Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin August 2015 Maj 2017 Institution Uddannelsescenter Ringkøbing-Skjern, Gymnasiet HTX Skjern Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Hold HTX Kemi B Mads Moeslund Broberg (3. og 4. semester) Vibeke Skjødeberg Berg (2. semester) Mads Moeslund Broberg (1. semester, hold 1) Helle Clausen (1. semester, hold 3 og 4) Kathrine Konge Rasmussen (1. semester, hold 2) HTX315 Oversigt over gennemførte undervisningsforløb Titel 1 Titel 2 Titel 3 Titel 4 Titel 5 Titel 6 Titel 7 Titel 8 Titel 9 Titel 10 Grundstoffer og Molekyler Mythbusters - Naturvidenskabelig metode (SO-projekt) Mængdeberegninger (Støkiometri) Saltes forunderlige verden Det sorte guld: Olie og naturgas (Carbonhydrider) Redox-reaktioner og metaller Syrer og baser (inkl. SO-projekt ph og logaritmer ) Reaktionshastighed Kemiske ligevægte Du store organiske verden Side 1 af 11
Titel 1 Grundstoffer og Molekyler Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 8-21 og 24-35. Kernestof: Det Periodiske System, grundstoffer (metaller og ikke metaller), stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper (molekyl- og ionforbindelser), kemiske reaktioner (opskrivning og afstemning). Eksperiment: Molarmasse og stofmængde (alle) Omfang Uddannelsestid: 8 timer Læsning Skriftlig udtryksfærdighed Anvende kemiske modeller og kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener. Gennemføre enkle kemiske beregninger. Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat. Gruppearbejde og individuelt arbejde (opgaveløsning) Side 2 af 11
Titel 2 Mythbusters - Naturvidenskabelig Metode (SO-projekt) Indhold Naturvidenskabelig grundforløb af Hans Marker m.fl., s. 8-17, 20-25, 38-81 og 91 Eksperiment: Selvvalgt og selvdesignet eksperiment indenfor ét eller flere af de naturvidenskabelige fags stofområde. Eksperimentet er altså ikke nødvendigvis kemisk! Omfang Uddannelsestid: 8 timer (elevtid 2) (projektet varer 3 hele dage i uge 37) Faglig diskussion It Læsning Skriftlig udtryksfærdighed Teori/metode Dokumentation og præsentation Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter og i tilknytning hertil opstille og afprøve hypoteser. Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde. Eleverne introduceres for den naturvidenskabelige metode, herunder hypotese- dannelse, tilrettelæggelse og gennemførelse af enkle naturvidenskabelige eksperimenter. Eleverne præsenteres for forskellige typer af data, de lærer at skelne mellem kvalitative og kvantitative data. Derefter skal eleverne selv undre sig og udvælge det fænomen eller forhold, de kan opstille testbar hypotese omkring og i forlængelse heraf designe og udføre et kontrolleret eksperiment. Eksperimentet lægger op til rapportskrivning, hvor et led i databehandlingen er grafisk afbildning, hvorfor det er naturligt at introducere/anvende Excel og se nærmere på forskellige former for grafisk afbildning med henblik på valg af den der passer til eksperimentets data. Gruppearbejde Arbejde med regneark (Excel) Rapportskrivning Mundtlig fremlæggelse (præsentation) Side 3 af 11
Titel 3 Mængdeberegninger (Støkiometri) Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 62-77, 92-95 og 98-99 Kernestof: Densitet, formelmasse, stofmængde, molarmasse, masse, mængdeberegninger (beregningsskema), ækvivalente mængder, gassers molare volumen, idealgasligningen, blandinger (masse-/volumenprocent), stofmængdekoncentration, aktuel kontra formel koncentration og titreranalyse. Chokolade-muffins (hold 1) Molarmasse af lightergas (hold 2 m. journal - ikke afleveret og 3 u. journal) Ophedning af natron (alle) Eddikesyreindholdet i husholdningseddike (opsamling) Omfang Uddannelsestid 21 timer (elevtid 6) Formidling af teori Demokratisk praksis Selvstændigt arbejde Beregninger - kemisk systematik Håndtere eksperimentelle data Koble teori og eksperiment Beregningerne kommer også til at omfatte titreranalyse, herunder stofmængdekoncentration, formel- og aktuel koncentration. I det skriftlige arbejde (journalskrivning) sættes der fokus på resultater, efterbehandling og vurdering af eksperimentelle data. Gruppearbejde Side 4 af 11
