Sitzung 11 Flashcards
Nennen Sie zehn Schülerfehlvorstellungen zum chemischen Gleichgewicht
- Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion in (vollständiger) Pendelbewegung
nacheinander ab
• Die Hinreaktion läuft vollständig ab, bevor die Rückreaktion startet. - Im Gleichgewicht findet keine Reaktion statt bzw. in einem System im chemischen
Gleichgewichtszustand “passiert nichts” - Im Gleichgewicht muss eine Spezies verbraucht werden.
- Im Gleichgewicht sind Konzentrationen/Massen/Stoffmengen der Edukte und
Produkte gleich. - Der Wert der Gleichgewichtskonstanten ändert sich mit der Menge der vorhandenen
Edukte oder Produkte. - Die Gleichgewichtskonstante ist unabhängig von der Temperatur.
- Die Erhöhung des Drucks führt immer dazu, dass sich das Gleichgewicht in Richtung
der Produkte verschiebt. - Ein Katalysator beeinflusst die Raten der Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen
unterschiedlich - Durch die Zugabe von Wasser wird beim Säure-Base Gleichgewicht das
Gleichgewicht gestört, da die linke Seite verdünnt wird und somit die Konzentration der
Edukte sinkt. - In heterogenen Gleichgewichten reagieren die Feststoffe nicht, da ihre
Konzentrationen gleichbleiben.
Erklären Sie Implikationen, die sich aus den Fehlvorstellungen für die Lehre ergeben
- Fehlvorstellungen basieren meist auf sozialen Erfahrungen, und Umgang mit der Umwelt
- Erfahrungen resultieren oft auf statischen Gleichgewichten
- Gleichgewicht als statisch und beendet angesehen
- Lehrer müssen passende Lerninstrumente finden, die auf den typischen Vorstellungen der SuS aufbaut, Fehlvorstellungen aufgreifen und verbessern
- Fachbegriffe zu Beginn klären
Nennen Experimente zum chemischen Gleichgewicht für den
Schulunterricht
Experimente zum chemischen Gleichgewicht:
- Schmelzgleichgewicht von Wasser
- Löslichkeitsgleichgewichte von Kochsalz
- Modellexperiment zum dynamischen Gleichgewicht
- Löslichkeitsgleichgewichte von Natriumchlorid
- Löslichkeitsgleichgewicht von Calciumsulfat
- Boudouard-Gleichgewicht – quantitativ bestimmen
- Quantitative Zersetzung von Ammoniak
Erkläre Modellexperiment zum dynamischen Gleichgewicht
- zeigt dynamische Hin- und Rückreaktion eines GG
- im GG muss nicht die gleiche Stoffmenge vorliegen
- Glasrohr zeigt unterschiedliche Geschwindigkeit
Material: 2 Messzylinder (50 mL), zwei Glasrohre (8 mm Durchmesser), ein Glasrohr (6 mm
Durchmesser)
Durchführung:
- Ersten Messzylinder mit 50 mL Wasser befüllen
- Glasrohre (beide 8 mm Durchmesser) in Messzylinder eintauchen, mit Daumen
verschließen und aus der Flüssigkeit heben
- Flüssigkeit in den jeweils anderen Messzylinder überführen
- So lange wiederholen, bis sich Wassermenge nicht mehr ändert
- Experiment mit Glasrohren unterschiedlicher Durchmesser wiederholen
Beobachtung:
- Nach Versuch 1 (Glasrohre haben den gleichen Durchmesser) weisen beide Zylinder
25 mL Wasser auf, auch wenn die Glasrohre weiterhin Wasser hin- und her
transportieren
- Nach Versuch 2 (Glasrohre haben unterschiedlich große Durchmesser) weist Zylinder
1 30 mL Wasser auf, Zylinder 2 20 mL. Die Gleichgewichtsmenge ändert sich auch
beim weiteren Wiederholen des Wassertransportes nicht
Erkläre Experiment “Boudouard-Gleichgewicht – quantitaiv bestimmt” genauer
- Fehlvorstellungen werden beseitigt
- Mischung aus Edukten und Produkten liegt vor, Anteile von Festoffen beeinflussen das GG nicht
Material: 2 Kolbenprober, Reaktionsrohr aus Quarz, zwei Brenner, Gasspürgerät („Dräger“)
mit Prüfröhrchen für CO, Bechergläser, Aktivkohle, Quarzglaswolle, Kohlenstoffdioxid
(Stahlflasche), Kalkwasser
Durchführung:
- Quarzglasrohr mit Aktivkohle füllen und an beiden Seiten mit Quarzglaswolle
verschließen
- Beide Kolbenprober anschließen (einer mit 50 mL Kohlenstoffdioxid-Gas gefüllt, der
andere bleibt leer)
- Kohle mit den Brennern erhitzen (bis sie rot glüht)
- Das Gas langsam darüber leiten, bis das Volumen konstant bleibt
- Das Gasspürgerät an den halb mit Gas befüllten Kolbenprober anschließen, ein Teil des
Gases wird durch das Prüfröhrchen gesogen
- Ein zweiter Teil des Gases wird durch etwas Kalkwasser geleitet
Beobachtung:
- Das mögliche Maximalvolumen von 100 mL wird nicht erreicht
- Volumen von ca. 60 mL = const.
