Chemie. Schulinternes Curriculum zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe. Einführungsphase und Qualifikationsphase. (Stand:

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1 Schulinternes Curriculum zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe Chemie Einführungsphase und Qualifikationsphase Silverberg-Gymnasium Bedburg Eichendorffstraße Bedburg (Stand: )

2 Inhalt Seite 1 Die Fachgruppe Chemie am Silverberg-Gymnasium 3 2 Entscheidungen zum Unterricht Unterrichtsvorhaben Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Lehr- und Lernmittel 82 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 83 4 Qualitätssicherung und Evaluation 84 2

3 1 Die Fachgruppe Chemie am Silverberg-Gymnasium Die Lehrerbesetzung der Schule ermöglicht einen ordnungsgemäßen Fachunterricht in der Sekundarstufe I sowie einen Wahlpflichtkurs mit naturwissenschaftlichem Schwerpunkt. In der Sekundarstufe I wird in den Jahrgangsstufen 7,8, und 9 Chemie im Umfang der vorgesehenen 6 Wochenstunden laut Stundentafel erteilt. In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 120 Schülerinnen und Schüler pro Stufe. Das Fach Chemie ist in der Regel in der Einführungsphase mit 2 Grundkursen, in der Qualifikationsphase je Jahrgangsstufe mit 1 Grundkurs und 1 Leistungskurs als Koopkurs vertreten. In der Schule sind die Unterrichtseinheiten als Doppelstunden oder als Einzelstunden à 45 Minuten organisiert, in der Oberstufe gibt es im Grundkurs 1 Doppel- und 1 Einzelstunde, im Leistungskurs 2 Doppelstunden und 1 Einzelstunde wöchentlich. Dem Fach Chemie stehen 2 Fachräume zur Verfügung, von denen in einem Raum auch in Schülerübungen experimentell gearbeitet werden kann. Die Ausstattung der Chemiesammlung mit Geräten und Materialien für Demonstrations- und für Schülerexperimente ist angemessen, die vom Schulträger darüber hinaus bereitgestellten Mittel reichen für das Erforderliche aus. 2 Entscheidungen zum Unterricht 2.1 Unterrichtsvorhaben Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans bei den Lernenden auszubilden und zu entwickeln. Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichtsund der Konkretisierungsebene. Im Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben (Kapitel 2.1.1) wird die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Ka- 3

4 tegorie Kompetenzen an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene konkretisierter Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.b. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75 % wurden für die Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1 ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 150 und für Q2 90 Unterrichtsstunden zugrunde gelegt.) Während der Fachkonferenzbeschluss zum Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppenübertritten und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausweisung konkretisierter Unterrichtsvorhaben (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktischmethodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden. 4

5 2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe Kontext: Neue Materialien aus Kohlenstoff UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs Organische und anorganische Kohlstoffverbindungen Unterrichtsvorhaben II: Organische Stoffe in Natur und Technik Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff 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. 14 Std. à 45min Zeitbedarf: ca. 32 Std. à 45 min Unterrichtsvorhaben III: Reaktionsgeschwindigkeit und chem. Gleichgewicht Kontext: Auf die Geschwindigkeit kommt es an E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Reaktionsgeschwindigkeit Gleichgewichtsreaktionen Unterrichtsvorhaben IV: Kohlenstoffkreislauf und Klima Kontext: Vom Autoabgas zur Versauerung des Meeres UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 min Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 min Summe Einführungsphase: 86 Stunden

6 Unterrichtsvorhaben I: Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS Unterrichtvorhaben II Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Starke und schwache Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Essigsäure in Lebensmitteln UF1 Wiedergabe E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K1 Dokumentation K2 Recherche Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen, Säurestärke und ph-wert Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen mit einer Säure-Base-Titration über einen Indikator und eine Leitfähigkeitstitration Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon, Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E6 Modelle K2 Recherche B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: Elektrochemie Inhaltlicher Schwerpunkt: Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Mobile Energiequellen Korrosion Zeitbedarf: ca. 42 Stunden à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt Maßgeschneiderte Produkte UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E 4 Untersuchungen und Experimente K3 Präsentation B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege Radikalische, nucleophile Substitution, Veresterung, Verseifung, Eliminierung, elektrophile Addition, Reaktionsfolge Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS: 86 Stunden

