Undervisningsbeskrivelse

Transkript

1 Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Januar Maj 2014 Institution VUC Hvidovre Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Hold stx Kemi B Mohammed Allan 2keB613 Oversigt over gennemførte undervisningsforløb Titel 1 Redoxkemi Titel 2 Kemisk ligevægt Titel 3 Blandbarhed og opløselighed Titel 4 Organiske molekyler Titel 5 Syre-base kemi Side 1 af 16

2 Titel 1 Redoxkemi Indhold Basiskemi C, Helge Mygind. Side INDHOLD 1. Begreber Kan definerer og anvende følgende begreber: Oxidation. Reduktion. Oxidationstal (OT) Redoxreaktion (elektronoverførelse) 2. Færdigheder Anvendelse af spændingsrækken Afstemning af simple redoxreaktion (ud brug af OT) Skal kunne argumentere for at en redoxreaktion er en sammenlægning af to delreaktioner (oxidationsreaktion og reduktionsreaktion). D.v.s at kunne skrive et reaktionskema for en oxidationsreaktion, samt en reduktionsreaktion og lægge dem sammen til redoxreaktion. Kravet gælder kunne de simple redoxreaktioner. For de mere kompliceret redoxreaktioner kræves følgende: Afstemning af redoxreaktioner (med brug af OT) 3. Perspektivering Skal kunne give eksempler på forskellige typer redoxreaktioner, samt kunne afstemme dem. Se følgende: (a) Metal i saltopløsning (se spændingsrækken) Opskrivning og afstemning af redoxreaktionen (uden brug af OT) (b) Oxidation af alkoholer Opskrivning af et reaktionsskema for primær alkohol (generel formel) med permanganat-ionen R-CH 2 OH (l) + MnO 4 -(aq) R-CHO (l) + MnO 2(s) afstemning af redoxreaktionen (med brug af OT) Skal kunne anvende denne afstemte redoxreaktion på alle reaktioner af primær alkoholer med kaliumpermanganat LABORATORIE/SKRIFTLIGT ARBEJDE 1. Forsøg 1 (redoxreaktioner og spændingsrækken) 2. Forsøg 3 (Redoxtitrering: bestemmelse af jernindholdet i ståluld vha. redoxkemi) Omfang 25 lektioner Særlige fokuspunkter Mål Være fortrolig med hvad der er nævnt under punktet indhold Side 2 af 16

3 De kemiske færdigheder skal være på et meget tilfredsstillende niveau Progression Klasseundervisning (tavleundervisning) Opgaveløsning Diskussioner ( lærer/ elev dialog) Gruppearbejde (herunder elev/elev dialog) Laboratoriearbejde Væsentligste arbejdsformer Kompetencer Opnå målene Klasseundervisning/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 3 af 16

4 Titel 2 Kemisk ligevægt Indhold Basiskemi B, Helge Mygind., s s.44 + s.51 INDHOLD 1.Begreber/definitioner Irreversibel/reversibel reaktion. Kun den sidstnævnte kan opnå ligevægt Om en reaktion er i ikke-ligevægt/ligevægt. Indgreb i ligevægt. Som fører til at reaktionen indenfor et tidsrum kommer ud af ligevægt (ikke-ligevægt), og tilbage til ligevægt igen. Reaktionsbrøk (Y), ligevægtskonstant (K), ligevægtsloven (Y/K-metoden) Forudsigelser om forskydning af en reaktion enten mod venstre eller højre vha. Ligevægtsloven (Y/K-metoden) og Le Chateliers princip 2.Indgreb i ligevægt: Skal kunne tage udgangspunkt i et generelt/konkret reaktionsskema: A (aq) + B (aq) C (aq) Opskrivning af reaktionens reaktionsbrøk 1. type indgreb: Koncentrationsændring (tilførelse/fjernelse af stof). Påvirker kun Y-værdien Brug af Y/K-metoden, herunder illustrering af situationen grafisk (ligevægt-indgreb-ikke.ligevægt-ligevægt igen) samt Le Chateliers princip 2.type indgreb: Volumenændring Påvirker kun Y-værdien Forklaring ud fra Le Chateliers princip 3.type indgreb: Temperaturændring Påvirker kun K-værdien. Derfor siger man at ligevægtskonstanten er temperaturafhængig Forklaring ud fra Le Chateliers princip. Side 4 af 16

