Schuleigener Arbeitsplan

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1 Schuleigener Arbeitsplan für den Fachunterricht Chemie in Jahrgang 11 am Gymnasium Am Kattenberge, Buchholz Basierend auf dem niedersächsischen Kerncurriculum für die gymnasiale Oberstufe für das Fach Chemie. laut Beschluss der Fachkonferenz vom gültig ab dem Schuljahr 2018/2019

2 Schulbuch Der Arbeitsplan orientiert sich an der inhaltlichen Themenabfolge des Lehrwerks: R. van Nek (Hg.), R. Schulte-Coerne (Hg.), B. Sieve (Hg.), Chemie heute Einführungsphase Niedersachsen, Westermann, Braunschweig, 2017, ISBN Als Nachschlagewerk ist eingeführt: Das große Tafelwerk interaktiv 2.0 Formelsammlung für Niedersachsen, Cornelsen, Berlin, 2012, ISBN Themenabfolge Schulhalbjahr 1: A. Organisation und Lernvoraussetzungen B. Einführung in die Organische Chemie am Beispiel Biogas C. Alkane: Eigenschaften und Verwendung D. Halogenalkane und ungesättigte Kohlenwasserstoffe Schulhalbjahr 2: E. Alkohole F. Oxidationsprodukte von Alkoholen Die Tabellen auf den Folgeseiten konkretisieren die Inhalte der Themen und ordnen die Kompetenzen aus dem Kerncurriculum zu. Die Angaben zur verstehen sich als Richtwerte und können je nach Leistungsstand der Lerngruppe variieren. Ziele des Unterrichts in Jahrgang 11 (Einführungsphase) Die besondere Aufgabe der Einführungsphase besteht darin, die fachbezogenen Kompetenzen unterschiedlich vorgebildeter Schülerinnen und Schüler zu erweitern, zu festigen und zu vertiefen, damit die Lernenden am Ende der Einführungsphase über diejenigen Kompetenzen verfügen, die die Eingangsvoraussetzung für die Qualifikationsphase darstellen. Damit hat der Unterricht folgende Ziele: Einführung in die Arbeitsweisen der Qualifikationsphase, Einblicke gewähren in das unterschiedliche Vorgehen der Kurse auf grundlegendem und erhöhtem Anforderungsniveau, Entscheidungshilfen geben bei der Fächerwahl in der Qualifikationsphase, neue Kompetenzen erwerben, Kenntnisse fachlich ausdifferenzieren, Lücken schließen, die sich durch unterschiedliche Bildungsgänge ergeben. Klausur Anzahl: 1 pro Halbjahr, : 90 Minuten, Anteil an der Zeugnisnote: 40 %. Die Benotung erfolgt im Punktesystem nach dem Bewertungsmaßstab der schriftlichen Abiturprüfung: ab Prozent Punkte Wettbewerbe Internationale Chemie Olympiade (IChO) Die Aufgaben kommen im Frühling, interessierte Schüler wenden sich bitte an Gd. Jugend forscht (JuFo) JuFo ist jederzeit möglich, interessierte Schüler wenden sich bitte an Mt. und Kompetenzzuordnung In den folgenden Tabellen sind die jeweils dominierenden fachlichen Kompetenzen des Kerncurriculums der inhaltlichen Themenabfolge zugeordnet. Da Kompetenzen eine Zielperspektive für längere Abschnitte des Lernprozesses darstellen (Zitat KC 2017), versteht es sich, dass möglichst alle Kompetenzen im Sinne einer spiralcurricularen Vorgehensweise ständig im Unterricht geübt werden.