7 Unterrichtsvorhaben I: Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Erforschung des Benzols UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K3 Präsentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege, Benzol als aromatisches System und elektrophile Substitution Zwischenmolekulare Wechselwirkungen Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K3 Präsentation B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege Organische Werkstoffe Zeitbedarf: ca. 24 Stunden à 45 Minuten Kontext: Bunte Kleidung UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS: 54 Stunden Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Starke und schwache Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von starken und schwachen Säuren bzw. starken und schwachen Basen in Lebensmitteln und Reinigern UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon Verzinken gegen Rost Elektroautos- Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E1 Probleme und Fragestellungen 7

8 E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K1 Dokumentation B2 Entscheidungen E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente K2 Recherche B1 Kriterien Inhaltsfelder: Säuren, Basen und analytische Verfahren Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen Titrationsmethoden im Vergleich Zeitbedarf: ca. 36 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Inhaltsfelder: Elektrochemie Inhaltlicher Schwerpunkt: Elektrochemische Gewinnung von Stoffen, Mobile Energiequellen, Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse Korrosion und Korrosionsschutz Zeitbedarf: ca. 62 Stunden à 45 Minuten Kontext: Vom fossien Rohstoff zum Anwendungsprodukt Vom Erdöl zum Superbenzin UF4 Vernetzung E4 Untersuchungen und Experimente K2 Recherche K3 Präsentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Organische Verbindungen und Reaktionswege (radikalische Substitution, nucleophile Substition, Veresterung und Verseifung, Eliminierung, elektrophile Addition Reaktionsabläufe Zeitbedarf: ca. 28 Stunden à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS: 126 Stunden 8

9 Unterrichtsvorhaben I: Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Vom fossien Rohstoff zum Anwendungsprodukt Vom Erdöl zum Superbenzin UF4 Vernetzung E4 Untersuchungen und Experimente K2 Recherche K3 Präsentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Organische Verbindungen und Reaktionswege (radikalische Substitution, nucleophile Substition, Veresterung und Verseifung, Eliminierung, elektrophile Addition Reaktionsabläufe Zeitbedarf: ca. 34 Stunden à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K3 Präsentation B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege Organische Werkstoffe Kontext: Erforschung des Benzols UF2 Auswahl E3 Hypothesen E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Organische Verbindungen und Reaktionswege Benzol als aromatisches System und elektrophile Erstsubstitution Zwischenmolekulare Wechselwirkungen Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Farbstoffe im Alltag UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle K3 Präsentation K4 Argumentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit Konzentrationsbestiummung durch Lichtabsorbtion Zeitbedarf: ca. 15 Stunden à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 24 Stunden à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS: 84 Stunden 9

10 2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I Kontext: Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe Erscheinungsformen des Kohlenstoffs und neue Materialien Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft Umgang mit Fachwissen: beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4), 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 und 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). Erkenntnisgewinnung: nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6), erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7). Kommunikation: beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), 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). Bewertung: bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4). Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

