Arbeitsblatt: Chemie

Material-Details

Es handelt sich um eine Lernaufgabe in der Chemie. Thema Reduktion/Oxidationsgleichungen
Chemie
Reduktion / Oxidation
8. Schuljahr
18 Seiten

Statistik

152819
403
6
25.10.2015

Autor/in

Marija Pusic
Land: Schweiz
Registriert vor 2006

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Textauszüge aus dem Inhalt:

Pädagogische Hochschule Zürich Chemie Fachdidaktik Lernaufgabe zum Thema:  Die Reduktion von Kupferoxid VerfasserIn: Marija Pusic, Sekundarstufe H13 Im Schweizersbild 7, 8200 Schaffhausen Dozentin: Eva Kölbach CH S200Marija Pusic 15.05.15 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung. 2 2. Einbettung 2 3. Didaktische Rekonstruktion 4 3.1 Lernziele 4 3.2 Schülerperspektiven des Themas6 3.2.1 Vorwissen 6 3.2.2 Was könnte neu sein für die Schülerinnen und Schüler.6 3.2.3 Mögliche Präkonzepte und Fehlvorstellungen.7 3.2.4 Mögliche Interessen 7 3.3 Zusammenfassung der fachwissenschaftlichen Theorie.8 Oxidation, Reduktion, Redoxreaktion.8 Eine Verbrennung ist im Allgemeinen eine Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff. Der Vorgang heißt Oxidation, die dabei entstehenden Stoffe, also die Oxidationsprodukte, heißen Oxide. Außer dem Sauerstoff können auch Verbindungen, die leicht Sauerstoff abgeben, eine Oxidation bewirken. Solche Stoffe heißen Oxidationsmittel.8 3.4 Elementare Grundideen 8 3.5 Sachstruktur des Unterrichts.10 4. Lernaufgabe: Reduktion von Kupferoxid.11 4.1 Vorgehen. 11 4.2 Auswertung für das Niveau A13 4.3 Auswertung für das Niveau B15 5. Eigenständigkeitserklärung 17 6. Literaturverzeichnis 18 1 CH S200Marija Pusic 15.05.15 1. Einleitung Ich   führe   mit   einer   3.Klasse   des   Typs     und     eine   Reduktion   von   Kupferoxid anhand von Kohlenstoff durch. Es geht darum die Reduktion gut zu verstehen und anschliessend   die   Verknüpfung   der   Oxidation   und   der   Reduktion   mit   der Redoxreaktion zu machen, da diese beiden Vorgänge immer gleichzeitig ablaufen und somit voneinander abhängig sind. Wichtig zu erwähnen ist, dass es sich dabei um eine niveaudifferenzierte Lernaufgabe handelt. Die Lernaufgabe wird demnach für das Niveau B einfacher dargestellt und stärker unterstützt als bei Niveau A. Das Niveau A erhält noch eine Zusatzaufgabe. 2. Einbettung Das Thema „Reduktion von Kupferoxid bette ich in den Lehrplan 21 unter dem 3 Kapitel „Chemische Reaktionen erforschen ein.  Und zwar in das 1. Teilkapitel „Die Schülerinnen   und   Schüler   können   Stoffumwandlungen   untersuchen   und beschreiben.1 Folgende Unterkapitel gehören dazu: 1a)  „können   Sicherheitsvorschriften   und   Regeln   im Umgang   mit  Chemikalien   und Gerätschaften   einhalten.  Laborführerschein:   Gefahren   und   Sicherheitshinweise nach globalem Klassifikations und Einstufungssystem für Chemikalien GHS2 Das   Unterkapitel   1a   bildet   die   Grundlage,   um   überhaupt   dieses   Experiment durchführen zu können. 1b) „können ausgewählte Stoffumwandlungen (z.B. Kerzen und Brennerflammen, Verbrennung,   Gerinnung   von   Eiklar)  beobachten,   untersuchen,  als   materielle   und 1 15.5.15 2 15.5.15 2 CH S200Marija Pusic 15.05.15 energetische Umwandlung erkennen und in Fachsprache beschreiben.  Chemische Reaktion, Reaktionsschema in Worten3 Die   Schülerinnen   und   Schüler   sollen   die   Stoffe   richtig   untersuchen,   beobachten können und wissen, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat. 1c) „können angeleitet Reaktionen mit Sauerstoff durchführen, protokollieren, Fragen stellen,   Vermutungen   formulieren   und   diese   experimentell   überprüfen.  Oxide, Korrosion/Korrosionsschutz4 Das Lernziel unter 1c ist insofern wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler wissen, was bei einer Oxidation bzw. einer Reduktion geschieht.  