Chemie · Niedersachsen · Sek I

Chemische Reaktion: Energie, Massenerhaltung und Reaktionsgleichung

Eine Unterrichtsreihe für Klasse 7 und 8 zum Konzept der chemischen Reaktion und zum Energie-Konzept. Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden chemische Reaktionen von Aggregatzustandsänderungen, deuten exotherme und endotherme Reaktionen mit Energiediagrammen, untersuchen Aktivierungsenergie und Katalysatoren und leiten das Gesetz von der Erhaltung der Masse her. Mit dem Atommodell nach Dalton stellen sie zum Schluss ausgeglichene Reaktionsgleichungen auf.

Klassen: 7–8
Schulformen: Gymnasium, Oberschule
Umfang: 7 Unterrichtsstunden
Fach: Chemie
Bundesland: Niedersachsen

Als Kurs übernehmen

Mit einem kostenlosen Konto übernehmen Sie die Vorlage als eigenen Kurs.

Lernziele

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Stoffumwandlung und Energieumsatz als Kennzeichen chemischer Reaktionen und grenzen sie von Aggregatzustandsänderungen und Lösevorgängen ab.
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden exotherme und endotherme Reaktionen und stellen sie in Energiediagrammen dar.
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Wirkung eines Katalysators auf die Aktivierungsenergie und führen den Sauerstoffnachweis mit der Glimmspanprobe durch.
Die Schülerinnen und Schüler führen Experimente zum Gesetz von der Erhaltung der Masse durch, deuten Abweichungen und erklären das Gesetz mit dem Atommodell nach Dalton.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen ausgeglichene Reaktionsgleichungen und nutzen dabei die Erhaltung der Atome und konstante Atomanzahlverhältnisse.

Bezug zum Kerncurriculum

Kerncurriculum für das Gymnasium Schuljahrgänge 5–10 Naturwissenschaften (Niedersachsen, 2015), Teil Chemie (öffnet eine externe Seite)

Inhaltsbereich: Konzept der chemischen Reaktion
Inhaltsbereich: Energie-Konzept
Kompetenzerwartung: beschreiben, dass nach einer chemischen Reaktion die Ausgangsstoffe nicht mehr vorliegen und gleichzeitig immer neue Stoffe entstehen.
Kompetenzerwartung: beschreiben, dass chemische Reaktionen immer mit einem Energieumsatz verbunden sind.
Kompetenzerwartung: beschreiben, dass bei chemischen Reaktionen die Atome erhalten bleiben und neue Teilchenverbände gebildet werden.
Kompetenzerwartung: entwickeln das Gesetz von der Erhaltung der Masse.
Kompetenzerwartung: führen Experimente zum Gesetz der Erhaltung der Masse durch.
Kompetenzerwartung: beschreiben Abweichungen von Messergebnissen und deuten diese
Kompetenzerwartung: erstellen Reaktionsgleichungen durch Anwendung der Kenntnisse über die Erhaltung der Atome und die Bildung konstanter Atomanzahlverhältnisse in Verbindungen.
Kompetenzerwartung: beschreiben, dass Systeme bei chemischen Reaktionen Energie mit der Umgebung, z. B. in Form von Wärme, austauschen können und dadurch ihren Energiegehalt verändern.
Kompetenzerwartung: unterscheiden exotherme und endotherme Reaktionen.
Kompetenzerwartung: beschreiben die Wirkung eines Katalysators auf die Aktivierungsenergie.
Kompetenzerwartung: erstellen Energiediagramme.
Kompetenzerwartung: führen experimentelle Untersuchungen zur Energieübertragung zwischen System und Umgebung durch.

