Schulcurriculum Chemie SEK II
Otto-‐Hahn-‐Gymnasium Springe
Stand: 22.09.2011
Kursthema 11.1: Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz
Bereich 1: Protolysereaktionen in Alltag und Technik Teil 1 Fachinhalte prozessbezogene KB Säure-‐Base-‐Theorie nach Brönsted Reflexion der Entwicklung des Säure/Base-‐Begriffs (BW); Recherche zu Säuren Korrespondierende Säure/Base-‐ und Basen in Alltag, Technik und Umweltbereichen (K), Beurteilung der Verwen-‐ Paare, Ampholyte dung von Säuren und Basen im Alltag und Technik Säure/Base-‐Titration, V: Durchführung von Titrationen zur Konzentrationsbestimmung verschiedener saurer und alkalischer Lösungen (FM), Berechnung der Stoffmengenkonzentrati-‐ on (FM), Bedeutung der Maßanalyse (BW) Protolysereaktionen als GG-‐ Konzentrationsberechnungen mithilfe des Ionenprodukts des Wassers (FM), Zu-‐ Reaktionen, Hydronium-‐Ionen, sammenhang zwischen pH-‐Wert und Konzentration der Hydronium-‐Ionen (FM), Autoprotolyse und pH-‐Wert, pH-‐ Recherche zu pH-‐Wert-‐Angaben im Alltag (K) mit Abschätzung des Gefahrenpo-‐ Skala tenzials von wässrigen Lösungen (BW), V: Messen von pH-‐Werten von Lösungen und Alltagsprodukten (FM), Stärke von Säuren: Ks als Sonder-‐ Formulierung von Protolysegleichungen (FM), form der Gleichgewichtskonstante; V: Experimentelle Bestimmung des pKS-‐Wertes einer einprotonigen Säure aus Bedeutung des pKS-‐Wertes; dem pH-‐Wert (FM), analoges für den pKB-‐Wert Arbeiten mit Tabellenwerken (FM) und nutzen pKs / pKB-‐Werte zur Vorhersage von Säure/Base-‐Reaktionen (FM, K), Zusammenhang zwischen pKS-‐ und pKB-‐Werten Differenzierung von starken und Berechnung der pH-‐Werte starker und schwacher einprotoniger Säuren schwachen Säuren mithilfe der pKs-‐ und pKB-‐Werte; Neutralisationsreaktion als Protoly-‐ se Arbeiten mit Tabellenwerken zur Auswahl geeigneter Indikatoren (FM), V: Durchführung Säure/Base-‐Titration, von Titrationen zur Konzentrationsbestimmung verschiedener saurer und alkalischer Funktion von Säure/Base-‐ Lösungen (FM), Berechnung der Stoffmengenkonzentration (FM), Aufnahme von Titrati-‐ Indikatoren Säure/Base-‐Indikatoren als schwa-‐ onskurven für einprotonige Säuren und qualitative Erklärung des Kurvenverlaufs (FM), quantitative Auswertung zentraler Punkte von Titrationskurven (Äquivalenzpunkt, che Brönsted-‐Säuren bzw. –Basen
Beschreibung von Puffersystemen Interpretation von Puffersystemen als Säure/Base-‐Gleichgewicht
Neutralpunkt, Halbäquivalenzpunkt, Anfangs-‐pH-‐Wert), V: Erstellen von Titrationskurven sowie Präsentation und Diskussion (K), Bedeutung der Maßanalyse (BW) qualitativer Nachweis der Pufferwirkung im Experiment (FM), Recherche zu Puffersystemen in der Umwelt und in biologischen Systemen (K), Ableitung der Bedeutung von Puffersystemen (BW) grafische Ermittlung des Halbäquivalenzpunkts, Formulierung von Protolysegleichge-‐
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wichten (K), Anwendung der Henderson-‐Hasselbalch-‐Gleichung (FM)
