HINWEISE für die Lehrkraft und Erwartungshorizont

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1 Kultusministerium HINWEISE für die Lehrkraft und Erwartungshorizont Bei der Durchführung und Korrektur der Vergleichsarbeit ist Folgendes zu beachten: - Die reine Bearbeitungszeit beträgt 40 Minuten. - Zugelassene Hilfsmittel sind das an der Schule eingeführte Tafelwerk. - Die im Erwartungshorizont aufgeführten Schülerantworten sind beispielhaft und charakterisieren ein Mindestniveau, welches zur Erteilung der jeweiligen Bewertungseinheit ausreicht. - Die für die einzelnen Teilschritte vorgegebenen Bewertungseinheiten (BE) sollen die Auswertung und Vergleichbarkeit erleichtern. Sie können als Grundlage für eine Bewertung dienen. Die Bewertung soll dabei eine qualitative Einschätzung des erreichten Lernstandes sein. Eine Benotung ist nicht vorgesehen. - Im Auswertungsmaterial ist wie folgt zu verfahren: o richtige Antwort, 2, 3 oder 4 o falsche Antwort 0 o keine Antwort k Seite von 9

2 Erläuterungen zu den Aufgaben der Vergleichsarbeit Chemie 2008 Bei der Erarbeitung der Vergleichsarbeit Chemie in der Klassenstufe 8 wurden durch die Aufgabenkommission folgende Überlegungen, Grundsätze und Erwartungen berücksichtigt: Inhaltsbezug zu den Themen - der Rahmenrichtlinien (999) für die Sekundarschule I im Fach Chemie sowie Ergänzung der Rahmenrichtlinien Sekundarschule Schuljahrgänge 7 0 in Umsetzung der Bildungsstandards für das Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss (2005) - Stoffe und ihre Eigenschaften (Stoffe und Stoffgemische) - Stoffumwandlung - chemische Reaktion (Chemische Reaktion als Stoffumwandlung, Zusammensetzung der Luft, praktisch bedeutsame Oxidationen) - Komplexe Betrachtungen zum Wasser (Wasser - ein lebensnotwendiger Stoff, Reaktion des Wassers mit Nichtmetalloxiden) - der Rahmenrichtlinien Gymnasium (in angepasster Fassung gemäß Achtem Gesetz zur Änderung des Schulgesetzes des Landes Sachsen-Anhalt ( ) Chemie - Stoffe erkennt man an ihren Eigenschaften (Eigenschaften von Stoffen) - Chemische Reaktion (Oxidation von Metallen, Zusammensetzung der Luft als Stoffgemisch, Heimexperiment: Rosten von Eisen) - Wasser ein besonderes Oxid (Wasser als Lösungsmittel und chemische Verbindung) - Nichtmetalle - Nichtmetalloxide Säuren (Saure Lösungen). Inhaltsbezug zu den Beschlüssen der Kultusministerkonferenz, den Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss, Beschluss vom mit - den fachwissenschaftlichen Inhalten (Basiskonzepten) Stoff-Teilchen-Beziehungen, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen, chemische Reaktionen, - den Kompetenzbereichen (Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung). Schwerpunkte der Kompetenzorientierung sind das - Beschreiben von Phänomenen und Zurückführen dieser auf bekannte Zusammenhänge, - Auswerten einfacher Experimente, - Auffinden und Werten von Informationen, - Erkennen von Vernetzungen der Chemie in der Lebenswelt und dem Alltag aus geeigneten Sachverhalten. Berücksichtigung der Anforderungsbereiche Die Anforderungsbereiche sind nicht Ausprägungen oder Niveaustufen einer Kompetenz. Es handelt sich vielmehr um Merkmale von Aufgaben, die verschiedene Schwierigkeitsgrade innerhalb ein und derselben Kompetenz abbilden können. (s. Tabelle und 2) Bei den einzelnen Aufgaben wird dies in folgender Weise deutlich: Durch die Aufgaben und 2 wird das Fachwissen anhand chemischer Phänomene, Begriffe sowie Gesetzmäßigkeiten überprüft. Im Mittelpunkt der Aufgabe 3 steht ein Experiment zur Oxidation von Eisen und in der Aufgabe 4 ein Sachtext zum Wasser in einem Aquarium. Sowohl das Experiment als auch der Sachtext dient zur Informationsbeschaffung über chemische Sachverhalte, die zur Beantwortung von Fragestellungen mit chemischen Kenntnissen genutzt werden. Tabelle 3 gibt Hinweise zum Erwartungshorizont. Seite 2 von 9

