Abiturprüfung 2009
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Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW CH GK HT 1<br />
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Unterlagen für die Lehrkraft<br />
<strong>Abiturprüfung</strong> <strong>2009</strong><br />
Chemie, Grundkurs<br />
1. Aufgabenart<br />
Bearbeitung einer Aufgabe, die auf fachspezifischen Vorgaben basiert<br />
2. Aufgabenstellung<br />
Stahl braucht Schutz<br />
1. Erläutern Sie anhand beschrifteter Skizzen den Aufbau der Versuche A und B. Erklären<br />
Sie die angegebenen Beobachtungen und geben Sie für die ablaufenden Reaktionen<br />
Reaktionsgleichungen (Teilgleichungen) an.<br />
(24 Punkte)<br />
2. Vergleichen Sie die in den Abbildungen angegebenen Anordnungen zum Korrosionsschutz<br />
mit den Modellversuchen und erklären Sie die Eignung der Korrosionsschutzmaßnahmen.<br />
Erklären Sie den Begriff „Opferanode“.<br />
(18 Punkte)<br />
3. Erläutern Sie die zu erwartenden Beobachtungen in Versuch C. Analysieren Sie den<br />
Vorschlag, zum Korrosionsschutz von unterirdisch verlegten Anlagen aus Eisen die<br />
Metalle Zink (Zn) oder Zinn (Sn) entsprechend Abbildung 2 einzusetzen. Begründen<br />
Sie die Wahl von Magnesium (Abbildung 2) bzw. Eisenschrott (Abbildung 1).<br />
(18 Punkte)<br />
3. Materialgrundlage<br />
• Zirngiebl, E.: Einführung in die angewandte Elektrochemie, Otto Salle Verlag,<br />
Frankfurt am Main 1993, S. 476 – 480<br />
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4. Bezüge zu den Vorgaben <strong>2009</strong><br />
1. Inhaltliche Schwerpunkte<br />
Themenfeld: Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie in der Chemie<br />
• Batterien und Akkumulatoren: Grundprinzip der Funktionsweise<br />
• galvanische Zelle: Vorgänge an Elektroden, Potentialdifferenz<br />
• Spannungsreihe der Metalle/Nichtmetalle: Additivität der Spannungen,<br />
Standardelektrodenpotential<br />
• Nernst-Gleichung (quantitative Behandlung)<br />
– System Metall/Metallion, Systeme Wasserstoff/Oxoniumion und<br />
Hydroxidion/Sauerstoff (jeweils unter Standardbedingungen)<br />
– System Halogenidion/Halogen<br />
• einfache Elektrolyse im Labor<br />
2. Medien/Materialien<br />
• entfällt<br />
5. Zugelassene Hilfsmittel<br />
• Wissenschaftlicher Taschenrechner<br />
• Periodensystem<br />
• Wörterbuch zur deutschen Rechtschreibung<br />
6. Vorgaben für die Bewertung der Schülerleistungen<br />
Teilleistungen – Kriterien<br />
a) inhaltliche Leistung<br />
Teilaufgabe 1<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1a zeichnet den Aufbau der Versuche A und B, z. B.:<br />
• Skizze zu Versuch A mit Beschriftung (Gleichspannungsquelle, Plus-Pol,<br />
Minus-Pol, Salzlösung, Blau- und Rotfärbung),<br />
• Skizze zu Versuch B mit Beschriftung (Magnesium als Minus-Pol; Eisen als<br />
Plus-Pol, Rotfärbung am Eisen).<br />
1b erläutert den Aufbau der Versuche A und B, z. B.:<br />
• Versuch A: Elektrolyse-Zelle; Versuch B: Galvanische Zelle,<br />
• Kochsalzlösung als Elektrolyt.<br />
2a erklärt die angegebenen Beobachtungen bei Versuch A, z. B.:<br />
• Plus-Pol: Nachweis von Eisen(II)-Ionen durch Blaufärbung (Kaliumhexacyanoferrat(III)),<br />
• Minus-Pol: Nachweis von Hydroxid-Ionen durch Rotfärbung (Phenolphthalein).<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB) 1<br />
4 (I)<br />
4 (I)<br />
2 (I)<br />
1<br />
AFB = Anforderungsbereich<br />
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2b erklärt die angegebenen Beobachtungen bei Versuch A, z. B.:<br />
• Plus-Pol: Oxidation von Eisen-Atomen des Eisennagels zu Eisen-Ionen,<br />
• Minus-Pol: Reduktion von gelöstem Sauerstoff der Elektrolytlösung unter Bildung<br />
von Hydroxid-Ionen.<br />
(Alternativ: Reduktion von Wasser bzw. Oxonium-Ionen zu Wasserstoff)<br />
2c erklärt die Beobachtungen bei Versuch B, z. B.:<br />
• Eisennagel (Plus-Pol): Nachweis von Hydroxid-Ionen.<br />
2d erklärt die Beobachtungen bei Versuch B, z. B.:<br />