Bereich 2: Chemisches Gleichgewicht und Kinetik Fachinhalte prozessbezogene KB Geschwindigkeitsbegriff im Alltag (K, BW) Definition: v = Δc/Δt V: Messung von Reaktionsgeschwindigkeiten (FM); Planen geeigneter Versu-‐ che (FM, BW); Bestimmung von v über c-‐t-‐Diagramme Abhängigkeiten der Reaktionsge-‐ V: Planen und Durchführen geeigneter Versuche (FM, BW) schwindigkeit von Temperatur, Druck, Konzentration und Zerteilungsgrad Umkehrbarkeit als Phänomen, dyna-‐ V: Verknüpfung von Real-‐ und Modellexperimenten (FM), Übertragbarkeit misches Gleichgewicht von Modellversuchen Verschiebung des GG durch Tempera-‐ tur, Druck und Konzentration, An-‐ wendung von Le Chatelier Wirkungsweise von Katalysatoren Recherche zu Katalysatoren in technischen Prozessen; Präsentation der Er-‐ gebnisse (K); Beurteilung der Steuerung chemischer Reaktionen (BW) und der Gleichgewichtsreaktionen in Natur und Technik; Fachsprachliche Umsetzung von Flussdiagrammen technischer Prozesse (K) Gleichgewichtskonstante und Mas-‐ mathematische Formulierung des MWG, Berechnungen mit dem MWG (K senwirkungsgesetz; qualitativer Zu-‐ und GG-‐Konzentration), mathematische Beschreibung von GG-‐ sammenhang K Gleichgewichtslage Beeinflussungen (FM)
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Kursthema 11.2: Redoxreaktionen und Energetik Bereich 1: Elektrochemie in Alltag und Technik Fachinhalte prozessbezogene KB Redoxreaktionen als Elektronenübertra-‐ Historische Entwicklung des Redoxbegriffs (B), gungsreaktion, Redoxpaare V: Planung und Durchführung von Versuchen zur Redox-‐ reihe der Metalle (FM) Oxidationszahlen und deren Veränderung Aufstellen von Redoxgleichungen über Teilgleichungen bei chemischen Reaktionen (K); Aufbau und Funktion galvanischer Zellen, Skizzierung galvanischer Zellen (K), elektrochemische Spannungsreihe, Zelldi-‐ modellhafte Darstellung der elektrochemischen Doppel-‐ agramm schicht (K), V: Planung und Durchführung von Versuchen zur Span-‐ nungsreihe (FM), Messen der Zellspannungen galvani-‐ scher Zellen (FM), Standard-‐Wasserstoffhalbzelle und Stan-‐ Bedeutung der Standardisierung (BW), Arbeiten mit dardpotenzial Standardpotenzialen zur Vorhersage des Reaktionsver-‐ laufs (FM), Berechnung der Zellspannungen unter Stan-‐ dardbedingungen (FM), grafische Darstellung von Potenzialdifferenzen (K) Konzentrationsabhängigkeit des Elektro-‐ Potenzialberechnungen für Metall-‐Halbzellen (FM), denpotenzials Darstellung und Auswertung von Diagrammen zur Kon-‐ zentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials (K) Bau und Funktion von Elektrolysezellen; V: Experimente zur Umkehrbarkeit der Reaktionen in Elektrolyse als Umkehrung der galvani-‐ der galvanischen Zelle (FM); schen Zelle Vergleich Elektrolysezelle, galvanische Zelle (K), Skizzie-‐ rung einer Elektrolysezelle (K), Technische Elektrolysen Recherche und Präsentation zu technischen Anwendun-‐ gen von Elektrolysen (K), Bewertung von Redoxsyste-‐ men in Alltag und Technik (B) Elektrochemische Energieträger (Bau, Recherche und Präsentation zu den elektrochemischen Funktion und Unterschiede von Batterien, Energiequellen (K), Entwicklung von Beurteilungskrite-‐ Akkumulatoren, Brennstoffzellen) rien für technische Systeme (FM), Beurteilung der Ein-‐ satzmöglichkeiten elektrochemischer Energiequellen (BW)
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Schulcurriculum Chemie SEK II Otto-‐Hahn-‐Gymnasium Springe Stand: 22.09.2011 Bereich 2: Was treibt chemische Reaktionen an? Fachinhalte prozessbezogene KB Was ist Energie? Energiebegriff in Alltags-‐. und Fachsprache (K, BW) Energieumwandlung – Energieerhaltung (1. Hauptsatz der Thermodynamik) / Sys-‐ tembegriff Wirkungsgrad Beurteilung der Energieeffizienz (BW) Unterscheidung Enthalpie / Innere Energie V: Kalorimetrische Bestimmung von Reaktionsenthal-‐ pien (FM, BW) Enthalpiediagramme; Aktivierungsenergie Aufstellen und interpretieren von Enthalpiediagram-‐ als Energiedifferenz zwischen Ausgangszu-‐ men (K); Theorie