Enseignement secondaire technique

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1 Enseignement secondaire technique Régime technique Division technique générale Cycle moyen Chimie 10TG Nombre de leçons: 3.0 Nombre minimal de devoirs: 2 par trimestre Langue véhiculaire: Allemand I. COURS THEORIQUE Remarque préliminaire: L enseignement de la chimie en 10 e GE comprend à la fois une partie pratique et une partie théorique. Les deux étant étroitement liées, il est conseillé de ne confier cet enseignement qu à un seul titulaire. Klassenaufteilung Aus Sicherheitsgründen (zu große Schülerzahl, Raumgröße, Materialmangel,...) und um die handlungsorientierte Arbeitsweise zu gewährleisten, ist es wichtig die Schülerzahl auf maximal 12 zu beschränken. Hierzu wird empfohlen das raktikum alle 14 Tage während 2 Stunden abwechselnd mit der hysik stattfinden zu lassen, wobei dann die Klasse in zwei Gruppen aufgeteilt wird. A. rogramme: STOFFE, STOFFUMWANDLUNGEN UND ENERGIEBETEILIGUNG Stoffe erkennen und einteilen Gemische/Reinstoffe homogene / heterogene Gemische Experimentelle Ausarbeitung im raktikum Trenntechniken ausführen und Stoffbegriff verdeutlichen. Hinweise auf raxis in Umwelt und Industrie (durch Film, Texte, Dias,Folien oder Besichtigung von Betrieben) Verbindungen, Elemente, Atome chemische Kurzzeichen Modellentwicklung: Atom, kleinstes Teilchen = Baustein von Verbindungen, Elementen, Reinstoffen, Gemischen. Verbindung im Sinne des Teilchenmodells: Unterschied zwischen Verbindung und Gemisch (im raktikum: mit Kugelmodellen arbeiten) Zusammenhang Kugelmodell/Symbol 1/8

2 zwischen Synthese und Analyse unterscheiden endotherme und exotherme Reaktionen erklären Kenneigenschaften von Stoffen (nur im raktikum behandeln) Bestimmung von Schmelzpunkt, Siedepunkt, Löslichkeit Zusammenhang: Eigenschaften und Trennungen. chemische Synthese Synthesen: z.b. Eisensulfid (quantitativ), Magnesiumoxid, Wasser, Aluminiumbromid... (qualitativ) chemische Analyse Elementaranalyse endotherme Reaktionen, exotherme Reaktionen Analysen: z.b. Thermolyse von Zucker, Quecksilberoxid. Elektrolyse von Wasser (quantitativ), Zinkjodid, Kupfersalz... elementare Zusammensetzung des Wassers Ausarbeitung voriger Versuche; Energiebegriff verdeutlichen. Aktivierungsenergie Rolle der Chemie bei der Energiegewinnung und Energieverbrauch bei Stoffherstellungen; Verbrennung von Benzin und Öl erwähnen MODELLDENKEN UND QUANTITATIVES ARBEITEN IN DER CHEMIE Teilchenmodell entwickeln und Atommodell ausarbeiten Massenverhältnisse in Verbindungen und bei Reaktionen erklären. Daraus Daltonsche Atomhypothese ableiten empirische Formeln durch Anwenden der Teilchenmodell Erklärung bestimmter hänomene wie Aggregatzustand, Diffusion... (Beweglichkeit der Teilchen) Gesetz der Erhaltung der Masse Gesetz der konstanten roportionen Gesetz der multiplen roportionen Daltonsche Atomhypothese chemische Symbolsprache Ausarbeitung obengenannter Versuche; genaue mathematische Formulierung der Gesetze Beispiel: A + B AB m(a) + m(b) = m(ab) m(a)/m(b) = k Ableitung der Gesetzmäßigkeiten durch Meßergebnisse (aus raktikum oder Tabellenwerten) Hypothese darlegen Symbolsprache vertiefen Gesetze durch Aufgaben vertiefen 2/8

