Prüfung in Chemie für Studierende anderer Fachrichtungen

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1 Prüfung in Chemie für Studierende anderer Fachrichtungen Freitag, 1. März 2019, 8:00-11:00 Für die Bearbeitung der Aufgaben sind keine Hilfsmittel zugelassen. Ausländische Studenten dürfen ein Wörterbuch (Muttersprache zur deutschen Sprache) benutzen, das keine handschriftlichen Eintragungen enthalten darf. Jeder Versuch, Hilfsmittel zu benutzen, wird als Täuschung behandelt, führt zum unmittelbaren Ausschluss von der Klausur und zur Bewertung mit 5.0! Zahlenwerte, die ohne Rechnung bzw. ohne Begründung angegeben werden, bleiben ohne Wertung! Es genügen klar verständliche Stichworte als Antwort; es müssen keine Texte geschrieben werden. Für bildliche Darstellungen genügen Skizzen, die das Prinzip verdeutlichen. Die für jede Teilaufgabe maximal erreichbare Punktzahl ist in Klammern angegeben. Bewertung (Punkte/Note): 0-49, ,0 4,0 3,7 3,3 3,0 2,7 2,3 2,0 1,7 1,3 1,0 Aufgabe 1 a) Was versteht man unter einem chemischen Element und was unter einer chemischen Verbindung? (2 P) b) Geben Sie die Bedeutung der Zahlen im Nuklid N an! (1 P) c) Warum ist die Masse von Kohlenstoff 12,0107 im Periodensystem der Elemente und Tabellenwerken und nicht 12,000? (1 P) d) Geben Sie die Elektronenkonfiguration von Schwefel (S) und Kalium (K) an! (2 P) e) Was sagt das Pauli- Prinzip und was sagt die Hund sche Regel aus? (2 P) f) Geben Sie den räumlichen Aufbau von CO 2, NH 3, CH 4 und SF 6 an! (2 P) g) Wie ändert sich qualitativ die Elektronegativität innerhalb einer Periode von links nach rechts und wie innerhalb einer Gruppe von oben nach unten? (1 P) h) Geben Sie an, wie viele Elektronen die Elemente Aluminium und Sauerstoff aufnehmen bzw. abgeben, wenn sie ionische Bindungen eingehen! Begründen Sie ihre Aussage und leiten Sie daraus die Summenformel von Aluminiumoxid ab! (2 P) i) Geben Sie die Lewis-Formeln von Methan (CH 4), Ammoniak (NH 3) und Wasser (H 2O) an! Erklären Sie warum die Siedepunkte von CH 4 über NH 3 zu H 2O zunehmen (2 P) j) Wie groß ist das x und y bei Ca x(co 3) y, Mg x(po 4) y, Na x(so 4) y (3 P) k) Sie haben in einem 2l Gefäß 1 Mol N 2 und in einem 1l Gefäß 1 Mol O 2. Wie ist das Verhältnis der Anzahl Teilchen der in beiden Gefäßen eingeschlossenen Gase? Wie ist das Verhältnis der Drücke in beiden Gefäßen? (2 P)

2 Aufgabe 2 a) Wie berechnet man die freie Reaktionsenthalpie RG aus der Reaktionsenthalpie RH und der Reaktionsentropie RS? (1 P) b) Die Bildung von Ammoniak (NH3) aus Stickstoff (N 2) und Wasserstoff (H 2) ist eine Gleichgewichtsreaktion. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und erklären Sie, warum die Entropie abnimmt! In welche Richtung verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn man die Temperatur erhöht den Druck erhöht ein Produkt aus dem Reaktionsgemisch entfernt ein Edukt im Überschuss verwendet? Welches Prinzip liegt bei diesen Betrachtungen zugrunde? (4 P) c) Was entsteht, wenn Sie SO 3 mit Wasser reagieren lassen? (1 P) d) Welche Oxidationszahlen haben die fett gedruckten Elemente in den Verbindungen HNO 3, KMnO 4, KClO 4, NO 2, SO 2, H 2S (3 P) e) Na wird in einer Chlor-haltigen Gasatmosphäre verbrannt. Was entsteht? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und benennen Sie das Oxidations- und das Reduktionsmittel. (2 P) f) Bestimmen Sie die stöchiometrischen Koeffizienten für folgende Redoxreaktion: [] H 2SO 3 + [] I 2 + [] H 2O [] H 2SO 4 + [] HI (1 P) g) Wie groß ist die Spannung eines Fe/Zn-Elementes, wenn Sie 1-molare Lösungen von Eisen(II)- und Zinksulfat verwenden? Welche Teilreaktionen laufen ab? (3 P) Hinweis: Eventuell erforderliche Zahlenwerte können einer der den Aufgaben angefügten Tabellen entnommen werden. h) In 2 Bechergläsern liegt je ein Blech aus Zinn (Sn). In eines der Gläser füllen Sie eine 1- molare CuSO 4- Lösung, in das andere eine 1-molare FeSO 4- Lösung. Geben Sie für beide Gläser an, ob eine chemische Reaktion stattfindet! (1 P) Hinweis: Eventuell erforderliche Informationen können einer der den Aufgaben angefügten Tabellen entnommen werden. i) Nennen Sie je ein Beispiel für eine schwache Säure, eine schwache Base, eine starke Säure und eine starke Base! (4 P) j) Ist der ph-wert einer 0,01 molaren Salzsäure (HCl) größer oder kleiner als der einer 0.01 molaren Essigsäure (H 3CCOOH)? Begründen Sie Ihre Antwort mit dem Säuregleichgewicht und dem K S- bzw. dem pk S- Wert! (2 P) Hinweis: Eventuell erforderliche Zahlenwerte können einer der den Aufgaben angefügten Tabellen entnommen werden. k) Elektrische Energie kann in chemischer Energie in Form von Batterien und Chemikalien gespeichert werden. Geben Sie ein Beispiel für einen Akkumulator/wieder aufladbare Batterie. Was entsteht bei der Elektrolyse von Wasser? (3 P) Erklären Sie anhand allgemein gültiger Überlegungen, dass im letzten Fall wirklich elektrische Energie als chemischer Energie gespeichert ist!

