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Un­ter­richts­gang

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Zei­chen­er­klä­rung
AB = Ar­beits­blatt Alt = Al­ter­na­ti­ve LB = Lehr­buch LI = Leh­rer­in­for­ma­ti­on
LV = Leh­rer­ver­such P = Prak­ti­kum Std = Ein­zel­stun­den Ü = Übung

 

Std
Un­ter­richts­ver­lauf
Hin­wei­se

1-2

Re­dox­re­ak­tio­nen

Lern­stand­ser­mitt­lung

LV 1: Cu + O 2 und LV 2: Cu + S

E 010 LI (Con­cept Car­toon, Folie)

Wie­der­ho­lung von Fach­be­grif­fen

P: Pla­ti­nen ätzen

Aus­wer­tung  

  • Teil­glei­chun­gen (Oxi­da­ti­on, Re­duk­ti­on)
  • Sum­men­glei­chung (Re­dox­re­ak­ti­on)
  • Re­dox­paa­re
  • Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zip

Ge­ätz­te Pla­ti­nen zei­gen
E 020 LI (Ar­beits­an­wei­sung, Folie)

Was wird oxi­diert? Oxi­da­ti­ons­pro­dukt? Was wird re­du­ziert (Fe 3+ oder Cl - )?

3-4

Not­wen­dig­keit von Oxi­da­ti­ons­zah­len

LV: Schwe­fel und/oder Holz­koh­le auf KNO 3 -Schmel­ze

Aus­wer­tung  

  • Re­dox­glei­chung (1. Lö­sungs­ver­such)
  • Ü:   Oxi­da­ti­ons­zah­len bei an­or­ga­ni­schen und or­ga­ni­schen Ver­bin­dun­gen
  • Ü:  Re­dox­glei­chung (KNO 3 + S) mit Hilfe von Oxi­da­ti­ons­zah­len for­mu­lie­ren

Re­duk­ti­ons­pro­dukt?
Alt 1 LV: Mo­dell­ver­such zur Rauch­gasent­sti­ckung, DeNO x
→ http://​www.​che​mieu​nter​rich​t.​de/​dc2/​abgas/​ab­gas03.​htm

LB oder AB: Re­geln zur Er­mitt­lung von Oxi­da­ti­ons­zah­len, Übungs­bei­spie­le

Alt 2: P + Ü: Oxi­da­ti­on eines pri­mä­ren Al­ko­hols mit Kup­fer(II)-oxid

5-6

Schwie­ri­ge Re­dox­glei­chun­gen

P: Ka­li­um­per­man­ga­nat als Oxi­da­ti­ons­mit­tel

Aus­wer­tung

  • Re­dox­re­ak­ti­on for­mu­lie­ren

→  2 Mög­lich­kei­ten:
a)  Teil­glei­chun­gen, Sum­men­glei­chung
b)  Elek­tro­nen­über­gang bei Re­dox­paa­ren in der Sum­men­glei­chung

  • Rest­li­che Re­dox­glei­chun­gen

Alt 1: Ver­suchs­an­lei­tung im LB: z.B. saure KMnO 4 -Lsg. + FeSO 4 / KI / H 2 O 2 / Ethan­di­säu­re
Alt 2: Re­dox­re­ak­tio­nen in der Pe­tri­scha­le
E 021 AB / E 021 LI

Ein­zel- oder Part­ner­ar­beit

Alt 3: P + Ü: Chlor­rei­ni­ge­run­fall
  E 030 LI (mit Folie und AB)

Ü: Auf­stel­len wei­te­rer Re­dox­glei­chun­gen

Übungs­auf­ga­ben LB

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den: 6


Std

Un­ter­richts­ver­lauf

Hin­wei­se

7

Re­dox­rei­he der Me­tal­le

Er­mitt­lung der Re­dox­rei­he

P: Ag, Cu, Fe, Zn in ent­spre­chen­den Salz­lö­sun­gen

Aus­wer­tung

  • Re­dox­rei­he ab­lei­ten
  • Re­dox­glei­chun­gen
  • LV: Cu in Zn 2+ (aq), Zn in Cu 2+ (aq)