3 chemischen Zeichen sprache aufstellen Atome / Atomverbände Übersicht von Atomverbänden (Atom- und Molekülgitter, Molekül, Makromolekül) (Anschauungsmaterial) Zusammenhang: Modelldarstellungen Wertigkeit chemische Formel, Bindung und Wertigkeit Formelaufstellung üben (Regeln!) Verhältnisformel (aus prozentualer Zusammensetzung) Formeln binärer Verbindungen Molekülbegriff REAKTIONSGLEICHUNGEN UND IHRE AUSSAGEN Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen Molekülformel (Wertigkeit und Bindungen ) Valenzstrichformel (räumliche Darstellung) ausgehend von Versuchen in Zusammenhang mit Massengesetzen Reaktionsgleichungen aufstellen. Regeln zum Aufstellen der Gleichungen. Edukte, rodukte Beispiele einüben wie Verbrennung von C, S, CH 4, Octan (Benzin). Reaktionen zeigen und auswerten. atomare Masseneinheit + Atommasse definieren atomare Masseneinheit Atommasse relative Atommasse ( aus Tabelle oder SE) Molekülmassen berechnen einfache Reaktionsgleichungen Stoffmengeneinheit und molare Größen definieren und anwenden Berechnungen üben! Molekülmasse Molekülmasse als Summe der Atommassen aller Atome. Aufgaben. Versuche: Masse von Sauerstoff bzw. Wasserstoff in Vakuumglaskolben bestimmen. Mol als Basisgröße aus Molekülmasse ableiten: Dichte von Gasen vergleichen, Avogadrogesetz (gleiche Anzahl Gasteilchen) Avogadrokonstante atomare Masseneinheit u berechnen aus N A und Atommasse; Hinweis auf u = 1/ 12 m A (C) ~m A (H) 3/8

4 molare Masse molares Volumen Einüben durch einfache Berechnungen Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen berechnen OXIDATION UND REDUKTION Eigenschaften der Luft physikalische Eigenschaften von Sauerstoff nennen und Verfahren zur Sauerstoffgewinnung darstellen Oxidation, Oxide, Oxidationsmittel molarer Formelumsatz stöchiometrische Berechnungen Berechnungen aus bekannten Reaktionsgleichungen Stoffumsatz bezogen auf Edukte und rodukte (Verbrauch und Herstellung) Auf Umwelt und Technik hinweisen. Reaktionsenthalpie Entzündungstemperatur bei einer Verbrennung Weitere Entwicklung des Teilchenmodells im Sinne des Energiebegriffs: Aktivierung der Eduktteilchen, Bindungen Energiediagramm: Edukte-Aktivierung- rodukte prozentuale Zusammensetzung der Luft physikalische Eigenschaften von O 2 Gewinnung von O 2 in Labor und Industrie Die anderen Luftbestandteile Oxidation = Sauerstoffaufnahme Oxide = Verbindungen mit Sauerstoff Oxidationsmittel Bedeutung von Oxiden (z.b. Erze) Hinweis für den Einsatz in Industrie, Technik und Haushalt robleme der Luftverschmutzung Ausarbeiten über Versuche: z.b. Verbrennen von hosphor, Verbrennen von Eisen zwischen zwei Kolbenprobern; (Massenzunahme, Volumenabnahme) Eigenschaften angeben Industrie: aus flüssiger Luft (Lindeverfahren) Ausarbeiten über Anschauungsmaterial über Versuche: aus sauerstoffhaltigen Stoffen (Glimmspanprobe) Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase, Ozon (auf Fragen der Schüler eingehen; Aktualität...) Ausarbeiten über Versuche: Verbrennen von Metallen und Nichtmetallen Vorkommen und Verwendung der Oxide (als Erze, Farben...) Nachweis der Nichtmetalloxide (im Hinblick auf Luftschadstoffe) robleme in der Umwelt durch Oxidbildung(Gase, Boden..) Korrosion oder Schutzschicht 4/8