11 2.1. Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I Kontext: Neue Materialien aus Kohlenstoff Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Nanochemie des Kohlenstoffs UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation Zeitbedarf: 14 Std. à 45 Minuten Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Nanochemie des Kohlenstoffs Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen Kontext: Neue Materialien aus Kohlenstoff Basiskonzept Struktur- Eigenschaft Stoffklassen: Alkane, Alkene, Homologe Reihen und Isomerie Bindungen und zwischenmolekulare Wechselwirkungen Modifikationen des Kohlenstoffs Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... Umgang mit Fachwissen: beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4), 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 und 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). Erkenntnisgewinnung: nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6), Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft Lehrmittel/ Materialien/ Methoden 1 Einstiegsseite: Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe 1.1 Kohlenstoff ein vielseitiges Element Vielfalt durch Kohlenstoffatome Das Element Kohlenstoff 1.2 Riesenmoleküle aus Kohlenstoffatomen Graphit Diamant 1.3 Neue Materialien aus Kohlenstoff Fullerene, Nanotubes, Graphen, Carbonfasern 1.4 Exkurs Nanopartikel sind weitverbreitet Nanopartikel in Sonnencreme Kohlenwasserstoffe 1.6 Methan Struktur und Eigenschaften 1.7 Die Alkane eine homologe Reihe Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkungen Aufriss der Thematik über Bilder des Schülerbuchs und Stoffproben der Sammlung Wiederholung Atombau und Periodensystem Wiederholung Elektronenpaarbindung Elektrische Leitfähigkeit Graphit Einsatz der Gittermodelle der Sammlung Einige Chancen und Risiken der Nanopartikel werden aufgezeigt und bewertet. Vertiefend müssen die zwischenmolekularen Kräfte betrachtet werden, hier sind Unterstützungen durch die Lehrkraft notwendig. Es werden die Molekülbaukästen der Sammlung eingesetzt. Beim Benzolmolekül wird hervorgehoben, dass das be- 11

12 erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7). Kommunikation: beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), 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). Bewertung: bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4). 1.8 Eigenschaften der Alkane 1.9 Impulse Lernzirkel: Alkane 1.10 Ethen ein Alken Homologe Reihe, C=C-Doppelbindung, Additionsreaktion (E-Z-Isomerie) 1.11 Exkurs Die Vielfalt der Kohlenwasserstoffe Alkane, Alkene, Alkine, cyclische Kohlenwasserstoff, Benzol 1.12 Durchblick Zusammenfassung und Übung kannte Bindungsmodell nicht ausreicht, den Aufbau des Moleküls angemessen darzustellen. Wünschenswert ist die Anfertigung einer Concept-Map zur Thematik Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe.

13 2.2 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft, Basiskonzept Donator - Akzeptor Die Schülerinnen und Schüler können Umgang mit Fachwissen: beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (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 Alkane und 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), erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2), ordnen Veresterungsreaktionen dem Reaktionstyp der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1). Erkenntnisgewinnung: stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3), beschreiben Beobachtungen von Experimenten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator-Akzeptor-Prinzips (E2, E6), erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entnehmen diesem Informationen zur Identifizierung eines Stoffes (E5). Kommunikation: 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), 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 Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (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), recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3). Bewertung: 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). Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen 13

14 Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: ca. 32 Std. à 45 Minuten

15 2.2 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: 32 Std. a 45 Minuten UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B2 Entscheidungen inhaltli- Sequenzierung cher Aspekte Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen Kontexte: Vom Alkohol zum Aromastoff Basiskonzept Struktur-Eigenschaft Stoffklassen und ihre funktionellen Gruppen: Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester Homologe Reihen und Isomerie Bindungen und zwischenmolekulare Wechselwirkungen Basiskonzept Donator-Akzeptor Oxidationsreihe der Alkohole Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... Umgang mit Fachwissen: beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (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 Alkane und 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), erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen 2 Einstiegsseite: Organische Stoffe in Natur und Technik 2.1 Vom Alkohol zum Aromastoff Alkohole 2.2 Die Herstellung von Alkohol Alkoholische Gärung, Destillation 2.3 Praktikum Alkoholische Gärung 2.4 Der Aufbau des Ethanolmoleküls Hydroxy-Gruppe 2.5 Die homologe Reihe der Alkanole homologe Reihe, systematische Nomenklatur, Strukturisomerie, Unterscheidung primärer, sekundärer und tertiärer Alkanole 2.6 Eigenschaften und Verwendung von Alkanolen Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Struktur-Eigenschaft Basiskonzept Donator-Akzeptor Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische kungen Anmer- Aufriss der Thematik über Bilder des Schülerbuchs und Stoffproben der Sammlung Vergärung von Fruchtsäften und Versuch zur Bedeutung der Hefe durchführen. Kursmitglieder arbeiten Da das Ethanolmolekül bereits in der Sek. I in der Regel ausführlich behandelt worden ist, gilt es, die funktionelle Gruppe in den Mittelpunkt zu rücken. Kursmitglieder selbstständig mit der homologen Reihe der Alkanole und den Eigenschaften und der Verwendung der Alkanole auseinander. Die Lehrkraft unterstützt individuell die einzelnen Lernenden insbesondere in der Auseinandersetzung mit den zwischenmolekularen Kräften Das Kapitel Alkoholgenuss Alkoholmissbrauch ist intensiv zu behandeln. Hier sind insbesondere Kursmitglieder, die gerade eine Fahrschule be- 15

