundäre Pflanzenstoffe ggf. Projekt „Aromastoffe“

Fakultativ: Herstellung eines Parfums kurz vor Kurswahl! Duftpyramide Duftkreis Extraktionsverfahren

führen qualitative Versuche unter vorgege-bener Fragestellung durch und protokollie-ren die Beobachtungen (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen) (E2, E4).

Filmausschnitt: „Das Parfum“ Schülerexperimente zur Extrakti-on von Aromastoffen, z. B. Was-serdampfdestillation, Extraktion

Diagnose von Schülerkonzepten:

Eingangsdiagnose (Selbsteinschätzungsbogen), Versuchsprotokolle (bewertet, Raster)

Leistungsbewertung:

Protokolle, Präsentationen, schriftliche Übungen

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Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen 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, da- raus qualitative und quan-

titative Zusammenhänge ab- leiten und diese in Form einfacher funktionaler Be-ziehungen 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

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Gleichgewichtsreaktionen

Zeitbedarf: 18 Std. a 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 – Wiedergabe UF3 – Systematisierung E3 – Hypothesen E5 – Auswertung K1 – Dokumentation

Basiskonzepte: Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkungen

Einführung des chemischen Gleichgewichts über Vereste-rung (UV I) Kalkentfernung

- Reaktion von Kalk mit Säuren

- Beobachtungen eines Reaktionsverlaufs

- Reaktionsgeschwindig-keit berechnen

führen einfache qualitative Experimente durch und werten diese aus planen quantitative Versuche (u.a. zur Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumen-tieren die Ergebnisse (E2, E4). stellen für Reaktionen zur Untersu-chung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1).

Brainstorming: Kalkentfernung im Haushalt (Rückgriff auf Lernzirkel Carbonsäuren) Schülerversuch: Entfernung von Kalk mit Säuren Ideen zur Untersuchung des zeitli-chen Verlaufs Schülerexperiment: Planung, Durchführung und Auswer-tung eines entsprechenden Versuchs (z.B. Auffangen des Gases), Thiosul-fat-Uhr (Haus)aufgabe: Ermittlung von Reak-tionsgeschwindigkeiten an einem Bei-

Wiederholung des Stoffmen-genbegriffs Die Schülerinnen berechnen die Reaktionsgeschwindig-keiten für verschiedene Zeit-intervalle im Verlauf der Re-aktion

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erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Ge-schwindigkeit und definieren die Reak-tionsgeschwindigkeit als Differenzen-quotienten c/t (UF1).

spiel

Einfluss auf die Reaktionsge-schwindigkeit

- Einflussmöglichkeiten - Parameter (Konzentrati-

on, Temperatur, Zertei-lungsgrad)

- Kollisionshypothese - Geschwindigkeitsgesetz

für bimolekulare Reakti-on

- RGT-Regel

formulieren Hypothesen zum Einfluss verschiedener Faktoren auf die Reakti-onsgeschwindigkeit und entwickeln 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 chemi-scher Reaktionen auf der Basis einfa-cher Modelle auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie nur für Gase) (E6). beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

Geht das auch schneller? Arbeitsteilige Schülerexperimente: Abhängigkeit der Reaktionsgeschwin-digkeit von der Konzentration, des Zerteilungsgrades und der Tempera-tur (Lerntempoduett: Stoßtheorie, Deu-tung der Einflussmöglichkeiten) Erarbeitung: Einfaches Geschwin-digkeitsgesetz, Vorhersagen Diskussion: RGT-Regel, Ungenauig-keit der Vorhersagen

Experiment: Zink und Salz-säure (ggf. Telekolleg Che-mie) AB Stoßtheorie ggf. Simulation (Telekolleg Chemie) Haber-Bosch-Verfahren als Anwendungsbeispiel

Einfluss der Temperatur - Ergänzung Kollisionshy-

pothese - Aktivierungsenergie - Katalyse

interpretieren ein einfaches Energie-Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3). beschreiben und erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktions-geschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3).

Wiederholung: Energie bei chemi-schen Reaktionen Unterrichtsgespräch: Einführung der Aktivierungsenergie Schülerexperiment: Katalysatoren, z.B. bei der Zersetzung von Wasser-stoffperoxid

NO2/N2O4-Gleichgewicht im Demonstrationsexperiment Haber-Bosch-Verfahren Experimente zur Autokataly-se mit Mangan(II)-oxid

Film: Wilhelm Ostwald und die Katalyse (Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik)

Chemisches Gleichgewicht quantitativ

- Wiederholung Gleich-gewicht

- Hin- und Rückreaktion - Massenwirkungsgesetz - Beispielreaktionen

formulieren für ausgewählte Gleichge-wichtsreaktionen das Massenwirkungs-gesetz (UF3). interpretieren Gleichgewichtskonstan-ten in Bezug auf die Gleichgewichtsla-ge (UF4). dokumentieren Experimente in ange-messener Fachsprache (u.a. zur Unter-suchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislau-fes) ( K1). beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