5 Unterscheiden von sauren und alkali-schen Stoffen Entstehung von sauren Lösungen darstellen Formeln von Säuren nennen Entstehung von alkalischen Lösungen darstellen Eigenschaften von Chlorwasserstoffgas und Salzsäure nennen Eigenschaften von Ammoniakgas und Ammoniakwasser nennen Verhalten von Säuren gegenüber Metallen Reaktion zwischen sauren und alkalischen Lösungen erklären Säuren und Basen in Natur, Haushalt und Technik Säure/Base- Indikatoren experimentelle Ausarbeitung: Nachweis von Säuren mit Hilfe von Naturfarbstoffen (z.b. Rotkohl) bei bekannten Stoffen aus Natur, Haushalt und Technik ==> Indikatoren ==> Universalindikator ph-wert und -Skala Farbskala und ph-skala entwickeln (auf Säuren- und Basenstärke hinweisen Reaktion von Nichtmetalloxiden mit Wasser gebräuchliche Säuren Reaktion von Metalloxiden mit Wasser Reaktion von Nichtmetallwasserstoffverbindungen mit Wasser: Chlorwasserstoffgas Salzsäure Ammoniakgas, Ammoniakwasser Reaktion von Säuren mit Metallen und Carbonaten Versuchsreihe mit Nichtmetalloxiden und Wasser Gleichungen, Formeln, Namen, Schreibweise Tabelle der gebräuchlichen Säuren: Formeln und Namen Versuchsreihe: Metalloxide: MgO, CaO...Gleichungen, Formeln, Namen, Schreibweise ==> Begriffe: Lauge, Hydroxid, alkalisch (Seifenlauge ==> Begriff Lauge, alkalisch Hydroxid ==> chemischer Aufbau basisch: als Charakter der Lösung) Versuchsreihe mit HCl (eventuell H 2 S) Springbrunnenversuch kein Metallhydroxid, trotzdem basisch, Springbrunnenversuch ätzende Wirkung von Säuren auf Metalle, auf Salze Gleichungen; Begriffe: Edelmetalle und unedle Metalle Neutralisation Ausarbeitung über Versuch mit HCl + NaOH (verdünnt) Vorstellung der Bürette und ipette Neutralisationsgleichung im Sinne der Entsorgung!!!! Beispiele üben Beispiele zu: Säure + Base Salz + Wasser 5/8

6 Neutralisationsgleichungen nur einfache Beispiele! Das Thema wird in der 11.Klasse vertieft! Namen von Salzen Namen und Formeln gebräuchlicher Salze Gebrauch der Salze Gewinnung von H 2 im Labor und Industrie Energieträger Wasserstoff Ausarbeiten über Versuche: Labor: Säuren auf Metalle, Hinweis auf Elektrolyse des Wassers Industrie: Methan+Wasser, Kohlenstoff+Wasser, Elektrolyse, aus Metallhydriden Hinweise zur Verwendung: umweltfreundliche Verbrennung, Brennstoffzelle angeben; 3 UE physikalische Eigenschaften von H 2 Versuch: Diffusion Reduktion und Reduktionsmittel definieren und rinzip von Oxidation und Reduktion definieren und physikalische Eigenschaften von Wasserstoff nennen und Verfahren für Wasserstoffherstellung Wasserstoffverbindungen von Metallen und Nichtmetallen Reduktion = Sauerstoffabgabe Reduktionsmittel: Einsatz von Reduktionsmitteln (z.b. Gewinnung von Metallen) Redoxreaktionen = Sauerstoffübertragung Nichtmetallwasserstoffe und Metallhydride Reduktion durch Wasserstoff auf Metalloxide Versuche und Gleichungen Metalle und Nichtmetalle als Reduktionsmittel Versuche und Gleichungen Metallurgie Dauer: 15 Doppelstunden (DS) (+ 2 fakultative DS) Gewichtung Hauptkurs / raktikum: 75% / 25% Es gibt verschiedene Arten die Benotung der raktika vorzunehmen. Hier eine Auswahl, wobei es jedoch zu beachten gilt, dass jedem Lehrer freigestellt ist diese oder jene Methode, oder eine Kombination verschiedener Methoden, zu benutzen. während des raktikums beobachtet und benotet der Lehrer verschiedene Verhalten und Vorgehensweisen der Schüler ( Ordnung, Aufbau, Teamwork, Organisationsvermögen, Informationsbeschaffung, exaktes Arbeiten... ) und verrechnet diese praktische Note z.b. mit jener des Arbeitsberichtes. Integration der raktika in die rüfung ( Experimentbeschreibung, graphische und rechnerische Auswertungen von Messergebnissen, Diskussion von Resultaten, Verständnisfragen zum Experiment...) 6/8