3 Tabelle Aufga be Nr. Aufgabenformate Anforderungsbereich/ Erreichbare Punktzahl Ergänzung I/3 II/3 Anforderungen aus dem Bereich Fachwissen Erkennen des Ordnungsprinzips der Stoffe und Anwenden der chemische Zeichensprache Kompetenzen - Vervollständigen das Ordnungsprinzipien der Stoffe (chemische Elemente, chemische Verbindungen) anhand der Stoffklassen Metalle, Nichtmetalle, Oxide, Säuren, Basen und deren Zusammensetzung - Veranschaulichen der chemischen Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und der chemischen Formeln - Verwenden der vorgegebenen Übersicht zur Strukturierung bekannter Stoffklassen 2 Wortklassifikation II/4 III/ Erfassen und Zuordnen von gemeinsamen Oberbegriffen (Laborgeräte, Aggregatzustand, Oxide,...) Kompetenzen - Finden von Beziehungen in Daten und Ziehen von geeigneten Schlussfolgerungen - Beschreiben von Ordnungsprinzipien für Stoffe, z.b. typische Eigenschaften und Zusammensetzung 3 Ergänzungsaufgabe Kurzaufsatzaufgabe Ergänzungsaufgabe I/2 II/2 II/ II/3 III/ Beschreiben der Phänomene bei der Oxidation von Eisen mit Hilfe der experimentellen Untersuchungsmethoden Auswerten von Beobachtungsergebnissen, Beschreiben von Möglichkeiten der Steuerung der Oxidation von Eisen durch Variation des Sauerstoffanteil Kompetenzen - Beschreiben der Beobachtungsergebnisse des Experimentes zur Oxidation von Eisen anhand der Aufgabenstellung - Vergleichen von Luft, Sauerstoff und Stickstoff und ihren typischen Eigenschaften - Beschreiben des Sauerstoffverbrauchs bei der Oxidation als ein charakteristisches Merkmal dieser chemischen Reaktionsart - Erkennen von Fragestellungen, die mit Hilfe chemischer Kenntnisse und durch chemische Experimente zu beantworten sind - Erheben von relevante Daten aus chemischen Experimenten und ziehen der geeigneten Schlussfolgerungen Seite 3 von 9

4 4 Ermitteln von Informationen Zuordnung Kurzantwort Entwickeln eines Experimentes Formulieren von chemischen Gleichungen Kurzantwort Zuordnung I/2 II/ I/ II/ II/ III/ I/ III/2 Nennen und Beschreiben Stoffe mit ihren typischen Eigenschaften Planung eines Experimentes Erstellen der Reaktionsgleichungen für die Reaktion von Kohlendioxid und Wasser, Nennen eines Stoffe der sich in Wasser löst, Erkennen der sauren Eigenschaft von Stoffen und Schließen auf deren Verwendungsmöglichkeit (Gedankenexperimentes) Kompetenzen - Arbeiten mit dem Sachtext und dem Tafelwerk zur Informationsbeschaffung - Auswählen von Informationen anhand der Aufgabenstellungen - Erstellen von Reaktionsgleichungen durch Anwendung der Kenntnisse über die Erhaltung der Atome und die Bildung konstanter Atomzahlenverhältnisse in Verbindungen - Beschreiben einer Möglichkeit zur Überprüfung des ph-wertes - Finden von Beziehungen im Sachtext, diese erklären und geeignete Schlussfolgerungen ziehen - Darstellen von Anwendungsbereichen, in denen chemische Kenntnisse bedeutsam sind Tabelle 2 Aufgabe BE AFB AFB 2 AFB Gesamt 30 8 (27%) 7 (56%) 5 (7%) * Die Zuordnung der Anforderungsbereiche erfolgte bezogen auf den realschulabschlussbezogenen Unterricht. Den Erwartungshorizont betreffend wurden die Aufgaben sowohl an einer Sekundarschule als auch an einem Gymnasium erprobt. Tabelle 3 zeigt eine auf der Grundlage von Expertenwissen generierte Erwartung hinsichtlich der richtigen Beantwortung der einzelnen Aufgaben in den beiden Schulformen. Tabelle 3 Aufgabe Sekundarschule Gymnasium im Durchschnitt viele 2a, b im Durchschnitt fast alle 2c-e einige im Durchschnitt 3 im Durchschnitt im Durchschnitt 4a, b, e im Durchschnitt viele 4c einige im Durchschnitt 4d wenige einige 4f wenige wenige Begriffsklärung: fast alle mehr als 80 % der Schüler, viele 80 % - 60 % der Schüler, im Durchschnitt 60 %- 40 % der Schüler, einige 40 % - 20 % der Schüler, wenige unter 20 % der Schüler Seite 4 von 9