16 Oxidationszahlen zu (UF2), ordnen Veresterungsreaktionen dem Reaktionstyp der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1). Erkenntnisgewinnung: stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3), beschreiben Beobachtungen von Experimenten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator- Akzeptor-Prinzips (E2, E6), erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entnehmen diesem Informationen zur Identifizierung eines Stoffes (E5). Kommunikation: 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), 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 Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (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), recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3). Bewertung: Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte 2.7 Exkurs Mehrwertige Alkohole 2.8 Exkurs Herstellung von Alkoholen in der Technik 2.9 Impulse Lernzirkel Alkohole 2.10 Alkoholgenuss Alkoholmissbrauch Volumenkonzentration, Massenanteil 2.11 Alkohol im Blut und Gaschromatografie Grundlagen beschränkt auf die unterschiedliche Wanderung durch die mobile Phase, Auswertung eines Chromatogramms Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren 2.13 Oxidationszahlen und Redoxgleichungen Oxidation als Abgabe von Elektronen, Erhöhung der Oxidationszahl, Reduktion als Aufnahme von Elektronen, Erniedrigung der Oxidationzahl; Regeln zur Ermittlung einer Oxidationszahl 2.14 Oxidation von Alkoholen primäre, sekundäre, tertiäre Alkohole, Carbonyl-Gruppe, Carboxy-Gruppe 2.15 Praktikum Gewinnung eines Aromastoffs Wasserdampfdestillation, Extraktion 2.16 Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren im Überblick Funktionelle Gruppen, homologe Reihen 2.17 Wichtige Aldehyde und Ketone Eigenschaften und Verwendung 2.18 Exkurs Die Vielfalt der Kohlenhydrate Funktionelle Gruppen 2.19 Impulse Vom Alkohol zum Katerfrühstück Methanolvergiftung, Nachwirkungen übermäßigen Alkoholgenusses, enzymatische suchen, einzubeziehen. Die genaue Alkoholbestimmung im Blut, aber auch der Nachweis von Doping / Drogen ist ein Anlass, die Gaschromatografie als ein modernes quantitatives Verfahren zu behandeln. Hier ist entweder der schuleigene einfache Gaschromatograf zu nutzen oder ein Film einzusetzen. Anknüpfend an die einfachsten Kenntnisse aus der Sek. I wird auf das Donator-Akzeptor-Prinzip zugegangen. Auch die Bindungstypen Elektronenpaarbindung und Ionenbindung sind einzubinden. Die neuen Definitionen werden im Lehrervortrag vermittelt. Die Lernenden gewinnen Sicherheit durch Übung. Die Aufgaben A1 und A2 sind für alle Lernenden verbindlich. Die Aufgaben A3 und A4 werden zur Differenzierung genutzt, die Lösungen werden Lernenden ausgehändigt. Ausgehend von der Oxidation von Ethanol zu Ethanal, werden Regeln ermittelt; Unterscheidung der Alkanole wird aufgegriffen Kapitel ist von den Lerngruppenmitgliedern selbstständig durchzuarbeiten, die Aufgaben dienen der Überprüfung, keine Differenzierung Acetaldehyd und Aceton sollen den Lerngruppenmitgliedern vertraut sei. An der offenkettigen Strukturformel der Glucose werden die bekannten funktionellen Gruppen aufgezeigt und die gute Wasserlöslichkeit der Glucose erklärt. Anknüpfend an Zeitungsberichte über Erblindungen und Todesfälle im Zusammenhang mit dem Alkoholgenuss auf Klassenfahrten werden die Sachverhalte erklärt. Die Abbildung B1 Industrielle Herstellung von Speiseessig. Ethanol wird durch Essigsäurebakterien mithilfe von Luftsauerstoff zu Essigsäure oxidiert ist exemplarisch und ausführlich durch Lerngruppenmitglieder zu beschreiben und zu erläutern. Eigenschaften von Säuren sind zu wiederholen.