3 15.5.15 4 15.5.15 3 CH S200Marija Pusic 15.05.15 3. Didaktische Rekonstruktion 3.1 Lernziele Soziale Ziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen,   selbstständig   und   selbstorganisiert   zu   arbeiten,   dabei   soll   ihr problemlösendes Denken gefördert werden. ihre Kommunikation und Kooperation fördern. Kognitive Ziele: Die Schülerinnen und Schüler des Niveau A sollen Das Material mit welchem sie arbeiten kennen und damit sorgfältig umgehen können. Das richtige Beobachten, Beschreiben und Auswerten üben.  Bei   dem   Experiment   merken,   dass   der     Kohlenstoff   dem   Kupferoxid   den Sauerstoff entreißt und dadurch Kupfer und Kohlenstoffdioxid entsteht. Reaktionsgleichungen   (Wortgleichungen   und   Formelgleichungen)   aufstellen und auch verstehen können. Die   Definition   der   Oxidation   kennen   und   wissen,   dass   bei   der   Oxidation Sauerstoff hinzukommt. Die Definition der Reduktion kennen und wissen, dass bei der Reduktion der Sauerstoff entzogen wird. Wissen,   dass   eine   Redoxreaktion   eine  Reaktion  ist,   bei   der  der  Sauerstoff zwischen zwei Stoffen ausgetauscht wird. Wissen, dass die Trübung von Kalkwasser ein Nachweis für Kohlenstoffdioxid ist. 4 CH S200Marija Pusic 15.05.15 Die Schülerinnen und Schüler des Niveau B sollen Das Material, mit welchem sie arbeiten kennen und damit sorgfältig umgehen können Das richtige Beobachten, Beschreiben und Auswerten üben.  Bei   dem   Experiment   merken,   dass   der     Kohlenstoff   dem   Kupferoxid   den Sauerstoff entreißt und dadurch Kupfer und Kohlenstoffdioxid entsteht. Die   Definition   der   Oxidation   kennen   und   wissen   dass   bei   der   Oxidation Sauerstoff hinzukommt. Die Definition der Reduktion kennen und wissen, dass bei der Reduktion der Sauerstoff entzogen wird. Wissen,   dass   eine   Redoxreaktion   eine  Reaktion  ist,   bei   der  der  Sauerstoff zwischen zwei Stoffen ausgetauscht wird. Wissen, dass die Trübung von Kalkwasser ein Nachweis für Kohlenstoffdioxid ist. Kommentar   zu   den   Lernzielen:  Die   Schülerinnen   und   Schüler   haben   ähnliche Lernziele, jedoch bekommen die Schülerinnen und Schüler des Typs B viel mehr Unterstützung   bei   der   Lernaufgabe   und   müssen   die   Reaktionsgleichung   nicht aufschreiben.   Die   Zusatzaufgabe,   wo   es   darum   geht,   die   Reaktionsgleichung aufzuschreiben, ist nur für das Niveau A gedacht. (Siehe Lernaufgabe) 5 CH S200Marija Pusic 15.05.15 3.2 Schülerperspektiven des Themas 3.2.1 Vorwissen Die Schülerinnen und Schüler wissen was man unter einer Oxidation versteht und haben dazu Experimente schon durchgeführt. 3.2.2 Was könnte neu sein für die Schülerinnen und Schüler Die Reduktion von Kupferoxid ist für die Schülerinnen und Schüler ganz neu. Hier geht   es   darum,   dass   die   Schülerinnen   und   Schüler   merken,   dass   die   Reduktion genau das Gegenteil der Oxidation ist und das die beiden Vorgänge ganz  stark mit den  Redoxreaktionen zusammenhängen. Das heisst, hier lernen  die Schülerinnen und Schüler hauptsächlich, was bei einer Reduktion passiert und zwar, dass einem Stoff der Sauerstoff entzogen wird. (Die Oxidation wird rückgängig gemacht.) 6 CH S200Marija Pusic 15.05.15 3.2.3 Mögliche Präkonzepte und Fehlvorstellungen Viele Schülerinnen und Schüler stellen sich vor, dass bei einer Redoxreaktion Sauerstoff von einem Reaktionspartner auf den anderen  übertragen werden muss. Ursachen für Fehlvorstellungen: die Silbe –ox, die sehr stark mit Sauerstoff zu tun hat (Oxygenium, Oxide), sowohl Erinnerung an Verbrennungsreaktionen aus dem Unterricht als auch aus dem Alltag. Die   Vorstellung,   wieso   durch   das   Erwärmen   des   Kupferoxids,   Kupfer   und Kohlenstoffdioxid entsteht (Wasser wird trübKalkwasser). Die   Vorstellung,   dass   das   entweichende   Gas,   welches   das   Kalkwasser entstehen lässt, Kohlendioxid ist. Wieso leitet plötzlich das Kupfer den Strom und warum hat das Kupferoxid als Edukt nicht Strom geleitet? Aufsagen   der   Wortgleichung   und   anschliessend   das   Aufstellen   der Formelgleichung. (Was ist jetzt genau passiert?) 