des Übergangszustandes (FM); Dar-‐ stand und Übergangszustand stellen der Katalysatorwirkung im Energiediagramm (K) Von den Standardbildungs-‐enthalpien zur Arbeit mit Tabellenwerken (FM) Reaktionsenthalpie Entropie als Maß für die Unordnung eines Systems Gibbs-‐Helmholtz-‐Gleichung Berechnungen mit der Gibbs-‐Helmholtz-‐Gleichung (FM) zur Vorhersage der Freiwilligkeit einer Reaktion Nicht explizit genannt: Nernst-‐Gleichung für Nichtmetall-‐Halbzellen, Redoxtitration, Zersetzungsspannung, Überspannung, Polarisation, Faraday-‐Gesetze, Korrosi-‐ on, Korrosionsschutz
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Kursthema 12.1: Reaktionen der organischen Chemie Bereich 1: Alkane Fachinhalte Zusammensetzung von Erdöl und Erdgas Unterscheidung anorganischer und orga-‐ nischer Stoffe, Einteilung anorganischer Stoffe in Metalle, Nichtmetalle, Ionen-‐ und Molekülverbindungen Prinzip der Gaschromatografie Wirkungsgrad
prozessbezogene KB Beschreibung der Aufbereitung von Erdöl durch fraktionierte Des-‐ tillation (Erläuterung schematischer Darstellungen technischer Prozesse) (FM, K), Recherche von Verbindungsnamen (K), begrün-‐ dete Zuordnung von Stoffen zu Stoffgruppen (FM) und Nutzung geeigneter Formelschreibweisen (FM, K) V: Nutzung der Gaschromatografie zur Erkennung von Gemischen Beurteilung der Energieeffizienz (BW) Klimawandel und Treibhauseffekt Beurteilung wirtschaftlicher Aspekte und Stoffkreisläufe unter dem Dreieck der Nachhaltigkeit (Ökonomie, Ökologie, Soziales); Beurteilung von Handlungsstrategien (BW); Sensibilisierung für umweltgerechtes Handeln im Alltag Nicht explizit genannt: Cracken, Klimawandel und Treibhauseffekt Bereich 2: -‐ Vielfalt organischer Reaktionen: Vom Alkan zum Aromastoff Fachinhalte prozessbezogene KB Alkane, Alkene: EPA-‐Modell, Konstitution-‐ Erstellen homologer Reihen und Anwenden der IUPAC-‐ sisomerie und cis-‐trans-‐Isomerie; Einfach-‐ Nomenklatur (FM); Nutzung geeigneter Modelle zur Mole-‐ und Mehrfachbindungen küldarstellung (FM); Anwendung des EPA-‐Modells; Diskussi-‐ Erklärung von Stoffeigenschaften mithilfe on der Grenzen von Modellen (K); Bedeutung der eindeuti-‐ der Molekülstruktur sowie der Polarität gen Nomenklatur (Fachsprache) (BW) von Bindungen V: Planung von Experimenten zur Untersuchung von Stoffei-‐ genschaften (FM); fachsprachlich saubere Anwendung der Struktur-‐Eigenschaftsbeziehungen auf die Siedetemperatu-‐ ren und die Löslichkeit (FM, K) Mechanismus der radikalischen Substitu-‐ V: Experimente zur SR-‐Reaktion (FM); Versprachlichung des tion, homolytische Bindungsspaltung, Mechanismus (K); Reflexion der Bedeutung von Reaktions-‐ Radikale, Mehrfachsubstitution, Ozon-‐ mechanismen (BW); Analyse von Texten und Darstellung problematik von Reaktionsmechanismen aus Texten (K); Anwendung der IUPAC-‐Nomenklatur auf Halogenalkane; Aufstellen und Interpretation eines Energiediagramms (FM); Leiten Reaktionsmechanismen aus experimentellen Daten
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ab (FM). Mechanismus der elektrophilen Addition, V: Experimente zur AE-‐Reaktion (FM); Versprachlichung des heterolytische Bindungsspaltung, elektro-‐ Mechanismus (K); Reflexion der Bedeutung von Reaktions-‐ phile Teilchen; Induktionseffekte mechanismen (BW); Analyse von Texten und Darstellung V: Brom als Nachweis für Doppelbindun-‐ von Reaktionsmechanismen aus Texten (K); gen; Eliminierung nur als Reaktionstyp; V: Durchführen von Nachweisreaktionen (FM); Diskussion