• Minus-Pol: Oxidation von Magnesium-Atomen, da das Potential von Magnesium<br />
niedriger als das Potential von Eisen ist.<br />
• Plus-Pol: Reduktion von gelöstem Sauerstoff der Elektrolyt-Lösung unter Bildung<br />
von Hydroxid-Ionen.<br />
(Alternativ: Reduktion von Wasser bzw. Oxonium-Ionen zu Wasserstoff)<br />
3 gibt für die ablaufenden Reaktionen Reaktionsgleichungen an, z. B.:<br />
• Versuch A:<br />
Plus-Pol: Fe Fe 2+ + 2 e –<br />
Minus-Pol: O 2 + 2 H 2 O + 4 e – 4 OH –<br />
• Versuch B:<br />
Minus-Pol: Mg Mg 2+ + 2 e –<br />
Plus-Pol: O 2 + 2 H 2 O + 4 e – 4 OH –<br />
(Hinweis: Der Prüfling kann für Versuch A und Versuch B alternativ Gesamtgleichungen<br />
angeben.)<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (2)<br />
4 (II)<br />
2 (I)<br />
4 (II)<br />
4 (II)<br />
Teilaufgabe 2<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 vergleicht die in den Abbildungen 1 und 2 angegebenen Anordnungen zum Korrosionsschutz<br />
mit den Modellversuchen, z. B.:<br />
• Korrosionsschutz in Abb. 1 entspricht Versuch A: Elektrolysezelle, bei der der<br />
(Eisen-)Tank mit dem Minus-Pol, Eisenschrott mit dem Plus-Pol verbunden ist.<br />
• Korrosionsschutz in Abb. 2 entspricht Versuch B: Galvanische Zelle, bei der das<br />
zu schützende Eisenrohr den Plus-Pol der Zelle bildet, das Magnesium den Minus-Pol.<br />
• Die Bodenfeuchtigkeit mit ihrem Gehalt an gelösten Salzen wirkt als Elektrolytlösung.<br />
2a erklärt die Eignung der Korrosionsschutzmaßnahme bei Abbildung 1, z. B.:<br />
• Durch die Spannungsquelle werden Elektronen zum Tank transportiert: Die Bildung<br />
von Eisen-Ionen wird verhindert.<br />
2b erklärt die Eignung der Korrosionsschutzmaßnahme von Abbildung 2, z. B.:<br />
• Elektronen fließen vom Magnesium zum Eisen: Die Bildung von Eisen-Ionen<br />
wird verhindert.<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
6 (I)<br />
4 (II)<br />
4 (II)<br />
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3 erklärt den Begriff Opferanode, z. B.:<br />
• Magnesium, Anode der galvanischen Zelle in Abbildung 2 (Eisenschrott, Anode<br />
der Elektrolysezelle in Abbildung 1) wird oxidiert und geht als Magnesium-Ionen<br />
(Eisen-Ionen) in Lösung.<br />
• Magnesium (Eisenschrott) wird zugunsten des Erhalts der Anlage aus Eisen<br />
(Stahl) „geopfert“.<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (2)<br />
4 (II)<br />
Teilaufgabe 3<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1a erläutert die zu erwartenden Beobachtungen in Versuch C, z. B.:<br />
• Blaufärbung am Eisennagel und Rotfärbung am Zinn.<br />
• Zinn mit dem positiveren Potential als Eisen würde in der galvanischen Zelle den<br />
Plus-Pol bilden: Ort der Reduktion.<br />
• Eisen bildet entsprechend den Minus-Pol, an dem die Oxidation stattfindet.<br />
1b erläutert die zu erwartenden Beobachtungen in Versuch C, z. B.:<br />
• Die Rotfärbung tritt auf, da Hydroxid-Ionen bei der Reduktion von Sauerstoff am<br />
Zinn entstehen.<br />
• Die Blaufärbung tritt auf, da Eisen(II)-Ionen durch Oxidation gebildet werden.<br />
2 analysiert den Vorschlag, zum Korrosionsschutz von unterirdisch verlegten Anlagen<br />
aus Eisen die Metalle Zink oder Zinn entsprechend Abbildung 2 einzusetzen, z. B.:<br />
• Zinn würde die Korrosion von Eisen begünstigen, da U°(Sn) > U°(Fe), und ist<br />
somit ungeeignet.<br />
• Zink besitzt ein negativeres Potential als Eisen und würde die Opferanode darstellen<br />
und ist somit geeignet.<br />
3 begründet die Wahl von Magnesium bzw. Eisenschrott, z. B.:<br />
• Billiger Eisenschrott wird aus ökonomischen Gründen eingesetzt.<br />
• Magnesium wird wegen ökologischer Unbedenklichkeit eingesetzt.<br />
(Hinweis: Es handelt sich um eine offene Aufgabenstellung, sachgerechte und<br />
schlüssige Argumente sind zu bewerten.)<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (4)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
6 (III)<br />
2 (II)<br />
6 (III)<br />
4 (II)<br />