Ablauf

Abschnitt 1
Kennzeichen chemischer Reaktionen
Stoffumwandlung und Energieumsatz, Edukte und Produkte, Wortgleichung, Kupferbrief, Eisen und Schwefel.
- Lektion
  Kennzeichen chemischer Reaktionen: Stoffumwandlung und Energie
  Eine brennende Kerze wird kleiner. Ein Teil des Wachses schmilzt und läuft am Rand herunter. Dieses Wachs kannst du wieder abkratzen, es ist immer…
- Aufgabe
  Versuchsprotokoll Kupferbrief
  Führe den Kupferbrief-Versuch nach Anleitung durch (Schutzbrille, Tiegelzange).
  1. Schreibe ein Protokoll mit Frage, Vermutung, Material, Durchführung, Beobachtung und Auswertung.
  2. Trenne in der Auswertung Beobachtung (Stoffebene) und Erklärung.
  3. Formuliere die Wortgleichung.
  Lade das Protokoll und ein Foto des geöffneten Briefs hoch.
Abschnitt 2
Exotherme und endotherme Reaktionen
Energiegehalt, System und Umgebung, exotherm und endotherm, Energiediagramm, Versuche mit Eisenpulver und mit Zitronensäure und Natron.
- Lektion
  Exotherme und endotherme Reaktionen mit Energiediagramm
  Ein Taschenwärmer aus dem Drogeriemarkt wird warm, sobald du ihn aus der Verpackung nimmst und knetest. Ein Kühlpack aus dem Erste-Hilfe-Kasten wird…
Abschnitt 3
Aktivierungsenergie und Katalysator
Aktivierungsenergie als Berg im Energiediagramm, Katalysatoren in Technik und Körper, Zerfall von Wasserstoffperoxid, Glimmspanprobe.
- Lektion
  Aktivierungsenergie und Katalysator
  Ein Streichholz enthält Stoffe, die heftig mit Sauerstoff reagieren. Trotzdem liegt es monatelang in der Schachtel an der Luft und brennt nicht…
- Verbindung zur Biologie
  Enzyme wie die Katalase aus der Kartoffel oder die Amylase im Speichel sind Biokatalysatoren. Sie wirken nur bei passender Temperatur und werden durch Kochen zerstört.
Abschnitt 4
Gesetz von der Erhaltung der Masse
Lavoisier, Massenerhaltung im geschlossenen Gefäß, Eisenwolle und Holz, Abweichungen deuten, Atommodell nach Dalton, Element und Verbindung.
- Lektion
  Gesetz von der Erhaltung der Masse und Daltons Atommodell
  Verbrennt ein Stück Holz, bleibt nur ein kleines Häufchen Asche übrig. Man könnte meinen, beim Verbrennen geht Masse verloren. Hängst du aber ein…
- Aufgabe
  Messwerte zur Massenerhaltung auswerten
  Trage die Messwerte aller Gruppen zum Streichholzversuch in eine Tabelle ein (Masse vorher, Masse nachher, Differenz).
  1. Berechne für jede Gruppe die Differenz.
  2. Beschreibe die Abweichungen und nenne mögliche Ursachen.
  3. Schlage eine Verbesserung des Versuchs vor und begründe sie.
Abschnitt 5
Reaktionsgleichungen aufstellen und Selbsttest
Formeln und Indizes, zweiatomige Elemente, Ausgleichen in vier Schritten, Verbrennung von Magnesium und Methan, Selbsttest zur Reihe.
- Lektion
  Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen
  Erdgas besteht vor allem aus Methan. Brennt es auf dem Herd, entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Damit die Flamme sauber brennt, muss genug Luft…
- Material
  Simulation: Reaktionsgleichungen ausgleichen (öffnet eine externe Seite)
  PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, Lizenz: CC BY 4.0

Hinweise für Lehrkräfte

Einordnung in das Kerncurriculum

Am Gymnasium (KC 2015) gehören Kennzeichen chemischer Reaktionen, Energieumsatz, exotherme und endotherme Reaktionen, Aktivierungsenergie und Katalysator, Massenerhaltung, einfaches Atommodell und Reaktionsgleichungen zum Doppeljahrgang 7/8 (Konzept der chemischen Reaktion, Energie-Konzept). Im Oberschul-Kerncurriculum (2013) stehen Energieumsatz, Energie abgebende und aufnehmende Reaktionen, Aktivierungsenergie, Atommodell nach Dalton und Reaktionsgleichungen ebenfalls in 7/8; Katalysatoren folgen dort erst in 9/10. An der Oberschule können Sie Lektion 3 deshalb kürzen oder später einsetzen.

Zeitplan (7 Stunden)

Stunde	Abschnitt
1	Kennzeichen chemischer Reaktionen, Kupferbrief
2	Exotherm und endotherm, Energiediagramm, Versuche A und B
3	Aktivierungsenergie, Katalysator, Wasserstoffperoxid mit Kartoffel
4–5	Massenerhaltung, Streichholzversuch, Eisenwolle, Atommodell nach Dalton
6–7	Formeln und Reaktionsgleichungen, Selbsttest

Sicherheit (RiSU, Gefährdungsbeurteilung)

Kupferbrief, Streichholzköpfe, Eisenwolle: Schülerversuche mit Schutzbrille und feuerfester Unterlage. Eisenwolle nur in kleinen Portionen, keine Gebläseluft. Streichholzversuch gut lüften.
Eisen und Schwefel: als Lehrerversuch im Abzug, kleine Mengen, Reagenzglas nicht verschließen. Beim Erhitzen kann Schwefeldioxid entstehen.
Zitronensäure: GHS07, H319. Schutzbrille. Natriumhydrogencarbonat ist nicht eingestuft.
Wasserstoffperoxid: nur die 3-prozentige Lösung aus der Apotheke, Schutzbrille. Höher konzentrierte Lösungen sind ätzend und gehören nicht in Schülerhand.
Eisenpulver für den Taschenwärmer-Versuch fern von Zündquellen halten, Feinstaub nicht aufwirbeln. Alternativ einen gekauften Einweg-Wärmer öffnen und den Inhalt untersuchen.
Prüfen Sie vor dem Einsatz die aktuellen Einstufungen Ihrer Chemikalien im Sicherheitsdatenblatt oder in der GESTIS-Stoffdatenbank und dokumentieren Sie die Gefährdungsbeurteilung.