Konkurrenz zwischen reagierenden Teil-‐ über die Bedeutung von Nachweisen (K), Vorhersage der chen; Regel von Markownikow (Addition entstehenden Produkte in Abhängigkeit von den Reaktions-‐ asymmetrischer Verbindungen) bedingungen (K); Nutzen induktive Effekte zur Erklärung von Reaktionsmechanismen (FM) Molekülstruktur und funktionelle Gruppen Erstellen homologer Reihen und Anwenden der IUPAC-‐ von organischen Sauerstoffverbindungen Nomenklatur (FM); Nutzung geeigneter Modelle zur Mole-‐ (Alkanole, Alkanale, Alkanone, Ether, Car-‐ küldarstellung (FM); Anwendung des EPA-‐Modells; Diskussi-‐ bonsäuren, Ester); Oxidationszahlen; on der Grenzen von Modellen (K); Bedeutung der eindeuti-‐ V: Fehling-‐Probe bei reduzierend wirken-‐ gen Nomenklatur (Fachsprache) (BW) den organischen Stoffen; V: Planung von Experimenten zur Untersuchung von Stoffei-‐ Induktive und mesomere Effekte als Erklä-‐ genschaften (FM); fachsprachlich saubere Anwendung der rung der Säurestärke organischer Säuren. Struktur-‐Eigenschaftsbeziehungen auf die Siedetemperatu-‐ ren und die Löslichkeit (FM, K); Bedeutung funktioneller Gruppen (FM) Beschreiben von Redoxreaktionen anhand organischer Mo-‐ leküle (FM) Nicht explizit genannt: Elementaranalysen (aber in Klasse 10), Molmassenbestimmung, Alkine, Gesetz von Avogadro, ideales Gasgesetz, Orbitalmodell, VB-‐Modell, MO-‐Modell, optische Isomerie, Eliminierung Bereich 3: Aromaten – von Sonnencremes und TNT Fachinhalte prozessbezogene KB Aromatizität, Hückel-‐Regel, Mesomerie, Anwendung des Mesomerie-‐Modells zur Erklärung Grenzstrukturen für das Benzol-‐Molekül des aromatischen Zustandes (FM), Mesomerieenergie des Benzols Darstellung der Mesomerieenergie des Benzols in einem Energiediagramm (K) Diskussion über Grenzen von Modellen (K), Darstel-‐ lung des Syntheseweges einer organischen Verbin-‐ dung (K) Nicht explizit genannt: Elektrophile Substitution an Aromaten, Benzolderivate, Zweitsubstitution
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Kursthema 12.2: Angewandte Chemie Bereich 1: Kunststoffe im Alltag Fachinhalte Einteilung der Kunststoffe (Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere) Recycling von Kunststoffen (thermisch, rohstofflich, werkstofflich) Reaktionen: Polykondensation und radika-‐ lische Polymerisation; Mechanismus der radikalischen Polymerisation; Unterschei-‐ dung reaktiver Teilchen
Bereich 2: Bausteine des Lebens Fachinhalte Klassifizierung von Proteinen, Kohlenhyd-‐ raten und Fetten V: Fehling-‐Probe, Iod-‐Stärke-‐Reaktion Molekülstruktur der Aminosäuren
prozessbezogene KB V: Untersuchungen von Kunststoffen (FM) Recherche von Anwendungsbereichen für Kunststoffe (K) Beurteilung von Kunststoffen im Alltag (BW) Beurteilung des Kunststoffrecyclings unter Einbezie-‐ hung des Dreiecks der Nachhaltigkeit (BW) V: Polykondensation (FM), Darstellung der Struktur-‐ Eigenschaftsbeziehungen bei Makromolekülen (FM); Nutzung geeigneter Modelle zur Veranschaulichung von Reaktionsmechanismen (FM), Beurteilung der Eignung von Modellen (BW), Darstellung des Synthe-‐ seweges einer organischen Verbindung (K)
prozessbezogene KB V: Untersuchung der Eigenschaften ausgewählter Na-‐ turstoffe (FM); V: Nachweis funktioneller Gruppen durch spezifische Nachweisreaktionen (FM), Diskussion der Bedeutung von Nachweisreaktionen (K) fachsprachliche Darstellung des Zusammenhangs zwi-‐ schen Molekülstrukturen und Stoffeigenschaften (K)
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