3 A. Organisation und Lernvoraussetzungen A-1 Sicherheitsbesprechung, Notentransparenz, Organisation 0,5 DS Besprechung der Operatorenliste Besprechung der Basiskonzepte A-2 Selbsteinschätzung und Aktivierung der Lernvoraussetzungen für den Unterricht in Jg. 11 A-3 Trainingsstunde: Erstellung von Lernzetteln Basiskonzepte als Hilfsmittel bei der Bearbeitung von Aufgaben Umgang mit dem Tafelwerk Bearbeiten von materialgebundenen Aufgabenstellungen Nr. B. Einführung in die Organische Chemie am Beispiel Biogas B-1 Projekt Biogas 0,5 DS Herstellung und Untersuchung von Biogas, Prinzip einer Biogasanlage B Methan ist der Hauptbestandteil von Biogas und Erdgas Kohlenwasserstoffe Qualitative Analyse und Molekülformel von Methan Struktur des Methan-Moleküls Polarität der C-H-Bindung Methan in der Natur Organische Chemie B-3 B-4 Theorie: Atome werden in Molekülen durch Elektronenpaarbindungen verknüpft Bindungen im Methan-Molekül Begriffe: Elektronenwolken, EPA-Modell, bindendes EP, nichtbindendes EP, Atomrumpf, EPB, Strukturformel, Lewis-Schreibweise Edelgasregel und Strukturformel Mehrfachbindungen Raumstruktur von Molekülen Methode: Vom Experiment zur Molekülformel Elementaranalyse von Methan (quantitative Analyse) Bestimmung der molaren Masse ST FK beschreiben die stoffliche Zusammensetzung von Erdöl, Erdgas und Biogas.* ST FK beschreiben, dass ausgewählte organische Verbindungen Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten. ST FK unterscheiden organische und anorganische Stoffe. ST FM führen Experimente zum Nachweis von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen durch. ST K unterscheiden Stoff- und Teilchenebene. ST FK grenzen Molekülverbindungen von Ionenverbindungen ab. ST K diskutieren die Möglichkeiten und Grenzen von Modellen.* CR FK beschreiben die Verbrennung organischer Stoffe als chemische Reaktion.* CR FM führen Experimente zu Verbrennungsreaktionen durch.* CR FM wenden Nachweisreaktionen zu Kohlenstoffdioxid und Wasser an. CR K argumentieren sachgerecht auf Stoff- und Teilchenebene.* CR FK nennen die Definition der Stoffmenge.* CR FK unterscheiden zwischen Stoffportion und Stoffmenge.* CR FK beschreiben den Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen.* CR FM führen stöchiometrische Berechnungen auf der Basis von Reaktionsgleichungen durch.*

4 C. Alkane: Eigenschaften und Verwendung C Erdöl und Erdgas sind fossile Brennstoffe und Rohstoffe Förderung, Aufbereitung und Verwendung vom Erdöl und Erdgas C Alkane bilden eine homologe Reihe Fraktionierte Destillation und Vielfalt der Kohlenwasserstoffe Stoffgruppe Alkane und homologe Reihe Strukturisomerie C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 C Auf den richtigen Kraftstoff kommt es an Ottomotor und Oktanzahl Reforming 1.5 Namen, Modelle und Formeln für Alkan-Moleküle Formeln und Molekülmodelle: Kalottenmodell, Kugel-Stab-Modell, Strukturformel, Keil-Strich-Formel, vereinfachte Strukturformel, Skelettformel Regeln zur Benennung von verzweigten Alkanen 1.6 Stoffeigenschaften der Alkane van der Waals-Wechselwirkungen, temporäre und induzierte Dipole Siedetemperaturen verschiedener (auch isomerer) Alkane Löslichkeit in polaren und unpolaren Stoffen 1.7 Chemie angewandt: Analyse von Alkangemischen Gaschromatografie (Aufbau und Trennprinzip) Auswertung von Gaschromatogrammen 1.8 Alkane sind Brennstoffe Energieerhaltungssatz Enthalpiediagramme Molare Bindungsenthalpien Energiebilanz 1.9 Das Auto verursacht Umweltprobleme 1.10 Treibhausgase führen zur Erderwärmung 1.11 Strategien zur Verringerung von Luftschadstoffen ST K diskutieren die Möglichkeiten und Grenzen von Modellen.* Halbstrukturformel).* ST FK erklären die Strukturisomerie organischer Moleküle.* ST FM leiten aus einer Summenformel Strukturisomere ab.* ST FM wenden die IUPAC-Nomenklatur zur Benennung organischer Moleküle an.* ST K wenden Fachsprache an.* ST FK beschreiben die stoffliche Zusammensetzung von Erdöl, Erdgas und Biogas.* ST FM wenden ihre Kenntnisse zur Stofftrennung auf die fraktionierte Destillation an. ST K erläutern schematische Darstellungen technischer Prozesse. ST R erörtern und bewerten Verfahren zur Nutzung und Verarbeitung von Erdöl, Erdgas und Biogas vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen. ST R erkennen Tätigkeitsfelder im Umfeld der Petrochemie. SE FK erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen: van der Waals-Kräfte, Dipol-Dipol, Wasserstoffbrückenbindungen.* SE FK unterscheiden zwischen Hydrophilie und Lipophilie.* SE FM nutzen Tabellen zu Siedetemperaturen.* SE FM planen Experimente zur Löslichkeit und führen diese durch.* SE FM verwenden geeignete Darstellungen zur Erklärung der Löslichkeit.* SE FM nutzen ihre Kenntnisse zur Erklärung von Siedetemperaturen und Löslichkeiten.* SE K stellen den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaft und Molekülstruktur fachsprachlich dar.* SE FK beschreiben das Prinzip der Gaschromatografie. SE FM erklären das Funktionsprinzip der Gaschromatografie anhand von zwischenmolekularen Wechselwirkungen. SE FM nutzen die Gaschromatografie zur Identifizierung von Stoffen in Stoffgemischen. SE R erkennen die Bedeutung analytischer Verfahren in der Berufswelt. CR FK beschreiben die Verbrennung organischer Stoffe als chemische Reaktion.* CR FM führen Experimente zu Verbrennungsreaktionen durch.* CR K argumentieren sachgerecht auf Stoff- und Teilchenebene.* CR R erkennen die Bedeutung von Verbrennungsreaktionen im Alltag: Verbrennungsmotor, Heizung. CR R erkennen die Bedeutung von Verbrennungsreaktionen für das globale Klima: Treibhauseffekt. CR R vergleichen die Verbrennung fossiler und nachwachsender Rohstoffe im Sinne der Nachhaltigkeit.