17 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). Oxidation 2.20 Essig und Essigsäure Technische Gewinnung von Essigsäure, funktionelle Gruppe, Eigenschaften und Verwendung, Stoffmengenkonzentration und Massenanteil 2.21 Praktikum Essig im Alltag 2.22 Die homologe Reihe der Alkansäuren Vertiefung funktionelle Gruppen und zwischenmolekulare Kräfte 2.23 Alkansäuren in der Natur und im Alltag 2.27 Praktikum Organische Säuren in Lebensmitteln 2.28 Exkurs Gewinnung von Citronensäure Strukturformel einer Verbindung mit drei Carboxy- und einer Hydroxy-Gruppe, biotechnologische Gewinnung 2.29 Veresterung und Esterspaltung Einführung: Esterbildung, Esterspaltung, Veresterung, Hydrolyse, Kondensationsreaktion, umkehrbare Reaktion, Katalysator 2.30 Praktikum Die Vielfalt der Ester 2.31 Verwendung der Ester 2.32 Aromastoffe im Überblick Vertiefung funktionelle Gruppen, Einteilung der Aromastoffe Menthol Aromastoff in vielen Produkten des Alltags Die Impulse Umrechnung Massenanteil Stoffmengenkonzentration können genutzt werden, quantitative Beziehungen anzusprechen. Der Versuch V2 Bestimmung des Essigsäuregehalts in Essig, Essigreiniger und Essigessenz ist für die Lerngruppen verbindlich. Das Kapitel Die homologe Reihe der Alkansäuren ist verbindlich. Strukturformel der Citronensäure muss adäquat beschrieben und erläutert werden. Knappe Besprechung eines biotechnologischen Verfahrens. Da in der Sek. I die Esterbildung nur kurz angesprochen werden konnte, sollen in der EF 10 die Kondensation und Hydrolyse als umkehrbare Reaktionen gründlich behandelt werden. Die Veresterung und Hydrolyse können von der Umkehrbarkeit einer chemischen Reaktion zur Gleichgewichtsreaktion genutzt werden. 17

18 2.3 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Kontext: Auf die Geschwindigkeit kommt es an Die Schülerinnen und Schüler können Umgang mit Fachwissen: erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzenquotient c/t (UF1), erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), 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 Massenwirkungsgesetz (UF3), interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4), beschreiben und erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3). Erkenntnisgewinnung: interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u.a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5), führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4), planen quantitative Versuche (u.a. zur Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse (E2, E4), formulieren Hypothesen zum Einfluss verschiedener Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Versuche zu deren Überprüfung (E3), erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen auf der Basis einfacher Modelle auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) (E6), interpretieren ein einfaches Energie-Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3), beschreiben und erläutern das chemische Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6). Kommunikation: 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), stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1). Bewertung: beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