5 . In der Chemie hast du die Stoffe unter anderem in chemische Elemente und Verbindungen eingeteilt. Vervollständige die Übersicht mit Hilfe folgender Angaben: CaO, Säuren, Kohlenstoffdioxid, Metalloxide, Magnesium, HCl, CO 2, NaOH, Nichtmetalle, Mg, Natriumhydroxid, S, Nichtmetalloxide. chemische Elemente chemische Verbindungen Metalle Nichtmetalle Oxide Säure Basen Salze Metalloxide Nichtmetalloxide Magnesium Schwefel Calciumoxid Kohlen- Chlorwasser- Natrium- Natriumdioxid stoffsäure hydroxid chlorid Mg S CaO CO2 HCl NaOH NaCl 2. Von den folgenden Begriffen lassen sich jeweils nur drei einem Oberbegriff zuordnen, der vierte passt nicht dazu. Unterstreiche diesen. a) Reagenzglas, Becherglas, Standzylinder, Spatel (Fachwissen: Glasgeräte) b) fest, gasförmig, kristallin, flüssig (Fachwissen: Aggregatzustände) c) Eisen, Messing, Bronze, Edelstahl (Fachwissen: Reinstoffe, Stoffgemische, hier Legierungen) d) Wasser, Wasserstoff, Zink, Sauerstoff (Fachwissen: Wasser das Oxid des Wasserstoffs) Wasser, Wasserstoff, Zink, Sauerstoff (Fachwissen: Elemente/Verbindungen) oder e) Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid, Magnesiumoxid, Wasser (Fachwissen: Nichtmetalloxide, Metalloxide) Seite 5 von 9

6 3. Folgendes Experiment zum Thema Oxidation wurde von Schülern durchgeführt: Experiment zu Beginn Ergebnis nach einer Woche a) Schreibe ihre Beobachtungsergebnisse auf: Reagenzglas Wasser steigt ins Reagenzglas oder Luft (Volumen) verringert sich Reagenzglas 2 keine Veränderung Reagenzglas 3 keine Veränderung Reagenzglas 4 Wasser steigt ins Reagenzglas oder Sauerstoff(Volumen) verringert sich b) Vergleiche die Reagenzgläser miteinander, bei denen sie Veränderungen festgestellt haben. Im Reagenzglas 4 hat sich im Vergleich zum Reagenzglas das Gasvolumen (Sauerstoff o. Luft) am meisten verringert oder das Wasser steigt im Reagenzglas 4 am höchsten (eventuell schon in Teilaufgabe a beantwortet). c) Notiere jeweils die Ursache für die Experimentierergebnisse. Reagenzglas Eisen und Sauerstoff aus der Luft haben miteinander reagiert Volumenabnahme der Luft (Unterdruck) Wasser steigt Reagenzglas 2 keine Reaktion, da Eisen durch den Lack geschützt ist Reagenzglas 3 keine Reaktion, da kein Sauerstoff vorhanden Reagenzglas 4 Eisen und Sauerstoff reagieren verstärkt, da der Sauerstoffanteil (00%) höher als im Reagenzglas größer Volumenabnahme des Sauerstoffs (größerer Unterdruck) Wasser steigt höher Seite 6 von 9