Arbeitsblatt: Von der Reaktionsge-schwindigkeit zum chemischen Gleichgewicht Lehrervortrag: Einführung des Mas-senwirkungsgesetzes Übungsaufgaben Trainingsaufgabe: Das Eisen-Thiocyanat-Gleichgewicht (mit Schü-lerexperiment) Schülerexperiment: CuCl4-Gleichgewicht und Einflussfaktoren Prinzip von LeChatelier

Rückgriff auf Veresterung

Diagnose von Schülerkonzepten:

Protokolle, Auswertung Trainingsaufgabe

Leistungsbewertung:

Klausur (auch bei UVI!), evtl. schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle

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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 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 fundierten und überzeu-

genden Argumenten begründen bzw. kritisieren (K4). Kompetenzbereich Bewertung: in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit

chemischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen aufzei-gen (B3).

Möglichkeiten und Grenzen chemischer und anwendungsbezogener Problemlö-sungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaf-ten darstellen (B4).

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Stoffkreislauf in der Natur Gleichgewichtsreaktionen

Zeitbedarf: 10 Std. à 45 Minuten, 12 h mehr für GGW

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen

Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht

Sequenzierung inhalt-licher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen ...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Ab-sprachen Didaktisch-methodische An-merkungen

Kohlenstoffdioxid - Eigenschaften - Treibhauseffekt - Anthropogene

Emissionen - Reaktionsglei-

chungen - Umgang mit

Größengleichun-gen

unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treib-hauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1).

Kartenabfrage Begriffe zum Thema Kohlenstoff-dioxid Information Eigenschaften / Treibhauseffekt z.B. Zeitungsartikel Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohle und Treibstoffen (Alkane)

- Aufstellen von Reaktionsgleichungen - Berechnung des gebildeten CO2s

Der Einstieg dient zur Anknüpfung an die Vorkenntnisse aus der SI und anderen Fächern, Rückgriff auf Verbrennung or-ganischer Verbin-dungen Implizite Wiederho-lung: Stoffmenge n, Masse m und molare Masse M, bereits bei Carbonsäuren, MWG

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- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben - weltweite CO2-Emissionen

Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die Ozeane

Verbrennung von Al-kanen und Alkanolen, Nachweisreaktionen

Löslichkeit von CO2 in Wasser

- qualitativ - Bildung einer

sauren Lösung - quantitativ - Unvollständigkeit

der Reaktion - Umkehrbarkeit

führen qualitative Versuche unter vorge-gebener Fragestellung durch und protokol-lieren die Beobachtungen (u.a. zur Unter-suchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4). dokumentieren Experimente in angemes-sener Fachsprache (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen, zur Einstellung einer Gleich-gewichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktio-nen eines natürlichen Kreislaufes) (K1). nutzen angeleitet und selbstständig che-miespezifische Tabellen und Nachschla-gewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2).

Schülerexperiment: Löslichkeit von CO2 in Was-ser (qualitativ) Aufstellen von Reaktionsgleichungen Lehrervortrag: Löslichkeit von CO2 (quantitativ):

- Löslichkeit von CO2 in g/l - Berechnung der zu erwartenden Oxon-

iumionen -Konzentration - Nutzung einer Tabelle zum erwarteten pH-

Wert - Vergleich mit dem tatsächlichen pH-Wert

Ergebnis: Unvollständigkeit der ablaufenden Reaktion Lehrer-Experiment: Löslichkeit von CO2 bei Zu-gabe von Salzsäure bzw. Natronlauge Ergebnis: Umkehrbarkeit / Reversibilität der Reaktion ggf. Schülerexperimente mit Mineralwasser

Wiederholung der Stoffmengenkonzen-tration c Vorgabe einer Tabel-le zum Zusammen-hang von pH-Wert und Oxoniumionen-konzentration

Chemisches Gleich-gewicht

- Definition - Beschreibung auf

Teilchenebene - Modellvorstellun-

gen

erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1).

Lehrervortrag: Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prin-zip vieler chemischer Reaktionen, Definition Arbeitsblatt: Umkehrbare Reaktionen auf Teilchenebene ggf. Simulation Modellexperiment: z.B. Stechheber-Versuch,

Rückgriff auf Vereste-rung

beschreiben und erläutern das chemische Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6).