3 Aufgabe 3 a) Wie gewinnt man das Edelgas Argon? Woher rührt der Name Edelgas? (1 P) b) Welche Stickoxide (mindestens zwei) kennen Sie? Wobei entstehen Sie? (2 P) c) Der Dreiwegekatalysator wird genutzt um verschiedene schädliche Abgase zu entfernen. Was ist ein Katalysator? Geben Sie mindestens 2 Reaktionen an, die auf einem Dreiwegekatalysator in Autos ablaufen. (3 P) d) Bei der Verbrennung von Schwefel entsteht ein Gas. Wenn dieses mit einer rötlich gefärbten Wasserlösung (Indikator Phenolphthalein) in Berührung kommt wird die Lösung farblos. Geben Sie die Gleichung der Verbrennung des Schwefels an! Welche Reaktion läuft bei der Berührung mit Wasser ab und warum schlägt die Farbe des Indikators um? (2 P) e) Was entsteht bei der Reaktion von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid? Geben Sie die Reaktionsgleichung an. (1 P) f) Was versteht man unter Treibhauseffekt und aufgrund welcher Eigenschaft trägt Kohlendioxid (CO 2) dazu maßgeblich bei? (1 P) g) Nennen Sie ein weiteres Gas welches auch einen Treibhauseffekt hat! (1 P) h) Nennen Sie die beiden unterschiedlichen Verbindungen, in denen elementarer Sauerstoff in der Luft vorkommt! Geben Sie für beide Formen die Summen- und die Valenzformel an! Worauf beruht die Bildung des Ozonloches? (3 P) i) Wie ändert sich der Aggregatzustand in der Reihe Chlor, Brom und Jod? Geben Sie den Grund an. (2 P) j) Nennen Sie 2 Modifikationen des Kohlenstoffs und beschreiben Sie die Struktur der gewählten Modifikationen! (2 P) k) Welches Reduktionsmittel wird beim Hochofenprozess verwendet? Geben Sie die Reaktionsgleichung an, nach der beim Hochofenprozess Fe hergestellt wird! Hinweis: Die Gleichung der Bruttoreaktion vom Rohstoff zum Fe wird als ausreichend anerkannt. (2 P) Aufgabe 4 a) Welche Hybridisierung haben C-Atome in Einfach-, Doppel- und in Dreifachbindungen? Welche räumliche Anordnung der von einem zentralen C- Atom ausgehenden Bindungen ergibt sich daraus? (3 P) b) Zeichnen Sie die Lewis-Formeln für Toluol, ortho-xylol, meta-xylol und para-xylol! Ordnen Sie die Moleküle einer Verbindungsklasse zu! Nennen Sie 3 für diese Klasse charakteristische Strukturmerkmale und zeichnen Sie die Lewis- Formeln der mesomeren Grenzstrukturen für eine davon! (5 P) c) Zeichnen Sie die Strukturformel von 2-Methylbutan, 1,3-Butadien und Propin. (3 P) d) Erklären Sie die hohe Siedetemperatur von Alkoholen im Vergleich zu Alkanen mit gleicher Zahl an C- Atomen und erklären Sie, warum Ethan hydrophob, Ethanol hingegen hydrophil ist! (2 P) e) Geben Sie je ein Beispiel für einen Stoff der Verbindungsklassen der (a) Alkohole, (b) Ether, (c) Ester, (d) Aldehyde und (e) Ketone an! Bennen Sie die von Ihnen gewählten Verbindungen nach IUPAC (Trivialnamen sind auch erlaubt)! Machen Sie die für die jeweilige Verbindungsklasse typische Atomanordnung (funktionelle Gruppe) kenntlich! (5 P)

4 f) Geben Sie die Lewis-Formel der Verbindung 2-Methyl-Pent-3-ensäure an! (2 P) g) Erklären Sie anhand einer einfachen Skizze den Unterschied zwischen einer einfachen Destillation und einer Destillation mit Fraktionierkolonne! (2 P) h) Bennen Sie die Hybridisierung der 4 Kohlenstoffatome der folgenden Verbindung! Bennen Sie die Verbindung! Handelt es sich hier um konjugierte, kumulierte, oder isolierte Doppelbindungen? (2 P) i) Wie ist der Name der unten gezeigten Verbindung? Welche Bedeutung hat diese Verbindung für die Bestimmung der Oktanzahl beim Benzin? (2 P) j) Was versteht man unter einem Makromolekül und was versteht man unter Polymerisation? (1 P) k) Geben Sie die Konstitutionsformeln der charakteristischen Gruppen von Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polypropylen an! Aus welchen Monomeren werden die genannten Polymere hergestellt? (3 P) l) Welche allgemeine Summenformel haben Kohlenhydrate? Was passiert bei der Reaktion von Zuckern mit Schwefelsäure? (2 P) m) Wie ist die Strukturformel von Glukose? (1P) n) Zeichnen Sie die typische Atomanordnung von Aminosäuren! Wie liegen diese Aminosäuren typischerweise vor und was verbirgt sich hinter dem Begriff Zwitterion? Welche wichtigen Stoffe werden aus Aminosäuren aufgebaut? (2 P)

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