19 (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten 19

20 2.3 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III Kontext: Auf die Geschwindigkeit kommt es an Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Reaktionsgeschwindigkeit Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: 30 Std. à 45 Minuten Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Reaktionsgeschwindigkeit Katalysator Gleichgewichtsreaktionen Kontexte: Auf die Geschwindigkeit kommt es an Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Reaktionsgeschwindigkeit Beeinflussung von Gleichgewichtsreaktionen Massenwirkungsgesetz Basiskonzept Energie Aktivierungsenergie Energiediagramm und Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... Umgang mit Fachwissen: erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzenquotient c/t (UF1), erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), 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), formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3), interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4), beschreiben und erläutern den Einfluss eines 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 Lehrmittel/ Materialien/ Methoden 3 Einstiegsseite: Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht 3.1 Geschwindigkeit und Gleichgewicht Momentangeschwindigkeit bei Fahrzeugen, Durchschnittsgeschwindigkeit Reaktionsgeschwindigkeit 3.2 Die Geschwindigkeit von Reaktionen Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzenquotient c/t 3.4 Praktikum Geschwindigkeit von Reaktionen Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration und dem Zerteilungsgrad 3.5 Reaktionsgeschwindigkeit und Konzentration 3.6 Reaktionsgeschwindigkeit und Zerteilungsgrad Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkungen Die Geschwindigkeit wird als neuer Aspekt der Betrachtung einer chemischen Reaktion in den Fokus der Betrachtungen gezogen. Insbesondere der Airbag verdeutlicht den Lernenden die Bedeutung der Geschwindigkeit. Die Reaktion von Magnesium mit Salzsäure wird im Schülerversuch durchgeführt. Die grafische Auswertung der Messwerte ist sorgfältig auszuführen und zu besprechen, Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Oberfläche an. Verbindlich ist nur die Stoßtheorie zur Interpretation der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur. Energie-Reaktionsweg-Diagramm beschrieben und erläutert. Das Diagramm ist in die Chemiemappe zu übertragen.

21 Katalyse Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3). Erkenntnisgewinnung: interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u.a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5), führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4), planen quantitative Versuche (u.a. zur Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse (E2, E4), formulieren Hypothesen zum Einfluss verschiedener Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Versuche zu deren Überprüfung (E3), erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen auf der Basis einfacher Modelle auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) (E6), interpretieren ein einfaches Energie- Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3), beschreiben und erläutern das chemische Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6). Kommunikation: 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), stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1). Bewertung: 3.7 Energieverlauf beim Wechseln eines Bindungspartners Energie-Reaktionsweg-Diagramm, Übergangszustand, Aktivierungsenergie 3.8 Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur Energie-Reaktionsweg-Diagramm, Mindestgeschwindigkeit und Aktivierungsenergie, Übergangszustand 3.9 Praktikum Temperatur und Katalysator 3.10 Katalyse Energiediagramm einer Reaktion ohne und mit Katalysator 3.11 Exkurs Autoabgaskatalysator Chemisches Gleichgewicht 3.13 Chemische Reaktion und Gleichgewichtseinstellung Umkehrbarkeit einer chemischen Reaktion, Chemisches Gleichgewicht, Gleichgewichtsreaktion 3.14 Praktikum Umkehrbarkeit und Gleichgewicht 3.15 Praktikum Gleichgewichtseinstellung im Modell Simulationen und Analogien 3.16 Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts Einfluss einer Konzentrationsänderung, einer Druckänderung, einer Temperaturänderung auf das chemische Gleichgewicht 3.18 Die Ammoniaksynthese in Europa Ammoniakausbeute in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, großtechnischer Prozess 3.19 Exkurs Fritz Haber, ein europäischer Wissenschaftler Lebens- und Berufsstationen 3.20 Das Massenwirkungsgesetz Massenwirkungsausdruck, Gleichgewichtskonstante Kc, Abhängigkeit der Gleichgewichtskonstante von der Temperatur Die Stoßtheorie wird aufgegriffen, der Zusammenhang zwischen der Temperatur, Geschwindigkeit und Aktivierungsenergie betrachtet. Der Autoabgaskatalysator ist verbindlich. Hervorzuheben ist auch, dass dieser Katalysator kein Filter ist. Veresterung und Hydrolyse werden zur Einführung einer Gleichgewichtsreaktion genutzt. Zur Simulation einer Gleichgewichtseinstellung wird entweder das Kugelspiel oder der Stechheberversuch genutzt.. Der Exkurs Ein Modell zum Prinzip von Le Chatelier und Braun verdeutlicht den Lerngruppenmitgliedern die häufig schwierig zu verstehenden Abläufe Störung des Gleichgewichtszustandes durch eine Konzentrationsänderung, eine Druckänderung oder eine Temperaturänderung und die Neueinstellung des Gleichgewichtszustandes. Die Ammoniaksynthese ist nur verbindlich, wenn genügend Zeit verbleibt, den Stickstoffkreislauf zu betrachten. Die interessante Persönlichkeit und das Schicksal Fritz Habers können den Lerngruppenmitgliedern verdeutlichen, dass die Chemie mit Personen und politischen Gegebenheiten eng verknüpft ist. Das Massenwirkungsgesetz kann lehrerzentriert den Lerngruppenmitgliedern nahegebracht werden. Eine intensive quantitative Auseinandersetzung soll erst im Zusammenhang mit der Säure-Base-Theorie in der Q1 vorgenommen werden. 21