3.2.4 Mögliche Interessen Verbrennen von Magnesium in Kohlendioxid Das Thermitverfahren eine Redoxreaktion in der Technik Herstellung von Eisen 7 CH S200Marija Pusic 15.05.15 3.3 Zusammenfassung der fachwissenschaftlichen Theorie Oxidation, Reduktion, Redoxreaktion Eine Verbrennung ist im Allgemeinen eine Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff. Der   Vorgang   heißt   Oxidation,   die   dabei   entstehenden   Stoffe,   also   die Oxidationsprodukte,   heißen  Oxide.   Außer   dem   Sauerstoff   können   auch Verbindungen, die leicht Sauerstoff abgeben, eine Oxidation bewirken. Solche Stoffe heißen Oxidationsmittel.5 Entzieht man einem Oxid den Sauerstoff, so nennt man den Vorgang Reduktion. Die Reduktion ist die Umkehrung der Oxidation. Bei einer Reduktion muss aber immer ein   Stoff   vorhanden   sein,   der   dem   Oxid   den   Sauerstoff   entzieht.   Es   ist   also   ein Reduktionsmittel notwendig. Da dabei der eine Stoff oxidiert und der andere reduziert wird, spricht man von einer Redoxreaktion. 6 3.4 Elementare Grundideen Für eine Verbrennung muss Sauerstoff, ein Brennstoff und damit es zu einer Entzündung kommt, muss die Zündtemperatur erreicht werden. Verbrennungen sind Reaktionen mit Sauerstoff. Die Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet. Es entstehen Oxide. Wird eine Oxidation Rückgängig gemacht, spricht man von einer Reduktion. Dem Stoff wird also Sauerstoff entzogen. Dadurch,   dass   die   Reduktion   und   Oxidation   immer   gleichzeitig   ablaufen, spricht man auch von Redoxreaktion. 5 ,19.05.15 6 19.05.15 8 CH S200Marija Pusic 15.05.15 Stoffe,   die   in   der   Lage   sind,   andere   Stoffe   zu   reduzieren,   nennt   man Reduktionsmittel. Stoffe, die wiederum in der Lage sind Sauerstoff auf andere Stoffe zu übertragen, nennt man Oxidationsmittel. 9 CH S200Marija Pusic 15.05.15 3.5 Sachstruktur des Unterrichts Die   Lehrerin   erklärt   kurz  am  Anfang   der  Lektion,   dass  in   der   letzten  Lektion   das Thema   „die   Oxidation   war  und   dass   die   Klasse   nun   als  Einstieg   ein   Experiment machen wird, wo man die Oxidation rückgängig macht, nämlich die Reduktion. Der Stoff bindet sich nicht mit dem Sauerstoff, sondern dem Stoff wird der Sauerstoff entzogen. Man spricht auch von Reduktion. Die Schülerinnen und Schüler sollen als Einstieg das Experiment „Reduktion von Kupferoxid, schön schrittweise, wie es in der Anleitung steht, zu zweit durchführen. Die Gruppen werden von der Lehrperson gemacht. Es sollen immer zwei Schüler aus demselben Niveau zusammenarbeiten. Sie   sollen   alle   Materialien,   die   auf   der   Liste   aufgeführt   werden   für   den   Versuch verwenden. Sie haben 40 Minuten Zeit. Anschliessend sollen sie je nach Niveau, in den nächsten 5 Minuten und nach der Pause noch weitere 15 Minuten, die Auswertung des Versuches durchführen. Der obere Teil der Auswertung soll danach im Plenum gründlich besprochen werden und es sollen  alle Fragen  geklärt sein. Dies dauert ca. 15  Minuten. In  den letzten 10 Minuten   soll   die   Zusatzaufgabe   besprochen   werden.   Hier   sollten   trotzdem   alle zuhören, auch wenn es für die Niveau B Schüler eine freiwillige Aufgabe war. Die Lehrperson macht in den letzten 5 Minuten eine kurze Zusammenfassung des Gelernten und schliesst die beiden Lektionen ab.  10 CH S200Marija Pusic 15.05.15 4. Lernaufgabe: Reduktion von Kupferoxid Lernaufgabe „Reduktion von Kupferoxid Fach: Chemie Schultyp und Jahrgangsstufe: Sekundarschule Typ A und B, 3. Klasse Bearbeitungszeit: ca. 40 Minuten Experiment, Auswertung 20 Minuten  Kein einbezogenes Lehrbuch Partnerarbeit Materialien:   feuerfeste   Unterlage,   Brenner,   RGHalter,   2   Reagenzgläser, Filterpapier,   Glasstab,   gebogenes   Glasrohr,   Stopfen   mit   einem   Loch, Becherglas mit Wasser gefüllt Chemikalien: Kuper(II)oxid, Kohlenstoff, Kalkwasser 4.1 Vorgehen 1.   