7 4. Bernd wünscht sich ein Aquarium mit Süßwasserfischen. Er kauft einige Zeitschriften und informiert sich über die Einrichtung und Pflege. Für das Aquarium kann er Leitungswasser verwenden, aber es muss aufbereitet werden. Warum?, denkt er und liest nach: In der Regel füllt man sein Aquarium mit enthält dieses Wasser so gut wie keine Leitungswasser. Das Leitungswasser, welches nützlichen Bakterien. für die Menschen als Trinkwasser dient, soll schmackhaft und möglichst arm an Schadstoffen und Keimen sein. Es hat einen ph-wert von 7 Im Bereich der Süßwasseraquaristik ist Wasser mit dem ph-wert 6,0 bis 6,9 für die meisten bis 8. Gleichzeitig darf es nicht die Fischarten ideal. Um ein optimales Rohrleitungen zerstören. Dieses Leitungswasser Pflanzenwachstum zu erreichen, ist ein enthält in geringen Konzentrationen konstanter Kohlenstoffdioxidgehalt nötig, denn Schwermetalle und Chlor, welches gefährliche Bakterien und Keime abtötet. So kommt es, dass Wasser, welches die Menschen trinken Wasserpflanzen decken ihren Kohlenstoffbedarf daraus. Zusätzlich sollte eine Düngung mit Natriumnitrat und Calciumsulfat erfolgen. Zur können, für die empfindlichen Schleimhäute der richtigen Wasseraufbereitung ist ein Filter Fische schon zu aggressiv ist. Gleichzeitig unumgänglich. a) Nenne fünf im Text aufgeführte chemische Stoffe. Auswahl aus Wasser, Schwermetalle, Chlor, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoff, Natriumnitrat, Calciumsulfat, (Schadstoffe) b) Finde mit Hilfe des Tafelwerkes drei mögliche im Trinkwasser vorkommende Schwermetalle und schreibe sie auf. Hinweis: Die Dichte von Schwermetallen ist größer als 5 g/cm 3. z. B. Blei, Eisen, Quecksilber,... c) Gib den ph-wert des Wassers an, der in einem Süßwasseraquarium vorherrschen sollte. Beschreibe eine Möglichkeit diesen zu überprüfen. ph = 6,0 bis 6,9 (schwach) sauer, z.b. Universalindikator zeigt Farbumschlag nach rot d) Wird der CO 2 -Gehalt im Aquariumwasser erhöht, so sinkt der ph-wert. Formuliere für diesen Sachverhalt die chemischen Gleichungen. (Für Schülerinnen und Schüler an Sekundarschulen sind Wortgleichungen ausreichend.) CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 3 2 H CO 3 e) Viele Stoffe lösen sich im Wasser. Nenne einen Stoff, der diese Eigenschaft besitzt. z. B. Salze, Kohlenstoffdioxid f) Diese Teilaufgabe wird für Gymnasialschülerinnen/- schüler bewertet. Entscheide, welche Stoffe Bernd seinem Wasser zusetzen kann, um den idealen ph-wert für sein Aquarium zu erreichen. Begründe. Zugabe von Säuren bzw. sauren Salzen, Neutralisation Seite 7 von 9

8 Aufgabe gesamt: 6 BE Pfeillinie Fehlende Begriffe von oben nach unten BE...,Magnesium, Mg 2 Nichtmetalle,..., S 3..., Metalloxide,..., CaO 4..., Nichtmetalloxide, Kohlenstoffdioxid, CO 2 5 Säuren,..., HCl 6..., Natriumhydroxid, NaOH Aufgabe 2 gesamt: 5 BE Hinweis: Bei der offenen Teilaufgabe 4 sind beide Lösungsmöglichkeiten zu berücksichtigen. Zu findender Begriff: BE a) Spatel b) kristallin c) Eisen d) Zink oder Wasser e) Magnesiumoxid Aufgabe 3 gesamt: 9 BE a) RG Wasser steigt ins Reagenzglas oder Luft (Volumen) verringert sich RG 2 keine Veränderung RG 3 keine Veränderung RG 4 Wasser steigt ins Reagenzglas oder Sauerstoff (Volumen) verringert sich b) Im Reagenzglas 4 hat sich im Vergleich zum Reagenzglas das Gasvolumen (Sauerstoff o. Luft) am meisten verringert oder das Wasser steigt im Reagenzglas 4am höchsten). (eventuell schon in Teilaufgabe a beantwortet) c) RG Eisen und Sauerstoff aus der Luft haben miteinander reagiert Volumenabnahme (Unterdruck) Wasser steigt RG 2 keine Reaktion, da Eisen durch Lack geschützt ist RG 3 keine Reaktion, da kein Sauerstoff vorhanden RG 4 Eisen und Sauerstoff reagieren verstärkt, da der Sauerstoffanteil (00%) höher als im RG größer Volumenabnahme (größerer Unterdruck) Wasser steigt höher BE Seite 8 von 9

9 Aufgabe 4 gesamt: 0 BE BE a) 3 chemische Stoffe und 2 weitere b) 3 Schwermetalle (Blei, Eisen, Quecksilber... ) c) ph-wert des Wassers Überprüfung mit Beobachtung d) chemische Gleichung chemische Gleichung 2 e) Beispiel f) Zusatz von..., Begründung Gesamt gesamt: 30 BE Aufgabe BE (Gym) BE (Sek) Gesamt Seite 9 von 9