Titel 4 Saltes forunderlige verden Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 82-91 og 96-97 og 100-101. Kernestof: Stoffers opbygning og egenskaber, kemisk sprogbrug (formelsprog, nomenklatur (navningivning) og reaktionsskema), udvalgte uorganiske stoffers egenskaber og anvendelse, udvalgte reaktionstyper, kvalitative og kvantitative analyser, kemi i en anvendelsesorienteret og teknisk sammenhæng. Fældningsreaktioner (alle) Opløselighedsdiagram for kaliumchlorat (opsamling) Krystalvand (lille elevforsøg - opsamling) Omfang Uddannelsestid 16 timer (elevtid 3) Empiri/eksperiment It Tal Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejd Sammenknytte teori og eksperimenter Formidle kemisk viden såvel skriftligt som mundtligt i både fagsprog og dagligsprog Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat. Kendskabet til ionbinding og ionforbindelser skærpes, simple ioner suppleres af sammensatte ioner, og saltes egenskaber studeres nærmere. Med udgangspunkt i letopløselige salte stiftes gennem kvalitative analyser kendskab med tungtopløselige salte, på baggrund af forsøgsresultater opskrives fældningsreaktioner under anvendelse af tilstandsbetegnelserne (aq) og (s) og opløselighedsregler formuleres. Eleverne skal kunne skelne mellem overmættede, mættede og umættede opløsninger. De fleste saltes opløselighed stiger med stigende temperatur; kaliumchlorats opløselighedsdiagram optegnes på baggrund af et klasseforsøg. Endoterme og exoterme reaktioner drøftes med makker/makkerpar, herunder krystalvand samt øvre og nedre brændværdi. Individuelt/gruppearbejde Side 5 af 11
Titel 5 Det sorte guld: Olie og naturgas (Carbonhydrider) Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 39-57 og s 72-77 Kernestof: Carbonhydrider (alkaner, alkener, alkyner og arener), organiske halogenforbindelser og plast, herunder navngivning, egenskaber og isomeri. Additions-, substitutions- og forbrændingsreaktioner. Kemikalier og sikkerhed herunder grænseværdier, mærkning af kemikalier samt kemikalieaffald. Supplerende stof: Raffinering af råolie, herunder krakning og reforming. Carbonhydriders reaktionstyper Omfang Uddannelsestid: 13 timer (elevtid 4) Læsning Mundtlig udtryksfærdighed IT værktøjer Laboratoriearbejde Redegøre for kemiske fænomener på mikro-, makro- og symbolniveau Omgås og redegøre for forsvarlig brug af kemikalier, herunder håndtering af kemikalieaffald Sammenknytte teori og eksperimenter Formidle kemisk viden såvel skriftligt som mundtligt i både fagsprog og dagligsprog Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat. Eleverne introduceres for den systematiske navngivning af organiske stoffer, og ud fra stoffernes struktur forberedes eleverne på at kunne vurdere såvel kemiske som fysiske egenskaber. Undervisningen i carbonhydridernes egenskaber og anvendelse forventes at give eleverne mulighed for at forholde sig til teknologien i raffinering af råolie og produkternes miljøbelastning. I forbindelse med opløselighed ser eleverne et konkret eksempel på, hvorledes der kan redegøres for kemiske fænomener på mikro-, makro- og symbolniveau. Kemikaliemærkning og kemikalieaffald, herunder AlphaOmega (kemikalielisten og arbejdspladsbrugsanvisninger) berøres kort i det der refereres til Projekt pizza i teknologi og eleverne er gjort bekendt med grænse- og loftværdier. og par-/individuel opgaveløsning Matrixgrupper ekspertviden, vidensdeling og vidensanvendelse IT-programmer: Chemsketch (molekylmodeller, navngivning og forsøgsopstillinger) og Organavn (systematisk navngivning af organiske stoffer) Prøve i strukturformler, navngivning og reaktionstyper mm. Kahoot Side 6 af 11