E 040 AB

Ein­zel­ar­beit

Wes­halb fin­det nur in einem Fall eine Re­ak­ti­on statt?
Evtl. Ani­ma­ti­on:
http://​www.​che­mie-​in­ter­ak­tiv.​net/​ff.​htm
(→ “Die Re­ak­ti­on von Eisen in CuSO 4 -Lö­sung“)

(1)

  • En­er­ge­ti­sche Be­grün­dung der Re­dox­rei­he

E 050 LI ( Folie): Ato­mi­sie­rungs-, Io­ni­sie­rungs- und Hy­drata­ti­ons­ener­gi­en von Re­dox­paa­ren
→ Ein­zel- oder Part­ner­ar­beit

8

Ein­ord­nung von H2 in die Re­dox­rei­he

LV oder P : Zn + H 3 O+, Cu + H 3 O +

Aus­wer­tung

  • Er­wei­te­rung der Re­dox­rei­he
  • Re­dox­glei­chung

Ver­suchs­pla­nung: Ex­pe­ri­men­tel­le Vor­ge­hens­wei­se zur Ein­ord­nung von H 2 in obige Re­dox­rei­he

 

Dia­gno­se 1

Dia­gno­se­bo­gen E 100 AB

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den: 8 - 9

Std

Un­ter­richts­ver­lauf

 Hin­wei­se

9-10

Gal­va­ni­sche Zel­len

Ge­schlos­se­ner Strom­kreis

P: Strom durch Re­dox­re­ak­ti­on?

Ent­de­cken las­sen­der Ein­stieg:
E 110 AB / E 110 LI

Ent­de­ckung der gal­va­ni­schen Elek­tri­zi­tät

Leh­rer­vor­trag / GFS / Re­fe­rat / In­ter­net-re­cher­che:
gal­va­nis Frosch­schen­kel­ver­such

11-12

LV: Da­ni­ell-Zelle

  • Elek­tro­nen- und Io­nen­wan­de­rung
  • Auf­ga­ben der Elek­tro­lyt­brü­cke
  • Zell­dia­gramm
  • Zell­re­ak­ti­on
  • Plus- und Mi­nus­pol
  • Anode und Ka­tho­de
  • Po­ten­zi­al­bil­dung in der Halb­zel­le
  • Po­ten­zi­al­dif­fe­renz

Evtl. Ani­ma­ti­on:
http://​www.​che­mie-​in­ter­ak­tiv.​net/​ff.​htm
(→ „Funk­ti­on einer gal­va­ni­schen Zelle“)

Mög­li­che Ver­tie­fung:
P: Zeit­rei­se ins Jahr 1836 (His­to­ri­sches Da­ni­ell-Ele­ment)
E 120 AB / E 120 LI

13-14

Span­nungs­mes­sung an ein­fa­chen gal­va­ni­schen Zel­len

P: Pe­tri­scha­len­ver­such

Aus­wer­tung

  • Zell­span­nun­gen

Bau­an­lei­tung E 130 LI
Ei­gen­stän­di­ge Ver­suchs­pla­nung mit vor­ge­ge­be­nen Ma­te­ria­li­en, ohne Stan­dard­was­ser­stoff­halb­zel­le E 131 AB
Ar­beits­grup­pen stel­len Er­geb­nis­se und Er­kennt­nis­se vor.

LV: Volta`sche Säule

Aus­wer­tung

  • Re­ak­tio­nen am Plus- und Mi­nus­pol
  • Zweck der Rei­hen­schal­tung

Alt 1: GFS E 140 AB
Alt 2: In­ter­net­re­cher­che über die Per­sön­lich­kei­ten Gal­va­ni und Volta
E 150 AB / E 150 LI
Alt 3: „Strom im Mund“
Ex­pe­ri­men­tel­le Haus­auf­ga­be
E 160 AB
oder Ü + P mit ge­stuf­ten Hil­fen
E 161 AB / E 161 LI

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den: 14 - 15

Std

Un­ter­richts­ver­lauf

Hin­wei­se

15-16

Re­dox­po­ten­zia­le

Stan­dard­was­ser­stoff­halb­zel­le
LV: Mes­sung von Stan­dard­po­ten­zia­len

Aus­wer­tung

  • In­er­t­e­lek­tro­den
  • Span­nungs­rei­he

Ü: Be­rech­nung von Zell­span­nun­gen be­lie­bi­ger gal­va­ni­scher Zel­len (bei Stan­dard­be­din­gun­gen)