5 CR FK nennen die Definition der Stoffmenge.* CR FK unterscheiden zwischen Stoffportion und Stoffmenge.* CR FK beschreiben den Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen.* CR FM führen stöchiometrische Berechnungen auf der Basis von Reaktionsgleichungen durch.* CR FM berechnen exemplarisch die Kohlenstoffdioxidproduktion von Verbrennungsreaktionen.* CR R reflektieren den Kohlenstoffdioxidausstoß von Kraftfahrzeugen.* E FK beschreiben, dass sich Stoffe in ihrem Energiegehalt unterscheiden. E FK beschreiben, dass bei Verbrennungsreaktionen Energie mit der Umgebung ausgetauscht wird und neue Stoffe mit einem niedrigeren Energiegehalt entstehen. E FM beschreiben die Energieübertragung bei Verbrennungsmotoren. E FM stellen den Energiegehalt von Edukten und Produkten in einem qualitativen Energiediagramm dar.* E K differenzieren Alltags- und Fachsprache.* E R reflektieren den Begriff der Energieentwertung bei Verbrennungsreaktionen. Nr. D. Halogenalkane und ungesättigte Kohlenwasserstoffe D Alkane reagieren mit Halogenen bei Belichtung 3 DS Radikalische Substitution von Halogenen an Alkanen (inkl. Mechanismus) D-2 3 DS 1.13 Halogenalkane Segen und Fluch Nomenklatur, Eigenschaften und Verwendung von Halogenalkanen 1.14 Durch Cracken werden Moleküle geknackt Kraftstoffe durch Cracken 1.15 Alkene und Alkine sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe Homologe Reihe der Alkene und Alkine Struktur von Alkenen und Alkinen cis-trans-isomerie Addition von Brom als Nachweis für Mehrfachbindungen ST FK unterscheiden Einfach- und Mehrfachbindungen. Halbstrukturformel).* ST R erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz von organischen Verbindungen in ihrer Lebenswelt. CR FK beschreiben das Cracken als Verfahren zur Herstellung von kurzkettigen und ungesättigten Kohlenwasserstoffen. CR FM erschließen sich den Crack-Vorgang auf der Teilchenebene anhand von Modellen. CR R erkennen die Bedeutung des Crack-Verfahrens für die petrochemische Industrie.