5 3.Perspektivering Eksempler på indgreb Tilsætning af syre/base til vand Et indgreb i ligevægten: Vandsautoprotolyse 2 H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq) Ligevægtskonstanten hedder her vands ionprodukt Indgrebet: Temperaturændring Skal kunne afgør om en ligevægtsreaktion er endo-/exoterm reaktion ved af sammenligne ligevægtsreaktionens K-værdier til forskellige temperaturer. (K stiger, Tstiger = endoterm), (K falder, T stiger = exoterm) Skal kunne forklare dette kort vha. potentialenergi diagrammet LABORATORIE/SKRIFTLIGT ARBEJDE Forsøg 5 (Kemisk ligevægt): Indgreb i ligevægt Omfang Særlige fokuspunkter 25 lektioner Mål Være fortrolig med begreberne under punktet indhold Vise forståelse af begreberne, samt kunne anvende dem. De kemiske færdigheder skal være på et meget tilfredsstillende niveau Progression Klasseundervisning (tavleundervisning) Opgaveløsning Diskussioner ( lærer/ elev dialog) Gruppearbejde (herunder elev/elev dialog) Computerbaserede træningsprogrammer Laboratoriearbejde Kompetencer Opnå målene Væsentligste arbejdsformer Klasseundervisning/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 5 af 16

6 Titel 3 Blandbarhed og opløselighed Indhold Basiskemi B, Helge Mygind. side INDHOLD 1) Kemiske bindinger Kovalentbinding (Et elektronpar der binder to atomer sammen) o Kovalentbinding: Hvert atom bidrager med en elektron σ-binding: stærk kovalentbinding. Stammer fra frontalt orbital overlap. π-binding: svag kovalentbinding. Stammer fra side til side overlap. Ionbinding (elektrisk tiltrækning mellem en kation og en anion) 2) Kemiske bindingers polaritet Afgøres ud fra atomernes elektronegativitetsforskel Opdeling efter polaritet: Upolær kovalentbinding: ( E 0,5). Polær kovalentbinding: ( 0,5 E 1,6). Samt IM+IM (1,6 E < 2) Ionbinding: M+IM (1,6 E 2). Samt ( E > 2) 3) Stoffer (neutrale stoffer) Afgøres ud fra hvilke kemiske bindinger der er mellem stoffets byggesten. Molekyle: Opbygget af atomer. Atomerne er kovalentbundet til hinanden Salt: Opbygget af ioner. Kationer og anioner er ionbundet til hinanden (Husk at ioner er ikke-neutrale partikler) Simpel ion = ikke-neutralt atom. Sammensat ion = ikke-neutral molekyle 4) Molekylers polaritet Polært molekyle (også kaldet dipolært molekyle) : Udelukkende polære kovalentebindinger, samt et asymmetrisk molekyle Upolært molekyle Udelukkende upolære kovalentebindinger, eller Polære kovalentebindinger, men symmetrisk molekyle Side 6 af 16

7 5) Molekylers rumlige form (Gælder både neutrale molekyler (eller bare molekyler) og ikke-neutrale molekyler (sammensatte ioner eller kompleks ioner) VSEPR-teorien Fremgangsmåde: o Tegn molekylets elektronprikformel o Tæl antal elektrongrupper omkring centralatomet(erne) o Find det i skemaet, derved finder man molekylets geometriske opbygning Ved flere centralatomer, skal man angive hvert centralatoms geometrisk opbygning o Opdel elektrongrupperne i kovalentebindinger og lone pair o Find det i skemaet, derved finder man molekylets geometriske form. Ved flere centralatomer, skal man angive hvert centralatoms geometrisk form Herved har man oplysninger fra skemaet om vinklerne mellem de kovalentebindinger omkring centralatomet, evt centralatomets hybridorbitaler. 6) Intermolekylær kræfter Kræfter mellem molekyler (neutrale molekyler) o.lign Dipol-dipol kræfter Polære molekyler tiltrækker hinanden Ion-dipol kræfter Polære molekyler tiltrækker ioner London kræfter Upolære molekyler tiltrækker hinanden Styrken af London kræfterne afhænger af to faktorer: o Antallet af elektroner i molekylet o Antallet af kontaktflader mellem molekylerne indbyrdes LABORATORIE/SKRIFTLIGT ARBEJDE Demoforsøg (3-fases system heptan-vand-trichlormethan. Upolærfase-polærfase-upolærfase CuSO 4 letopløselig i vandfasen. Farver vandfasen blå I 2 Letopløselig i både heptanfasen og trichlormethanfasen. Farver faserne violet) Omfang Forsøg 9 Blandbarhed og opløselighed 15 lektioner Side 7 af 16