22 beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

23 2. 4 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben IV: Kontext: Vom Autoabgas zur Versauerung des Meeres Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie Die Schülerinnen und Schüler können Umgang mit Fachwissen: erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), 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), formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3). Erkenntnisgewinnung: unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1), formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichgewichten (E1), formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlenstoffdioxid- Carbonat-Kreislauf) (E3), beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7). Kommunikation: veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf graphisch oder durch Symbole (K3), recherchieren Informationen (u.a. zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedlichen Quellen und strukturieren und hinterfragen die Aussagen der Informationen (K2, K4). Bewertung: zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und der Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente und ethische Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4). beschreiben und bewerten die gesellschaftliche Relevanz prognostizierter Folgen des anthropogenen Treibhauseffektes (B3). Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten 23

24 2.4 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben IV Kontext: Vom Autoabgas zur Versauerung des Meeres Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Gleichgewichtsreaktionen UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation Zeitbedarf: 10 Std. a 45 Minuten Sequenzierung Aspekte Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur inhaltlicher Kontexte: Vom Autoabgas zur Versauerung des Meeres Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Reaktionsgeschwindigkeit Beeinflussung von Gleichgewichtsreaktionen Massenwirkungsgesetz Stoffkreislauf Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Umgang mit Fachwissen: erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), 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), formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3). Erkenntnisgewinnung: unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1), formulieren Fragestellungen zum Problem des Basiskonzepte: Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkungen 4 Einstiegsseite: Kohlenstoffkreislauf und Klima Kohlenstoffkreislauf 4.1 Der Kreislauf des Kohlenstoffs 4.2 Kohlenstoffoxide und Kohlensäure Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonooxid, Kohlensäure, Oxoniumionen, Hydrogencarbonationen, Carbonationen, unbeständige Säure, Gleichgewicht zwischen gelöstem und gasförmigen Kohlenstoffdioxid 4.3 Carbonate und Hydrogencarbonate Salze der Kohlensäure; Calciumcarbonat und Calciumhydrogencarbonat 4.4 Rund um den Kalk Auflösung und Abscheidung von Kalk, Hartes und Weiches Wasser, Kalkbrennen und Kalklöschen 4.5 Praktikum Kalk und Wasserhärte 4.6 Der Kohlenstoffkreislauf Kohlenstoffspeicher der Erde, geologischer Kohlen- Aufriss der Thematik Der Kohlenstoffkreislauf ist in sehr vereinfachter Form bereits in der Sekundarstufe I behandelt worden. Kenntnisse aus der Sekundarstufe I zu Säuren und Salzen werden aktiviert. Das Kapitel wird genutzt, um Grundlagen aus der Sek. I zu wiederholen und die Stoffe einzuführen, die für die Kohlenstoff-Kreisläufe von Bedeutung sind. Verpflichtend ist die Besprechung der Bildung einer Tropfsteinhöhle. Die Kapitel 4.6 bis 4.8 sollen im arbeitsteiligen Gruppenunterricht behandelt werden. Die Sachverhalte und Experimente werden in Vorträgen vorgestellt. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den Gleichgewichten.