Beschreibe   das   Kupferoxid   und   den   Kohlenstoff.   Prüfe   deren   elektrische Leitfähigkeit. 2. Gib etwa gleichviel Kupferoxid und Kohlenstoff ins Reagenzglas (beide zusammen ca. 10 mm hoch). Verschliesse die Öffnung mit dem Daumen und schüttle kräftig, damit sich die Stoffe gut vermischen. 3. Klopfe das Reagenzglas leicht auf die Unterlage, damit die Luft aus dem Gemisch entfernt wird. 4. Verschliesse das Reagenzglas mit dem Stopfen (mit einem Loch), stecke das eine Ende   des   gebogenen   Glasrohrs   in   das   Loch   und   das   andere   Ende   in   das   mit Kalkwasser (etwa 3 cm hoch) gefüllte Reagenzglas. 5.   Erhitze   das   Gemisch   über   der   rauschenden   Brennerflamme,   bis   die   Reaktion einsetzt und prüfe das entweichende Gas mit dem Kalkwasser. 6. Schütte das Reaktionsprodukt sofort ins Becherglas, das mit Wasser gefüllt ist. Zerdrücke grössere Stücke mit dem Glasstab und rühre die Mischung gut durch. 11 CH S200Marija Pusic 15.05.15 7. Giesse das schwarze Wasser ab (Dekantieren) und wiederhole das Wässern ein paar Mal. 8.   Schütte   den   Bodensatz   aufs   Filterpapier   und   beschreibe   ihn.   Prüfe   nun   die elektrische Leitfähigkeit des neuen Stoffes. (ganzer Versuch7) 7 ,19.05.15 12 CH S200Marija Pusic 15.05.15 4.2 Auswertung für das Niveau Schreibe jeweils folgendes in die Kästchen 1) Beschreibe wie der Stoff äusserlich aussieht. 2) Leitet der Stoff elektrischen Strom, ja oder nein? Schreibe entweder auf, dass der Stoff den elektrischen Strom leitet und wenn nicht, schreibe, dass es ein Nichtleiter ist. 3) Zeichne die beiden Stoffe vereinfacht mit Teilchen. 4) Zusatzaufgabe: Schreibe die Redoxreaktionsgleichung auf und mache einen Pfeil für den Stoff der reduziert wird und einen Pfeil für den Stoff der oxidiert wird. Vor der Reaktion:                          Kupferoxid                           Kohlenstoff 1) 1) 2) 2) 3) 13 CH S200Marija Pusic 15.05.15 Nach der Reaktion: 1) 1) 2) 2) 3) 4) Zusatzaufgabe Schreibe nun die Reaktionsgleichung auf. Mache jeweils einen Pfeil, welcher Stoff oxidiert und welcher reduziert wird.   14 CH S200Marija Pusic 15.05.15 4.3 Auswertung für das Niveau Schreibe jeweils folgendes in die Kästchen 1) Beschreibe wie der Stoff äusserlich aussieht. 2) Leitet der Stoff elektrischen Strom, ja oder nein? Schreibe entweder auf, dass der Stoff den elektrischen Strom leitet und wenn nicht, schreibe, dass es ein Nichtleiter ist. 3) Zusatzaufgabe, freiwillig: Schreibe die Redoxreaktionsgleichung auf und mache einen Pfeil für den Stoff der reduziert wird und einen Pfeil für den Stoff der oxidiert wird. Vor der Reaktion:                          Kupferoxid                           Kohlenstoff 1) 1) schwarzes Pulver 2) 2) Nach der Reaktion: 1) dioxid 1) 15 CH S200Marija Pusic 15.05.15 2) 2) 3) Zusatzaufgabe: freiwillig Schreibe nun die Reaktionsgleichung auf. Mache jeweils einen Pfeil, welcher Stoff oxidiert und welcher reduziert wird.   16 CH S200Marija Pusic 15.05.15 5. Eigenständigkeitserklärung Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende schriftliche Arbeit selbstständig und nur unter Zuhilfenahme der in den Verzeichnissen oder in den Anmerkungen genannten Quellen angefertigt habe.  19.05.15     Unterschrift  17 CH S200Marija Pusic 15.05.15 6. Literaturverzeichnis /kupferoxid.png, (Stand: 15.5.15) (Stand: 15.5.15) master.de/lex/begriffe/o04.html , (Stand: 19.05.15) ReaktionvonKupferoxidmitKohlenstoff.html (Stand: 19.05.15) 18