7 Durchführung einer praktischen rüfung: im Trimester abgehaltene raktika werden in gleicher oder leicht veränderter Form durchgeführt. (Benotung: praktisches Arbeiten Fertigkeiten der Schüler Versuchsbeobachtungen Versuchsergebnisse Auswertung Schlussfolgerungen,...) usw. B. ROGRAMME Ziel B. Experimentelle Schülerübungen Zeit Einführung ins Laboratorium Stoffe erkennen und einteilen Kenneigenschaften der Stoffe Kenneigenschaften der Stoffe Synthese Gesetz der Erhaltung der Masse Synthese Gesetz der Erhaltung der Masse Reaktionsenthalpie Aktivierungsenergie Vorsichtsmaßnahmen, Verhaltensregeln, Gefahrenhinweise, Abfallbeseitigun, Übungsablauf vom Anfang bis zum Bericht, Vorstellung der geläufigsten Laborgeräte Trennmethoden 1: Zerkleinern, Lösen, Filtrieren, Eindampfen; Hinweise auf industrielle Verfahren Trennmethoden 2: Destillieren eines Gemischs; Siedepunktund Dichtebestimmung; Hinweise auf industrielle Destillationsverfahren Schmelzpunktbestimmung und Identifizierung unbekannter Reinstoffe; Arbeiten mit Bestimmungsbüchern Quantitative Synthese und Reinigung eines Salzes Beispiele: Magnesiumoxid, Zinkjodid, Magnesiumjodid Quantitative Analyse einer Salzlösung (durch Elektrolyse) Entzündungstemperatur, Energie beim Lösungsvorgang, Verbrennungswärme, Neutralisationswärme, Kristallwasser und Energie 4 DS Sauerstoff (fakultativ) Gewinnung über Wasserstoffperoxid Wasserstoff Säuren, Basen, Indikator, ph Neutralisation Quantitative Volumenbestimmung des Wasserstoffgases Gewinnung durch Reaktion von Metall und Säure; Knallgasreaktion; industrielle Wasserstoffherstellungsmethoden Stoffe aus Natur, Haushalt und Technik auf ihr Säure/ Baseverhalten untersuchen Reaktion von Säuren mit Basen quantitativ untersuchen; Bürette, ipette, Indikatoren, eventuell ph-meter Entsorgungsmöglichkeiten für Säuren und Basen Atombau, Licht Versuche zur Lichtemission: Flammenfärbung Computer unterstütztes Erlernen der Chemie Bei folgenden theoretischen Stunden wäre ein zusätzlicher Computerkursus von etwa 15 Stunden dem Schüler äußerst hilfreich: 7/8

8 Modelldenken (Teilchenmodelle in den drei Aggregatzuständen; Aufbau von einfachen Molekülmodellen und Gittermodellen, Erklärung der Reaktionen mit Modellen) (rogramme bspw. CW3, Wchem, Winchem, Unimess) Gesetz von der Erhaltung der Masse und Gesetz der konstanten roportionen (Vertiefung der Formulierungen: m(a) + m(b) = m(ab) bzw. m(a)/m(b) = k) Formeln (Verhältnisformeln aus prozentualer Zusammensetzung weiter einüben) Reaktionsgleichungen (quantitativ berechnen) rogramme bspw. Excel, Unimess (Kappenberg) Manuel(s) obligatoire(s): Elemente Chemie: Bayern 9 Grunwald, Scharf Klett, Ernst, Verlag GmbH ISBN Le programme est valable pour les classes suivantes: 10TG 8/8