- Anwesenheit von Kohlenstoffmonoxid durch Prüfröhrchen bestätigt
- Kalkwasser weist Anwesenheit von Kohlenstoffdioxid nach
Beschreiben Sie einen Unterrichtsvorschlag zum Thema „Chemisches Gleichgewicht“ zu: Einführung reversibler und unvollständiger chemischer Reaktionen
- SuS sollen sich mit der Reversibilität von chemischen Reaktionen
auseinandersetzen - Einfache chemische Experimente können zeigen, dass die Richtung einer
chemischen Reaktion durch einen scheinbar geringfügigen Eingriff, z.B. Zugabe eines der
Produkte zu einem Reaktionsgemisch, umgekehrt werden kann - es wird gezeigt, dass die Zugabe einer Substanz, die bereits in der Mischung der
Reagenzien vorhanden war, zu einer beobachtbaren Veränderung führt - mit einem reversiblen System sollen SuS lernen, dass alle ursprünglichen
Reaktanten sowie die Produkte vorhanden sind, während das System aus makroskopischer Sicht stillsteht - Reaktion muss nicht zum Abschluss kommen (Unvollständigkeit einer chemischen Umwandlung), obwohl alle notwendigen Bedingungen für das weitere Ablaufen der Reaktion erfüllt sind (Evtl.
Widerspruch zu bisher Gelerntem!)
Beschreiben Sie einen Unterrichtsvorschlag zum Thema „Chemisches Gleichgewicht“ zu: Einführung des dynamischen Gleichgewichts
- Simulationen eines dynamischen chemischen Gleichgewichts und Erklärungen des dynamischen Modells mit Metaphern können herangezogen werden (Beispiel hierfür ist der “Apfel Krieg”)
- zwei Gärten, ein kleiner Junge wirft Äpfel in den Nachbargarten, Nachbar wirft sie zurück (Bildung eines dynamischen Gleichgewichts)
- Die unterschiedliche Beweglichkeit der Personen (symbolisiert die Ratenkonstante k) führt zu unterschiedlichen Mengen von Äpfeln in beiden Gärten (stellvertretend für die Konzentrationen c)
- nach einer Weile, obwohl sie immer noch Äpfel hin und her werfen, bleibt die Menge der Äpfel auf jeder Seite des Zauns unverändert, denn die beiden Produkte aus Beweglichkeit und Konzentration sind gleich
(mathematisch korrektes Beispiel für die einfache Reaktion A ⇌ B) - SuS müssen die Möglichkeit akzeptieren, dass eine chemische Reaktion stattfinden kann, auch wenn dies nicht durch Veränderungen auf makroskopischer Ebene angezeigt wird
- Vorstellung muss angenommen werden, dass zwei entgegengesetzte Reaktionen gleichzeitig ablaufen können
- Teilchen-Vorstellungen können noch angesprochen werden, z.B ein Partikel vom Typ X gebildet werden, während zur gleichen Zeit ein weiteres X-Teilchen
innerhalb des Systems umgewandelt wird, wodurch die Gesamtmenge Anzahl der X-Teilchen konstant bleibt.
Bewerten Sie die Bedeutung von Modellexperimenten beim Thema „Chemisches
Gleichgewicht“
- Experimente fördern das Verständnis der SuS
- gängige Fehlvorstellungen können ausgeräumt werden
- Prinzip des chemischen Gleichgewichts wird angesprochen
- Anwendung verschiedene Themenbereiche (z.B: Elektrochemie) fördert
den Transfer und die Flexibilität der Kenntnisse und Fähigkeiten der SuS - eigenständiges Handeln fördert die Motivation
- Modellexperimente (spiegeln originalen Sachverhalt wider, wenn Original zu komplex ist) als einzige Möglichkeit, diese experimentell darzustellen, da originale Sachverhalte schwer zeigbar sind
- Produkt- und Eduktseite trennbar (zeigt das Modellexperiment)
- Einstieg in die Gleichgewichtskonstante, mathematischer Aspekt wird leichter zugänglich
- Lehrperson muss darauf achten, mögliche
aufkommenden Fehlvorstellungen offen zu thematisieren