8 Særlige fokuspunkter Væsentligste arbejdsformer Mål Være fortrolig med begreberne under punktet indhold Vise forståelse af begreberne, samt kunne anvende dem. De kemiske færdigheder skal være på et meget tilfredsstillende niveau Progression Klasseundervisning (tavleundervisning) Opgaveløsning Diskussioner ( lærer/ elev dialog) Gruppearbejde (herunder elev/elev dialog) Computerbaserede træningsprogrammer Laboratoriearbejde Kompetencer Opnå målene Klasseundervisning/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 8 af 16

9 Titel 4 Organiske molekyler Basiskemi B, Helge Mygind side , side ,side Kompendium (kemi B): Alkan Kompendium (kemi B): Alken Kompendium (kemi B): Alkohol Kompendium (kemi B): Carboxylsyre Mohammed Allan Mohammed Allan Mohammed Allan Mohammed Allan INDHOLD Et molekyle bestående af carbonatom(er) er et organisk molekyle. (Dog er der få undtagelser) 1) Generelt om carbonatomet ǀ C ǀ carbonatomets geometriske form= Tetraeder. Vinkler= 109,5 o Kovalentebindinger = 4 gange σ-bindinger \ C = / carbonatomets geometriske form= Plan form. Vinkler= 120 o Kovalentebindinger = 3 gange σ-bindinger og en π-binding C carbonatomets geometriske form= Lineær form. Vinkel= 180 o Kovalentebindinger = 2 gange σ-bindinger og to π-bindinger Side 9 af 16

10 Stofklasse 1: Carbonhydrider Udelukkende carbonatomer og hydrogenatomer Systematisk navngivning af carbonhydrider Fysiske egenskaber Man skal kunne argumentere for at alle carbonhydrider er upolære molekyler. (man kan tage udgangspunkt i alkaner og generalisere) Man skal kunne argumentere for at carbonhydrider holder sammen indbyrdes af London kræfter Isomeri Strukturisomere: Man skal kunne opskrive strukturisomere for en alkan ud fra en molekylformel Geometrisk isomere: (cis/trans isomere) Man skal kunne tegne en zizagformel for en alken ud fra det systematiske navn. Man skal kunne anvende cis/trans i det systematisk navn ved carbon-carbon dobbeltbinding Kemiske egenskaber (reaktionstyper) Substitutionsreaktion: Genkendelse og forklaring af reaktionen ud fra et konkret eksempel. Opskrivning og afstemning af reaktionsskemaet. Additionsreaktion: Genkendelse og forklaring af reaktionen ud fra et konkret eksempel. Opskrivning og afstemning af reaktionsskemaet. Kondensationsreaktion: Opskrivning af en kondensationsreaktion mellem en alkohol og en carboxylsyre, som giver en ester under fraspaltning af et vand-molekyle 2) Stofklasse 2: Alkylhalogenid (alkyl halid) Carbonhydrid med halogen(er) a) Omtales i forbindelse med carbonhydrider, især som reaktionsprodukter for substitutions- og additionsreaktioner Side 10 af 16