6 E. Alkohole E-1 Lernvoraussetzungen Projekt: Vom Fruchtsaft zum Fruchtwein Alkoholische Gärung und Destillation E Ethanol ist der bekannteste Alkohol Struktur des Ethanol-Moleküls Hydroxy-Gruppe und Polarität E Ethanol Genussmittel oder Gift? E-4 E Alkanole bilden eine homologe Reihe Homologe Reihe der Alkanole Nomenklatur und Isomerie primäre, sekundäre und tertiäre Akanole 2.4 Alkohol-Moleküle können mehrere OH-Gruppen tragen mehrwertige Alkohole Theorie: Dipol-Moleküle und Wasserstoffbrücken E Eigenschaften von Alkanolen Siedetemperaturen und Löslichkeit von Alkoholen Emulgatoren E Chemie angewandt: Bier brauen ST K diskutieren die Möglichkeiten und Grenzen von Anschauungsmodellen.* Halbstrukturformel.* ST R erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz von organischen Verbindungen in ihrer Lebenswelt.* ST FK erklären die Strukturisomerie organischer Moleküle.* ST FK unterscheiden zwischen primären, sekundären und tertiären Kohlenstoffatomen. ST FM leiten aus einer Summenformel Strukturisomere ab.* ST FM wenden die IUPAC-Nomenklatur zur Benennung organischer Moleküle an.* ST K wenden Fachsprache an.* SE FK erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen: van der Waals-Kräfte, Dipol-Dipol, Wasserstoffbrückenbindungen.* SE FK unterscheiden zwischen Hydrophilie und Lipophilie.* SE FM nutzen Tabellen zu Siedetemperaturen.* SE FM planen Experimente zur Löslichkeit und führen diese durch.* SE FM verwenden geeignete Darstellungen zur Erklärung der Löslichkeit.* SE FM nutzen ihre Kenntnisse zur Erklärung von Siedetemperaturen und Löslichkeiten.* SE K stellen den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaft und Molekülstruktur fachsprachlich dar.* SE R.. nutzen ihre Erkenntnisse zu zwischenmolekularen Wechselwirkungen zur Erklärung von Phänomenen in ihrer Lebenswelt.

7 F. Oxidationsprodukte von Alkoholen F Alkohol-Moleküle lassen sich oxidieren Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone Nachweis von Aldehyden Verwendung von Carbonylverbindungen F-2 F Redoxreaktionen und Oxidationszahlen Ermittlung von Oxidationszahlen Redoxreaktionen bei organischen Molekülen 2.9 Carbonsäuren sind organische Säuren Biotechnische Herstellung von Essig Alkansäuren und Carbonsäuren Carboxy-Gruppe 2.10 Struktur und Eigenschaften von Alkansäuren Siedetemperaturen und Löslichkeit 2.11 Chemie angewandt: Organische Säuren in Lebensmitteln Dicarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Aminosäuren Übersicht: Gehaltsangaben für Lösungen F-4 F-5 F-6 F-7 Projekt: Säuren in Lebensmitteln 2.12 Mit der Titration lassen sich Konzentrationen bestimmen Prinzip, Durchführung und Auswertung einer Säure-Base-Titration F Ester sind Produkte aus Alkoholen und Säuren Veresterung, Nomenklatur, Eigenschaften F Chemie angewandt: Biokraftstoffe in der Diskussion ST K diskutieren die Möglichkeiten und Grenzen von Anschauungsmodellen.* Halbstrukturformel.* ST R erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz von organischen Verbindungen in ihrer Lebenswelt.* SE FK erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen: van der Waals-Kräfte, Dipol-Dipol, Wasserstoffbrückenbindungen.* SE FK unterscheiden zwischen Hydrophilie und Lipophilie.* SE FM nutzen Tabellen zu Siedetemperaturen.* SE FM planen Experimente zur Löslichkeit und führen diese durch.* SE FM verwenden geeignete Darstellungen zur Erklärung der Löslichkeit.* SE FM nutzen ihre Kenntnisse zur Erklärung von Siedetemperaturen und Löslichkeiten.* SE K stellen den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaft und Molekülstruktur fachsprachlich dar.* SE R.. nutzen ihre Erkenntnisse zu zwischenmolekularen Wechselwirkungen zur Erklärung von Phänomenen in ihrer Lebenswelt. CR FK beschreiben die Oxidierbarkeit primärer, sekundärer und tertiärer Alkanole. CR FK benennen die Oxidationsprodukte der Alkanole: Alkanale, Alkanone, Alkansäuren. CR FK benennen die funktionellen Gruppen: Hydroxy-, Carbonyl-(Aldehyd-, Keto-), Carboxy-Gruppe. CR FM führen Experimente zur Oxidation von Alkanolen durch. CR FM stellen die Reaktionsgleichungen zur Oxidation von Alkanolen mit Kupferoxid auf. CR FM stellen Redoxreaktionen mit Molekülverbindungen mithilfe der formalen Größe der Oxidationszahl dar. CR K beschreiben die Elektronenübertragung anhand der veränderten Oxidationszahlen. CR R reflektieren, dass Methanol und Ethanol als Zellgifte wirken. CR R wenden ihre Kenntnisse über die Oxidation von Ethanol auf physiologische Prozesse an: Alkoholabbau im Körper, Herstellung von Essigsäure. E FK beschreiben die schrittweise Oxidation der Alkanole als energetisch mehrstufigen Prozess. E FM stellen den Energiegehalt von Edukten und Produkten in einem qualitativen Energiediagramm dar.* E K differenzieren Alltags- und Fachsprache.*