b) Darstellungsleistung<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 führt seine Gedanken schlüssig, stringent und klar aus. 4<br />
2 • strukturiert seine Darstellung sachgerecht und übersichtlich,<br />
• verwendet eine differenzierte und präzise Sprache,<br />
• veranschaulicht seine Ausführungen durch geeignete Skizzen, Schemata etc.,<br />
• gestaltet seine Arbeit formal ansprechend.<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
3<br />
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7. Bewertungsbogen zur Prüfungsarbeit<br />
Name des Prüflings: ____________________________________ Kursbezeichnung: ____________<br />
Schule: _____________________________________________<br />
Teilaufgabe 1<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1a zeichnet den Aufbau … 4 (I)<br />
1b erläutert den Aufbau … 4 (I)<br />
2a erklärt die angegebenen … 2 (I)<br />
2b erklärt die angegebenen … 4 (II)<br />
2c erklärt die Beobachtungen … 2 (I)<br />
2d erklärt die Beobachtungen … 4 (II)<br />
3 gibt für die … 4 (II)<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (2)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe 1. Teilaufgabe 24<br />
Lösungsqualität<br />
EK 2 ZK DK<br />
Teilaufgabe 2<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1 vergleicht die in … 6 (I)<br />
2a erklärt die Eignung … 4 (II)<br />
2b erklärt die Eignung … 4 (II)<br />
3 erklärt den Begriff … 4 (II)<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (2)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe 2. Teilaufgabe 18<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
2<br />
EK = Erstkorrektur; ZK = Zweitkorrektur; DK = Drittkorrektur<br />
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Teilaufgabe 3<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1a erläutert die zu … 6 (III)<br />
1b erläutert die zu … 2 (II)<br />
2 analysiert den Vorschlag … 6 (III)<br />
3 begründet die Wahl … 4 (II)<br />
4 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (4)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe 3. Teilaufgabe 18<br />
Summe der 1., 2. und 3. Teilaufgabe 60<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Darstellungsleistung<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
1 führt seine Gedanken … 4<br />
2 strukturiert seine Darstellung … 3<br />
Summe Darstellungsleistung 7<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Summe insgesamt (inhaltliche und Darstellungsleistung) 67<br />
Festlegung der Gesamtnote (Bitte nur bei der letzten bearbeiteten Aufgabe ausfüllen.)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
Übertrag der Punktsumme aus der ersten bearbeiteten Aufgabe 67<br />
Übertrag der Punktsumme aus der zweiten bearbeiteten Aufgabe 67<br />
Punktzahl der gesamten Prüfungsleistung 134<br />
aus der Punktsumme resultierende Note<br />
Note ggf. unter Absenkung um ein bis zwei Notenpunkte<br />
gemäß § 13 Abs. 2 APO-GOSt<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Paraphe<br />
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ggf. arithmetisches Mittel der Punktsummen aus EK und ZK: ___________<br />
ggf. arithmetisches Mittel der Notenurteile aus EK und ZK: _____________<br />
Die Klausur wird abschließend mit der Note: ________________________ (____ Punkte) bewertet.<br />
Unterschrift, Datum:<br />
Grundsätze für die Bewertung (Notenfindung)<br />
Für die Zuordnung der Notenstufen zu den Punktzahlen ist folgende Tabelle zu verwenden:<br />
Note Punkte Erreichte Punktzahl<br />
sehr gut plus 15 134 – 128<br />
sehr gut 14 127 – 121<br />
sehr gut minus 13 120 – 114<br />
gut plus 12 113 – 108<br />
gut 11 107 – 101<br />
gut minus 10 100 – 94<br />
befriedigend plus 9 93 – 87<br />
befriedigend 8 86 – 81<br />
befriedigend minus 7 80 – 74<br />
ausreichend plus 6 73 – 67<br />
ausreichend 5 66 – 61<br />
ausreichend minus 4 60 – 52<br />
mangelhaft plus 3 51 – 44<br />
mangelhaft 2 43 – 36<br />
mangelhaft minus 1 35 – 27<br />
ungenügend 0 26 – 0<br />
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