Zn/Zn 2+ , Cu/Cu 2+ , Ag/Ag + , Fe 2+ /Fe 3+ , 2I - /I 2
Alt: P Span­nungs­mes­sung (Pe­tri­scha­len­ver­su­che)
E 163 AB Ver­suchs­skiz­ze einer Mess­an­ord­nung, mit Stan­dard-was­ser­stoff­halb­zel­le E 163 LI
Alt:  Vir­tu­el­le Ex­pe­ri­men­te:
Ein­ord­nung wei­te­rer Re­dox­paa­re in die Span­nungs­rei­he → /u> < http://​www.​che­mie-​in­ter­ak­tiv.​net/​html_​flash/​redox.​swf

17-18

Vor­her­sa­ge pH-un­ab­hän­gi­ger Re­dox­re­ak­tio­nen

LV: Cl-, Br-, I- + Chlor- oder Brom­was­ser (oder Iod­was­ser) als Be­stä­ti­gungs­ver­su­che

oder P: Cl-, Br-, I- + Chlor

Ü: Rich­tung von Re­dox­re­ak­tio­nen

E 170 LI „Re­dox­rei­he der Ha­lo­ge­ne“
Stan­dard­po­ten­zi­al-Ta­bel­le

Alt: P: E 171 LI (mit AB)

Was re­agiert womit? Bsp.: Fe + Cu 2+ oder Fe 2+ + H 2 oder Cu 2+ + Ag + ?
Übungs­auf­ga­ben LB oder AB

19

Ab­hän­gig­keit der Re­dox­po­ten­zia­le von der Ionen-Kon­zen­tra­ti­on in der Halb­zel­le

  • Vor­stel­len des ex­pe­ri­men­tel­len Vor­ha­bens
  • Hy­po­the­sen­bil­dung
  • Ex­pe­ri­men­tel­le Über­prü­fung

Qua­li­ta­tiv:
LV: H 2 (Pt)/2 H+//Ag + /Ag
Gleich­ge­wichts­ver­schie­bung bei Ver­än­de­rung der Elek­tro­lyt­kon­zen­tra­ti­on (Lö­sungs­druck und Ab­schei­dungs-be­stre­ben)

Ver­dün­nungs­rei­he:
c (Ag + ) = 1 / 0,1 / 0,01 / 0,001 mol∙L -1
An­wen­dung des Prin­zips von Le Chate­lier

(1)

Quan­ti­ta­tiv:
Er­mitt­lung des Pro­por­tio­na­li­täts­fak­tors 0,059 V

  • Als wei­te­re Ver­suchs­aus­wer­tung
  • Fa­kul­ta­tiv, falls nernst­sche Glei­chung be­han­delt wer­den soll

20-22

P : Kon­zen­tra­ti­ons­zel­le in Pe­tri­scha­le

E 180 AB / < E 180 LI
Alt: LV Ag/Ag + -Kon­zen­tra­ti­ons­zel­le

Ver­hal­ten von Me­tal­len ge­gen­über Was­ser und ver­dünn­ter Salz­säu­re

LV o. P:   Me­tal­le + Was­ser /
Me­tal­le + Salz­säu­re

Me­tal­le: Al, Ca, Cu, Fe, Li, Zn
E (H 2 +2 OH - /2 H 2 O)pH = 7 = - 0,41 V

P „Wer iden­ti­fi­ziert die Me­tal­le?“
Alt 1: E 190 AB / E 190 LI
Alt 2: E 192 AB / E 192 LI

(2)

nernst -Glei­chung und An­wen­dun­gen z.B. pH-ab­hän­gi­ge Re­dox­re­ak­tio­nen

Fa­kul­ta­tiv

 

Dia­gno­se 2

Dia­gno­se­bo­gen E 200 AB

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den: 22 - 26

Std

Un­ter­richts­ver­lauf

Hin­wei­se

23-24

Elek­tro­ly­se

Elek­tro­ly­se – Gal­va­ni­sche Zell­re­ak­ti­on

LV: Zink(II)-iodid-Syn­the­se

P: Elek­tro­ly­se von Zink(II)-iodid-Lö­sung

Aus­wer­tung

  • Elek­tro­ly­se als er­zwun­ge­ne Re­dox­re­ak­ti­on
  • Gal­va­ni­sche Zell­re­ak­ti­on ist durch Elek­tro­ly­se um­kehr­bar