Titel 6 På rejse med jern Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 124-133 og 144-145 Kernestof: Udvalgte uorganiske stoffers egenskaber og anvendelse, udvalgte reaktionstyper (redoxreaktioner), kvalitative og kvantitative analyser, stofmængdeberegninger samt kemi i hverdag og inden for teknik, produktion og teknologi Spændingsrækken Indstilling af kaliumpermangenat (klasseforsøg) Jernindholdet i ståluld Korrosion af jern (elevforsøg, hvor produktet er en lille film) Omfang Uddannelsestid 16 timer (elevtid 4) Kompetencer Empiri/eksperiment Sammenhænge/Forskelle mellem fag Faglige mål Planlægning af eksperimentelt arbejde Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Anvende kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Eleverne præsenteres for redoxreaktioner, som er og bliver den reaktionstype, der er aktuel taget metallers og dermed jerns kemiske egenskaber i betragtning. Hvor står jern i forhold til andre ædle/uædle metaller i spændingsrækken? Hvilken betydning har det for jerns evne til at reagere med syre og korrodere? Hvorledes kan korrosion af jern forhindres? Jern udgør en stor og vigtig del af stål, i modsætning til kulstoffet, som gør stål hårdt og skrøbeligt. Ståls jernindhold er derfor interessant, det bestemmes ved først at opløse stål/jern i syre, og dernæst bestemme mængden af jern(ii)ioner ved titrering med kaliumpermangenat. For at kunne lave mængdeberegning er det nødvendigt, at titrerreaktionen afstemmes. Regler for afstemning af redoxreaktioner præsenteres som et relevant værktøj. Forud for forsøget indstilles permangenatopløsningen, hvor afstemningsværktøjet også er anvendes. Afslutningsvist skal eleverne med kendskab til rustindikatorer (påvisning af hhv. jern(ii)- og hydroxid-ioner) demonstrere at de selv kan planlægge og afvikle et par småforsøg, hvor de påviser korrosion af jern samt eksempler hvor korrosion af jern hhv. forhindres eller fremmes. Forsøg og deres resultater beskrives/visualiseres i en lille film. Individuelt-/Gruppearbejde Projektarbejde Skriftlig dokumentation Videoreportage Side 7 af 11
Titel 7 Syrer og baser (inkl. SO-projekt ph og logaritmer ) Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 106-119 Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 86-93, 110-111 Beregninger af ph mm. i syre- og baseopløsninger (formelsamling) Kernestof: Syre-basereaktioner, ph-beregninger, titrering (kvantitativ analyse), titrerkurver og syntese Supplerende stof: ph-beregning i pufferopløsninger (pufferligningen) og titrering af polyvalente syrer Titrering af stærk syre med stærk base (ph og logaritmer) Syntese af salmiak Opgave: Syre-basetitrering, herunder titrerkurve for svag syre titreret med stærk base (opgave) Omfang Uddannelsestid 24 timer (elevtid 4) Empiri/eksperiment Gruppearbejde It Sammenhæng mellem forskellige fag Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Anvende kemiske modeller og kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Syrer, baser, syre-basereaktioner og ph-begrebet introduceres. Eleverne får gennem studieområdeprojektet ph og logaritmer bl.a. praktisk kendskab til titrering af stærk syre med stærk base, og efterfølgende teoretisk kendskab til titrering af svag syre med stærk base. Ækivalenspunkter bestemmes såvel kolorimetrisk som potentiometrisk (vha. titrerkurve) og anvendes til bestemmelse syrernes nøjagtige koncentration. Eleverne vil i øvrigt stifte bekendtskab med syre-/basestyrke og ph-beregning i vandige opløsninger af stærke/svage syrer og baser samt i en blanding af en ikke stærk syre og dens korresponderende base også kaldet en pufferopløsning. Der sættes i højere grad fokus på selve reaktionen mellem eddikesyre og natriumhydroxid, der var aktuel i forbindelse med præsentation af titrering og praktisk anvendelse af mængdeberegninger i forløbet "Mængdeberegninger (støkiometri)". På grundlag af manuel dataopsamling af sammenhørende værdier af ph og tilsat volumen af NaOH optegnes titrerkurver, og kravet om at kunne udføre simple beregninger kommer nu også til at omfatte ph-beregninger. Gruppe-/klasseundervisning Matrixarbejde/Tarsia Side 8 af 11