Kugelspiel Vergleichende Betrachtung: Chemisches Gleichgewicht auf der Teilchenebe-ne, im Modell und in der Realität

Rückgriff auf Experi-mente zum chemi-schen Gleichgewicht

Ozean und Gleichge-wichte

- Aufnahme CO2 - Einfluss der Be-

dingungen der Ozeane auf die Löslichkeit von CO2

- Prinzip von Le Chatelier (bereits bekannt)

- Kreisläufe

formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlen-stoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) (E3). erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmengenänderung), Temperatur-änderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Volu-menänderung) (UF3). formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses anthro-pogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichge-wichten (E1). veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf grafisch oder durch Symbole (K3).

Wiederholung: CO2- Aufnahme in den Meeren Schülerexperimente: Einfluss von Druck und Temperatur auf die Löslichkeit von CO2 ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die Löslichkeit Beeinflussung von chemischen Gleichgewich-ten (Verallgemeinerung) Puzzlemethode: Einfluss von Druck, Temperatur und Konzentration auf Gleichgewichte, Vorhersa-gen Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im Ozean? Partnerarbeit: Physikalische/Biologische Kohlen-stoffpumpe Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des mari-nen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs

Rückgriff auf Prinzip von Le Chatelier Fakultativ: Mögliche Ergän-zungen (auch zur individuellen Förde-rung): - Tropfsteinhöhlen - Kalkkreislauf - Korallen

Klimawandel - Informationen in

den Medien - Möglichkeiten zur

Lösung des CO2-Problems

recherchieren Informationen (u.a. zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedlichen Quellen und strukturie-ren und hinterfragen die Aussagen der In-formationen (K2, K4). beschreiben die Vorläufigkeit der Aussa-gen von Prognosen zum Klimawandel (E7).

Recherche - aktuelle Entwicklungen - Versauerung der Meere - Einfluss auf den Golfstrom/Nordatlantik-

strom Podiumsdiskussion

- Prognosen - Vorschläge zu Reduzierung von Emissio-

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beschreiben und bewerten die gesell-schaftliche Relevanz prognostizierter Fol-gen des anthropogenen Treibhauseffektes (B3). zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidaus-stoßes und der Speicherung des Kohlen-stoffdioxids auf und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente und ethi-sche Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4).

nen - Verwendung von CO2

Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“ aus der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR Weitere Recherchen

Diagnose von Schülerkonzepten:

Lerndiagnose: Stoffmenge und Molare Masse

Leistungsbewertung:

Klausur, Schriftliche Übung zur Beeinflussung von chemischen Gleichgewichten

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 mathema-tischer Form (E6).

an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit naturwis-senschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschreiben (E7).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht

sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fach-texten darstellen (K3).

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

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Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben IV

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Nanochemie des Kohlenstoffs

Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation

Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Sequenzierung inhalt-licher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen ...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Ab-sprachen Didaktisch-methodische An-merkungen

Graphit, Diamant und mehr

- Modifikation - Elektronenpaar-

bindung - Strukturformeln

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmo-delle zur Beschreibung organischer Mole-küle und Kohlenstoffmodifikationen (E6). stellen anhand von Strukturformeln Ver-mutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Expe-rimente zur Überprüfung vor (E3). 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).

1. Test zur Selbsteinschätzung Atombau, Bindungslehre, Kohlenstoffatom, Periodensystem Stationenlernen 2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und Fullere-ne“

Der Einstieg dient zur Angleichung der Kenntnisse zur Bin-dungslehre, ggf. muss Zusatzmateri-al zur Verfügung gestellt werden. Beim Graphit und beim Fulleren wer-den die Grenzen der einfachen Bin-dungsmodelle deut-lich. (Achtung: ohne Hybridisierung)

Nanomaterialien - Nanotechnologie - Neue Materialien - Anwendungen - Risiken

recherchieren angeleitet und unter vorge-gebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnis-se adressatengerecht (K2, K3). stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3). bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4).

1. Recherche zu neuen Materialien aus Kohlen-stoff und Problemen der Nanotechnologie (z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Verbundmaterialien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in Kunststoffen) - Aufbau - Herstellung - Verwendung - Risiken - Besonderheiten 2. Präsentation (Poster, Museumsgang) Die Präsentation ist nicht auf Materialien aus Koh-lenstoff beschränkt.

Unter vorgegebe-nen Rechercheauf-trägen können die Schülerinnen und Schüler selbststän-dig Fragestellungen entwickeln. (Ni-veaudifferenzierung, individuelle Förde-rung) Die Schülerinnen erstellen Lernplaka-te in Gruppen, beim Museumsgang hält jede einen Kurzvor-trag.

Diagnose von Schülerkonzepten:

Selbstevaluationsbogen zur Bindungslehre, bzw. Fragespiel chemische Bindung

Leistungsbewertung:

Präsentation zu Nanomaterialien in Gruppen, bzw. Ergebnisse Stationenlernen

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