11 3) Stofklasse 3: Alkoholer Organiske molekyle med en eller flere OH-grupper (alkoholgruppe: en funktionelgruppe) Dog er carbonatomet fra den funktionelle gruppe (C-OH) en del af hovedkæden. (d.v.s man tæller det med i hovedkæden, og skal have lavest mulig nr.) a) Opdeling af alkoholer Primær/sekundær/tertiær alkoholer. Det forudsættes at man kan genkende dem. b) Systematisk navngivning af alkoholer c) Fysiske egenskaber Man skal kunne argumentere for at alkoholer er halvpolære molekyler Man skal vide OH (hydroxy gruppen: den polære gruppe) dominere over 1-3 carbonatomer (den upolære gruppe) d) Kemiske egenskaber Redoxreaktioner o Oxidation af 1 o alkohol: med kaliumpermanganat i sur opløsning giver aldehyd o Oxidation af 2 o alkohol: med kaliumpermanganat i sur opløsning giver keton o Oxidation af 3 o alkohol: Kan ikke oxideres, derfor ingen reaktion Der er et krav at man kan opskrive/afstemme reaktionsskemaer for nævnte reaktioner med bl.a generelle formler. 4) Stofklasse 4: Carboxylsyre Carbonhydrid forlænget med COOH (carboxylsyre gruppe:en funktionelgruppe) Dog er carbonatomet fra den funktionelle gruppe (COOH) en del af hovedkæden. (d.v.s man tæller det med i hovedkæden, og har altid nr.1, da det kun kan side i enderne) Carbonhydrid forlænget med COOH hedder en carboxylsyre a) Systematisk navngivning af carboxylsyrer Side 11 af 16

12 5) Stofklasse 6: Ester R 1 COO R 2 Omtales kort i forbindelse med carboxylsyrer. Ester er produktet af en kondensationsreaktion af en alkohol og en carboxylsyre. Man skal kunne genkende dem. 6) Stofklasse 7: Oxoforbindelser Omtales kort i forbindelse med alkoholer. Produktet af en oxidation af en alkohol Man skal kunne genkende dem. Underklasse: Aldehyd Carbonhydrid forlænget med CHO (aldehyd gruppe: en funktionelgruppe) Dog er carbonatomet fra den funktionelle gruppe (CHO) en del af hovedkæden. (d.v.s man tæller det med i hovedkæden, og har altid nr.1, da det kun kan side i enderne) Carbonhydrid forlænget med CHO hedder en aldehyd Underklasse: Keton Carbonhydrid forlænget med C=O (carbonylgruppe: en funktionelgruppe) Dog er carbonatomet fra den funktionelle gruppe (C=O) en del af hovedkæden. (d.v.s man tæller det med i hovedkæden, og skal have lavest mulig nr., men aldrig nr.1) Carbonhydrid forlænget med C=O hedder en keton ANVENDELSE AF PC Træningsprogram: (organiske molekyler) Systematisk navngivning af organiske molekyler ud fra kemiske formler (sammentrukne strukturformler) LABORATORIE/SKRIFTLIGT ARBEJDE Forsøg 7 (oxidation af alkoholer) Oxidation af primær/sekundær/tertiær alkohol med kaliumpermanganat i sur opløsning Forsøg 8 Substitutionreaktion af heptan med dibrom under medvirkning af lys Additionreaktion af hept-3-en med dibrom Side 12 af 16

13 Omfang Særlige fokuspunkter Væsentligste arbejdsformer 35 lektioner Mål Være fortrolig med begreberne under punktet indhold Vise forståelse af begreberne, samt kunne anvende dem. De kemiske færdigheder skal være på et meget tilfredsstillende niveau Progression Klasseundervisning (tavleundervisning) Opgaveløsning Diskussioner ( lærer/ elev dialog) Gruppearbejde (herunder elev/elev dialog) Computerbaserede træningsprogrammer Demoforsøg Laboratoriearbejde Kompetencer Opnå målene Klasseundervisning/virtuelle arbejdsformer/projektarbejdsform/anvendelse af fagprogrammer/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 13 af 16