Titel 8 Indhold Reaktionshastighed Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; Isis B s. 144-149 (hastighedsudtryk er ikke pensum) Kernestof: Reaktionshastighed på kvalitativt grundlag, herunder betydningen af koncentration, temperatur og katalyse. Supplerende stof: Reaktionshastighed på kvantitativt grundlag. Katalysatorforsøget - en kold kartoffel Omfang Uddannelsestid: 10 (elevtid 4) Egen indlæring Empiri/eksperiment It Samtale/diskussion Skriftlig udtryksfærdighed Anvende kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Indsamle, udvælge og anvende informationer om kemiske emner Sammenknytte teori og eksperimenter Med kendskab til redoxreaktioner skal eleverne gruppevis gennem eksperimentelt arbejde tilegne sig viden om reaktionshastighed, herunder betydningen af koncentration, temperatur og katalyse. Elevernes iagttagelser bearbejdes på klassen, begrundes teoretisk og dokumenteres efterfølgende skriftligt, resultatet af den kvantitative del vises grafisk. Gruppearbejde Side 9 af 11
Titel 9 Kemiske ligevægte Indhold Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 34-39, 42-45 og 52-55. Kernestof: Kemisk ligevægte; massevirkningsloven og Le Charteliers princip. Supplerende stof: Heterogene ligevægte Opløselighedsprodukt for calciumhydroxid Indgreb i et ligevægtssystem Omfang Uddannelsestid 19 timer (elevtid 3) Argumentation Empiri/eksperiment Samtale/diskussion Faglige mål Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter og i tilknytning hertil opstille og afprøve hypoteser Sammenknytte teori og eksperimenter Eleverne skal udover fuldstændige reaktioner også have kendskab til reversible (ufuldstændige) reaktioner, hvor der indstilles en ligevægt. Det forventes ikke, at eleverne kan regne på ligevægtsforskydninger, men de skal på baggrund af reaktionsbrøken og ligevægtskonstanten kunne afgøre, hvorvidt en ligevægt er indstillet eller ej. Eksperimentelt sættes først fokus på en homogen ligevægt. Eleverne vil opfriske viden om naturvidenskabelig metode, og med udgangspunkt i eksperimentet skal de kunne argumentere for ligevægtsforskydninger som følge af forskellige indgreb, og aktuel viden må stå sin prøve. I forlængelse af et kvalitativt eksperiment med den homogene ligevægt skal eleverne koble deres viden om ligevægte på tungopløselige salte og i den forbindelse arbejde med et kvantitativt eksperiment med en heterogen ligevægt. Gruppearbejde Side 10 af 11
Titel 10 Du store organiske verden Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 160-163 og 166-167 Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; 10-29, 62-69, og 116-121 Kernestof: Bredt udvalg af organiske stofklasser, herunder alkoholer, aldehyder, ketoner, carboxylsyrer og estere. Addition, substitution, addition/radikal-polymerisation, oxidation af alkoholer (organiske redoxreaktioner), kondensationsreaktioner, hydrolyse, forsæbning, polykondensation. Stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper, tilstandsformer, opløselighed og isomeri. Kvantitativ og kvalitativ syntese med og uden oprensning. Supplerende stof: Aminer og amider, ethere og phenoler. Estersyntese Omfang Uddannelsestid 33 (elevtid 6) Gruppearbejde Mundtlig udtryksfærdighed Faglige mål Indsamle, udvælge og anvende informationer om kemiske emner Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Efter en kort repetition af carbonhydrider, organiske halogenforbindelser og plast (fra Det sorte guld: Olie og naturgas ) får eleverne som noget nyt individuelt lov til at præsentere afsnit inden for den øvrige organiske kemi's mangfoldighed. Eleverne skal kunne skelne mellem molekylformler og strukturformler, anvende systematisk navngivning, vurdere stoffernes tilstandsformer, kogepunkter og opløselighed under inddragelse af intermolekylære bindinger, polære og upolære molekyler samt hydrofile og hydrofobe grupper. Den organiske kemi's mangfoldighed resulterer uundgåeligt i stoffer med samme molekylformel, som kaldes for isomere stoffer. Eleverne vil stifte bekendtskab med struktur-isomere og skal kunne skelne i mellem kæde-, stillings- og funktions-isomere. Derudover vil stereo-isomere blive introduceret gennem geometrisk isomere, herunder cis/trans-isomeri og Z/E-isomeri. Gruppearbejde Forelæsning/foredrag Side 11 af 11