25 Verbleibs und des Einflusses anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichgewichten (E1), formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) (E3), beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7). Kommunikation: veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf graphisch oder durch Symbole (K3), recherchieren Informationen (u.a. zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedlichen Quellen und strukturieren und hinterfragen die Aussagen der Informationen (K2, K4). Bewertung: zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und der Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente und ethische Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4). beschreiben und bewerten die gesellschaftliche Relevanz prognostizierter Folgen des anthropogenen Treibhauseffektes (B3). stoffkreislauf, der biologischer Kohlenstoffkreislauf, globaler Kohlenstoffkreislauf 4.7 Praktikum Versuche mit CO2 Löslichkeit von CO2 in Wasser und Salzwasser, Säurewirkung einer CO2-Lösung 4.8 CO2 und die Versauerung der Meer Speicherung des Kohlenstoffs im Ozean, Ozean als Senke für Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffdioxid und der ph-wert des Meeres, Versauerung des Meeres Atmosphäre und Klima 4.9 Atmosphäre und Klima 4.10 Erdatmosphäre und Treibhauseffekt Natürlicher und anthropogener Treibhauseffekt, Kohlenstoffdioxid und Treibhauseffekt, Auswirkungen des anthropogenen Treibhauseffekts auf das Klima 4.11 Exkurs Landwirtschaft und Böden als Klimafaktoren in Europa 4.12 Erneuerbare Energiequellen 4.13 Speicherung eine Lösung des CO2- Problems? 4.14 Durchblick Zusammenfassung und Übung Die Bilder und Aufgaben werden als Möglichkeit genutzt, den Aufbau der Atmosphäre zu erklären und den Blick für Klimaänderungen zu schärfen. Die Impulse Biotreibstoff pro und contra werden für eine Diskussionsrunde genutzt. An diesem Beispiel lassen sich Widerstände der Bevölkerung in betroffenen Gegenständen gegen technische Lösungen hervorragend diskutieren. 25

26 2.1.3 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase Q1 Grundkurs Unterrichtsvorhaben I Unterrichtsvorhaben I: Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Umgang mit Fachwissen: identifizieren Säuren und Basen in Produkten des Alltags und beschreiben diese mithilfe des Säure-Base-Konzepts von Brønsted (UF1, UF3), interpretieren Protolysen als Gleichgewichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht unter Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3), erläutern die Autoprotolyse und das Ionenprodukt des Wassers (UF1), berechnen ph-werte wässriger Lösungen starker Säuren und starker Basen (UF2), klassifizieren Säuren mithilfe von KS- und pks-werten (UF3), berechnen ph-werte wässriger Lösungen schwacher einprotoniger Säuren mithilfe des Massenwirkungsgesetzes (UF2). Erkenntnisgewinnung: zeigen an Protolysereaktionen auf, wie sich der Säure-Base-Begriff durch das Konzept von Brønsted verändert hat (E6, E7), planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen in Alltagsprodukten bzw. Proben aus der Umwelt angeleitet und selbstständig (E1, E3), erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung über einen Indikator, führen diese zielgerichtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5), beschreiben das Verfahren einer Leitfähigkeitstitration zur Konzentrationsbestimmung von Säuren bzw. Basen in Proben aus Alltagsprodukten oder der Umwelt und werten vorhandene Messdaten aus (E2, E4, E5), machen Vorhersagen zu Säure-Base-Reaktionen anhand von KS- und pks-werten (E3), bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analyseergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aussagekraft (u.a. Nennen und Gewichten von Fehlerquellen) (E4, E5). Kommunikation: stellen eine Säure-Base-Reaktion in einem Funktionsschema dar und erklären daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1, K3), dokumentieren die Ergebnisse einer Leitfähigkeitstitration mithilfe graphischer Darstellungen (K1), erklären fachsprachlich angemessen und mithilfe von Reaktionsgleichungen den Unterschied zwischen einer schwachen und einer starken Säure unter Einbeziehung des Gleichgewichtskonzepts (K3), Bewertung: beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit und das Gefahrenpotenzial von Säuren und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2), bewerten die Qualität von Produkten und Umweltparametern auf der Grundlage von Analyseergebnissen zu Säure-Base-Reaktionen (B1). Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen Zeitbedarf: 30 Std. à 45 Minuten