E 210 LI

E 220 AB oder E 240 AB
< E 230 LI (Low­Cost-Leit­fä­hig­keits­prü­fer, Bau­an­lei­tung)

25-26

Zer­set­zungs- und Über­span­nung

LV: Strom­stär­ke-Span­nungs­kur­ve der Elek­tro­ly­se von Salz­säu­re

Aus­wer­tung
In­ter­pre­ta­ti­on der I-U -Kurve

  • Zer­set­zungs­span­nung
  • Über­span­nung

Mess­wert­er­fas­sung
Alt: P: E 250 AB
E 250 LI (ge­stuf­te Hil­fen)

Mög­li­che Pro­duk­te bei der Elek­tro­ly­se von Zink(II)-iodid-Lö­sung und von Salz­säu­re?

(2)

LV: Strom­stär­ke-Span­nungs­kur­ven wei­te­rer Elek­tro­ly­sen

Fa­kul­ta­tiv:
z.B. HNO 3 , NaOH, NaCl, CuSO 4

Er­gän­zend LV : „Über­span­nun­gen sicht­bar ma­chen“ E 260 LI

(2)

P: Gal­va­ni­sie­ren (Ver­kup­fern)
oder
LV: Kup­fer­raf­fi­na­ti­on

Fa­kul­ta­tiv:
Alt: Ani­ma­ti­on:
http://​www.​che­mie-​in­ter­ak­tiv.​net/​ff.​htm
(→ „Gal­va­ni­sie­ren“)

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den: 26 - 34

Std

Un­ter­richts­ver­lauf

Hin­wei­se

27-28

Elek­tro­che­mi­sche Strom­quel­len

Pro­blem­stel­lung

P: „ MacGy­ver-Bat­te­rie“

Of­fe­ner Ein­stieg → Ar­beits­auf­trag: „Mit ge­ge­be­nen Ma­te­ria­li­en und ge­stuf­ten Hil­fen eine Strom­quel­le bauen“ E 270 LI (mit Ar­beits­auf­trag)

29-30

Bat­te­ri­en und Akkus

LV: Zink-Luft-Bat­te­rie

Ü: Zink-Sil­ber­oxid-Knopf­zel­le,
Li­thi­umio­nen- und NiMH-Akku

Ver­schie­de­ne Bat­te­ri­en (auch Knopf­zel­len) und Akkus zei­gen
Alt: P: E 280 AB (Li­thi­um-Zelle)

31-32

LV: Blei­ak­ku­mu­la­tor

Her­stel­lung im Mo­dell­ver­such, Lade- und Ent­la­de­vor­gang, Se­kund­är­zel­le

Ach­tung: Si­cher­heits­vor­schrif­ten be­ach­ten!

33-34

Brenn­stoff­zel­len

P „Low­Cost-Brenn­stoff­zel­le mit Scher­blät­tern von Ra­sier­ap­pa­ra­ten“

LV: Brenn­stoff­zel­le:

  • His­to­ri­sche Ent­wick­lung
  • PEMFC

E 290 AB / E 290 LI
E 292 LI (Video 10 s, Scher­blatt-FC)

E 293 LI

  • Ent­de­ckung der Knall­gas­zel­le nach Elek­tro­ly­se von Ka­li­lau­ge mit Gra­phi­t­e­lek­tro­den
  • Ein­satz von Ka­ta­ly­sa­tor do­tier­ten Gra­phi­t­e­lek­tro­den
  • Brenn­stoff­zel­len-Stack
  • DMFC (Di­rekt-Me­tha­nol-Brenn­stoff-zelle)
 

Dia­gno­se 3

Dia­gno­se­bo­gen E 300 AB

 

…

Spiel Ana­gram­me
E 999 LI / E 999 Prä­sen­ta­ti­on

Ge­samt­zahl Ein­zel­stun­den : 34 – 42 (17 DS Mi­ni­mum + 4 DS fa­kul­ta­tiv)

Un­ter­richts­ver­lauf 4-stün­dig: Her­un­ter­la­den [doc] [158 KB]