Aufgabe Punkte (je 10) Praktikum Anorganische und Analytische Chemie. Abschlußklausur. Name: Vorname: Matrikel-Nr.

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1 Aufgabe Punkte (je 10) Praktikum Anorganische und Analytische Chemie Abschlußklausur Name: Vorname: Matrikel-Nr. Studienfach: Hinweis: Verwenden Sie für die Antworten den hinter den Fragen freigelassenen Raum. Falls dieser nicht ausreichen sollte, benutzen Sie die angehefteten Blätter und machen Sie bei der jeweiligen Frage einen Verweis auf die Seite, auf der die Lösung zu finden ist. Bei Rechenaufgaben muß der Lösungsweg mit angegeben werden. Lösungen, die nur aus dem Endergebnis bestehen, werden nicht anerkannt. ➊ Beschreiben Sie die folgenden Begriffe und nennen Sie jeweils ein konkretes Beispiel (Verbindungen, Strukturformeln oder Reaktionsgleichungen). (a) Hybrid (b) Hydrat (c) Hydrid (d) Hysterese (e) Hydroxokomplex

2 ➋ Stellen Sie für die folgenden Reaktionen von Stickstoff-Verbindungen die stöchiometrisch exakten Reaktionsgleichungen auf. Schreiben Sie unter die jeweiligen Reaktionspartner, ob es sich bei ihnen um eine Säure, eine Base (evtl. Lewis-Säure, Lewis-Base), ein Oxidationsoder ein Reduktionsmittel handelt. (a) Ammoniumnitrat (Sprengstoff!) zersetzt sich beim Erhitzen in heftiger Reaktion. (b) Nitrat-Ionen können durch die sog. Ringprobe nachgewiesen werden. (c) Durch Einleiten von Stickstoffdioxid und Luft in Wasser wird Salpetersäure gewonnen. (d) Zink-Granalien reagieren mit konzentrierter Salpetersäure unter Bildung brauner Dämpfe. (e) Zink-Granalien reagieren mit verdünnter Salpetersäure unter Bildung eines brennbaren farblosen Gases.

3 ➌ Die permanganometrische Bestimmung von Eisen(III) läßt sich mit dem Verfahren nach Reinhardt-Zimmermann ausführen. (a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die ablaufenden Prozesse und beschreiben Sie die Vorgehensweise. (b) Zeigen Sie, daß der von Ihnen verwendete Titer (Zitat Skript: 1 ml 0.1 N KMnO 4 - Maßlösung entspricht mg Fe ) korrekt war. (c) Eisen(III) läßt sich auch cerimetrisch bestimmen. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung hierzu (Tipp: Stellung von Cer im Periodensystem und die Zugehörigkeit zu den Lanthanoid-Elementen beachten!)

4 ➍ Formulieren Sie stöchiometrisch genau die charakteristischen Reaktionen bei den folgenden Aufschlußverfahren: (a) Saurer Aufschluß von BeO (b) Oxidationsschmelze von GeO (c) Freiberger Aufschluß von GeO 2 (d) Soda-Pottasche-Aufschluß von KAlGe 3 O 8

5 ➎ Formulieren Sie für die nachstehend genannten Ionen je eine Nachweisreaktion, die mit der Entstehung charakteristisch geformter Kristalle (Form?) einhergeht. (a) K + (b) Ca 2+ (c) Pb 2+ mit der Entstehung einer farbigen Verbindung (Farbe?) einhergeht. (a) Zn 2+ (b) Hg 2+ (c) Ni 2+ mit der Entstehung eines Gases mit charakteristischer Reaktion (Welche?) einhergeht. (a) NH + 4 (b) CO 2 3 (c) SO 2 3 (d) AsO 3 3

6 ➏ Das Weißpigment Rutil (TiO 2 ) wird heute technisch nach dem sog. Chlorid-Verfahren von Eisen-Verunreinigungen befreit. Dazu wir ein flüchtiges Zwischenprodukt destillativ gereinigt und anschließend im Luftstrom wieder zersetzt. (a) Ergänzen Sie stöchiometrisch genau die Gleichungen der hierbei ablaufenden Reaktionen: (1) } {{ } Rutil(roh) + } {{ } Koks + } {{ } Kreisgas 1000 o C }{{} + }{{} Zwischenprodukt Kohlenmonoxid (2) Destillation des Zwischenproduktes (3) }{{} + }{{} Zwischenprodukt Luft 1200 o C }{{} + }{{} Rutil(weiß) Kreisgas (b) Zeigen Sie anhand der o.g. Reaktionsgleichungen und der Gleichungen für den Silicat- Nachweis die Analogie von Silicium (IV. Hauptgruppe) und Titan (IV. Nebengruppe). (c) Beschreiben Sie (mit Reaktionsgleichungen) die Trennung von Titan und Eisen in der Analytik und geben Sie für die beiden Elemente einen qualitativen Nachweis an.

7 ➐ Schwefel kann in vielen Oxidationsstufen im Bereich von -II bis +VI vorliegen. Geben Sie jeweils ein charakteristisches Beispiel mit vollständiger Valenzstrichformel und Angaben zum räumlichen Bau (idealisierte Bindungswinkel) an. -II -I 0 +II +IV +V +VI Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln der Schwefel-Spezies in einem Polysulfid ihrer Wahl. in Pyrit (FeS 2 ) in einem Ultramarin (Na 4 [Al 3 Si 3 O 12 ]S 3 ).

8 ➑ Die folgenden Minerale und Feststoffe enthalten Metalle in typischen Oxidationsstufen. Geben Sie die jeweiligen Metallionen mit Oxidationsstufen an und begründen Sie stichwortartig deren Stabilität aus der Stellung des Elementes im Periodensystem bzw. der Elektronenkonfiguration. Begründen Sie (wieder in Stichworten) die Farbe der Verbindung. (a) Zinkblende (ZnS) OS? Farbigkeit? (b) Ägyptisch Blau (CaCuSi 4 O 10 ) OS? Farbigkeit? (c) Mennige (Pb 3 O 4 ) OS? Farbigkeit?

9 ➒ Im Kationentrennungsgang wird Urotropin als Fällungsmittel verwendet. (a) Geben Sie die Struktur und die Reaktionsweise (Reaktionsgleichung) von Urotropin an. (b) Welche Niederschläge mit welcher Farbe bilden sich bei Zugabe von Urotropin zu einer Lösung, die Cr 3+ -, Al 3+ - und Fe 3+ -Ionen enthält? (c) Begründen Sie, warum bei der Urotropinfällung im Trennungsgang (d.h. ph = 5-6) Al 3+ als Hydroxid ausfällt, während Mg 2+ unter gleichen Bedingungen (typische Metallionenkonzentration: 10 2 mol/l) in Lösung bleibt (pk L (Al(OH) 3 ) = 32; pk L (Mg(OH) 2 ) = 11).

10 ➓ Für Trennung und Nachweis der Halogenid-Ionen Cl, Br und I können zwei grundlegend verschiedene Prinzipien gewählt werden. Beschreiben Sie in Stichworten und unter Angabe der stöchiometrisch exakten Reaktionsgleichungen für beide Wege die Trenn- und Nachweisreaktionen. Methode 1 Methode 2