Typische Fehlvorstellungen

Bei der Verbrennung wird Stoff vernichtet. Gase werden übersehen. Die Eisenwolle ist das stärkste Gegenbeispiel.
Energie entsteht bei der Reaktion. Sie wird aus dem Energiegehalt der Stoffe umgewandelt und übertragen.
Kälte wird erzeugt. Endotherme Systeme nehmen Wärme auf.
Der Katalysator liefert Energie oder macht mehr Produkt. Er senkt nur die Aktivierungsenergie.
Beim Ausgleichen darf man Indizes ändern. Das erzeugt andere Stoffe ( $\mathrm{MgO_{2}}$ , $\mathrm{H_{2}O_{2}}$ ).
Der Reaktionspfeil ist ein Gleichheitszeichen. Er bedeutet „reagiert zu“.

Differenzierung

Grundlegend: Atome als Legosteine oder Magnetplättchen legen und zählen, bevor Koeffizienten notiert werden; vorgegebene Formeln.
Erweitert: Propanverbrennung, Kupferoxid mit Kohlenstoff, Massenverhältnis und Atomanzahlverhältnis (Übergang zur Stoffmenge in 9/10).
Die PhET-Simulation zum Ausgleichen von Reaktionsgleichungen eignet sich für Übungsphasen und als Hausaufgabe.

Prozessbezogene Kompetenzen

Erkenntnisgewinnung: Überprüfungsexperimente planen, Nachweisreaktionen anwenden, Abweichungen von Messergebnissen deuten, Reaktionen auf Atomebene deuten. Kommunikation: Fachsprache und Alltagssprache unterscheiden, Stoff- und Teilchenebene trennen, Symbolsprache. Bewertung: Bedeutung von Katalysatoren in Technik und Biologie, Verbrennung als chemische Reaktion.

Häufige Fragen

In welcher Klasse werden Reaktionsgleichungen in Niedersachsen eingeführt?

Am Gymnasium und an der Oberschule im Doppeljahrgang 7/8. Das Kerncurriculum verlangt dort ausgeglichene Reaktionsgleichungen auf Grundlage der Atomerhaltung.

Welche Versuche sind Schülerversuche, welche Lehrerversuche?

Kupferbrief, Eisenwolle, Streichholzköpfe, Zitronensäure mit Natron und Wasserstoffperoxid 3 % mit Kartoffel sind Schülerversuche mit Schutzbrille. Eisen mit Schwefel führen Sie als Lehrkraft im Abzug vor.

Passt die Reihe für die Oberschule?

Ja. Das Oberschul-Kerncurriculum verlangt dieselben Inhalte in 7/8, nur der Katalysator ist dort für 9/10 vorgesehen. Lektion 3 können Sie kürzen oder später nachholen.

Wie viele Stunden plane ich ein?

Sieben Unterrichtsstunden. Für das sichere Ausgleichen von Reaktionsgleichungen sollten Sie zusätzliche Übungszeit einplanen.

Quellen

Gesetz von der Erhaltung der Masse (Wikipedia, Lizenz: CC BY-SA 4.0, abgerufen am 03.11.2026)

Bildnachweise

Titelbild: KI-generiert
Zwei Energiediagramme. Exotherm: Ausgangsstoffe liegen höher als Produkte, Pfeil nach unten für abgegebene Energie. Endotherm: Produkte liegen höher, Pfeil nach oben für aufgenommene Energie. Beide Kurven steigen erst über einen Berg.: Eigene Darstellung
Energiediagramm einer exothermen Reaktion. Eine hohe durchgezogene Kurve ohne Katalysator und eine niedrigere gestrichelte Kurve mit Katalysator verbinden dieselben Ausgangsstoffe links oben mit denselben Produkten rechts unten.: Eigene Darstellung

Stoffe, Stoffeigenschaften und Teilchenmodell
Chemie · Klasse 5–7
Atombau und Periodensystem der Elemente
Chemie · Klasse 9–10
Säuren, Basen und pH-Wert
Chemie · Klasse 9–10

Die Vorlage in Ihrem Kurs