14 Titel 5 Syre-base kemi Indhold Basiskemi B, Helge Mygind., side 93-98, side INDHOLD Syre-base reaktion. Protonoverførelse (H + overførelse) mellem reaktanterne 1)Begreber/færdigheder a) Syre, base, amfolyt Man skal kunne definere en syre og en base samt en amfolyt iflg. Brønsteds syre-base definition. Yderligere skal man have kendskab til Ahrrenius syre-base definition Man skal kunne angive i en syre-base reaktion følgende: Syre, base, korresponderende base, korresponderende syre. Man skal kende forskel på en stærk syre og en svag syre Man skal kunne opskrive et reaktionsskema for: Stærk syre med vand Og forklar at det er en irreversibel reaktion middelstærk/svag syre med vand Og forklar at det er en reversibel reaktion. Man skal kunne opskrive reaktionsbrøken og indføre ligevægtkonstanten (K S som hedder syrens styrkekonstant). Som er den værdi når reaktionen er i ligevægt. Dette skal bruges som udgangspunkt til at definere K S, K B, pk S, pk B Bemærk syrestyrke måles i vand, og derved skal reaktionsbrøkerne opskrives ud fra en reaktion af en syre og vand. Gælder også for baser. Anvendelse: Kunne sammenligne syrernes styrker ved kendskab til K S /pk S Man skal kunne afgøre ud fra pk S /pk B følgende: pk S < 0 stærk syre pk B > 14 uhyre svag base 0 < pk S 4 middelstærk syre 14 > pk B 10 meget svag base 4 < pk S 10 svag syre 10 > pk B 4 svag base 10 < pk S 14 meget svag syre 4 > pk B 0 middelstærk base pk S < 14 uhyre svag syre pk B < 0 stærk base Anvendelse: 1.Ex. En middelstærk syrers korresponderende base er en meget svag base. 2.Hvis man kender en syrers styrkeeksponent kan man regne dens korresponderende bases styrkeeksponent da pk S + pk B = 14 (da styrken måles i vand gælder nævnte ligning) Side 14 af 16

15 b) Vandige opløsninger Man skal kunne opskrive reaktion: vandsautoprotolyse Opskrive reaktionsbrøkken for reaktionen Angive ligevægtskonstanten for reaktionen, og vide at ligevægtskonstanten hedder vands ionprodukt. Derefter skal kunne definere en sur, basiske, og en neutral opløsning. Samt ph Man skal også kunne forklare, at ved tilsætning af f.eks en syre til vand, så gør man et indgreb på reaktionen (vandsautoprotolyse). Man skal også kunne forklare at når reaktionen er i ligevægt igen, hvad der er sket med oxoniumionens og hydroxidionens koncentration, samt ph-værdien. Man skal kunne beregne ph for: o Opløsning af en stærk syre: ph = -logc S o Opløsning af en svag syre: ph = 0,5*(pK S -logc S ) Man skal kunne beregne ph for en pufferopløsning (gælder kun middelstærk/svag syre) ph = pk S + log [base]/[syre] Man skal kunne beregne poh for: o Opløsning af en stærk base: poh = -logc B o Opløsning af en svag base: poh = 0,5*(pK B -logc B ) Man skal kunne omregne fra ph til poh, og omvendt Samt fra [H 3 O + ] og [OH ] og omvendt Da det handler om vandsautoprotolyse gælder følgende: 1*10-14 M 2 = K V = [H 3 O + ] * [OH ] eller 14 = pk v = ph + poh Anvendelse Man skal kunne forklare en titreringskurve for en stærk syre med en stærk base, og for en svag syre med en stærk base. Og sammenligne titreringskurverne LABORATORIE/SKRIFTLIGT ARBEJDE Forsøg 6 1.del : Titrering af en stærk syre med en stærk base (titrering af saltsyreopløsning med natriumhydroxidopløsning) 2.del : Titrering af en svag syre med en stærk base (titrering af en ethansyreopløsning med natriumhydroxidopløsning) Omfang 25 lektioner Side 15 af 16

16 Særlige fokuspunkter Væsentligste arbejdsformer Mål Være fortrolig med begreberne under punktet indhold Vise forståelse af begreberne, samt kunne anvende dem. De kemiske færdigheder skal være på et meget tilfredsstillende niveau Progression Klasseundervisning (tavleundervisning) Opgaveløsning Diskussioner ( lærer/ elev dialog) Gruppearbejde (herunder elev/elev dialog) Computerbaserede træningsprogrammer Demoforsøg Laboratoriearbejde Kompetencer Opnå målene Klasseundervisning/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 16 af 16