Übungsklausur - Lösung

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1 Übungsklausur - Lösung Das Benutzen eines Periodensystems zur Lösung der Klausur ist selbstverständlich erlaubt. 1. Geben Sie die Verhältnisformel von folgenden Verbindungen an (8P): a) Kaliumiodid KI b) Bariumnitrat Ba(NO 3 ) 2 c) Chrom(III)chlorid CrCl 3 d) Eisen(III)oxid Fe 2 O 3 2. a) Jemand wurde vergiftet. Die Polizei stellte eine Flasche Wein sicher. Die restlichen 0,55 L Wein enthielten Kaliumcyanid (KCN, Trivialname Zyankali) mit einer Konzentration von c = 14,3 mmol/l. Die Person hatte nur ein Glas (150 ml) getrunken. Wie viel Gramm Kaliumcyanid hat der Vergiftete zu sich genommen? Schritt 1: Berechnung der Stoffmenge KCN im Weinglas. Im Weinglas war die Konzentration die gleiche wie in der Flasche, deshalb ist das Volumen der Flasche unbedeutend. = =14,3 0,15 =2,15 Schritt 2: Berechnung der molaren Masse von KCN = + + =39,1 +12,0 +14,0 =65,1 / Schritt 3: Berechnung der Masse an KCN = =2,14 65,1 =139,3 Antw.: Der Vergiftete hatte ca. 140 mg Kaliumcyanid zu sich genommen.

2 b) Ein Anhänger der Pseudowissenschaft Homöopathie empfiehlt Ihnen Ethanol gegen Ihren Kater. Er startet die Verdünnungsreihe mit 1 ml Ethanol (ρ = 0,79 g/cm 3 ) auf 99 ml reines Wasser (C1- Verdünnung). Von dieser Mischung nimmt er wiederum 1 ml und verdünnt abermals mit 99 ml Wasser (C2). Diese Prozedur wird wiederholt bis zur häufig angewandten Verdünnung C30. Wie viele Moleküle Ethanol sind in den fertig potenzierten 100 ml des homöopathischen Präparates? 1 ml Ethanol wiegt 0,79 g h = =46,07 / = =0,017 =1,01 10 ü (C1-Verdünnung) Pro Verdünnung um den Faktor 100 nimmt der Exponent um 2 ab. Bis C30 geschieht dies noch 29 mal. Folglich nimmt der Exponent um 58 ab. C30 bedeutet = =1,01 10 ü Antw.: In den 100 ml des C30-Präparat ist kein Ethanol-Molekül mehr vorhanden. Auch wenn man 1,3 Milliarden Kubikkilometer dieser Lösung (Volumen aller Weltmeere) herstellen würde, wäre mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit kein Wirkstoffmolekül vorhanden. 3. (12P) a) Das häufigste Bleiisotop hat die Masse 208 u. Wie viele Neutronen enthält der Atomkern? 126 Neutronen b) Was haben die Elemente innerhalb einer Gruppe des Periodensystems gemeinsam? Sie besitzen die gleiche Anzahl von Elektronenschalen. c) Wie viele Elektronen besitzt ein ungeladenes Phosphoratom? 15 d) Nennen Sie ein Beispiel für einen Metallkomplex mit einem mehrzähnigen Liganden. (Struktur oder Verhältnisformel) e) Reagieren elementares Silber (E 0 (Ag + /Ag) = +0,80 V) und elementares Fluor (E 0 (Ag + /Ag) = +2,87 V) miteinander? Ja. Da Fluor ein höheres Standardredoxpotential hat, kann es Silber nach folgender Reaktionsgleichung oxidieren:

3 2 Ag + F 2 2 AgF f) Wie viel Teilchen enthalten 24 L ideales Gas bei Raumtemperatur und Normaldruck? 6, Bei folgender Redoxreaktion fehlen die Stöchiometrie-Faktoren:? HNO 3 +? Cu? NO +? Cu(NO 3 ) 2 +? H 2 O a) Geben Sie die Oxidations- und Reduktionsteilgleichungen an (mit korrekter Stöchiometrie) (4P) Oxidation: Cu Cu e - 3 Reduktion: 4 HNO e - NO + 3 NO H 2 O 2 b) Ergänzen Sie die Stöchiometrie-Faktoren in der Gesamtgleichung (4P) 8 HNO Cu 2 NO + 3 Cu(NO 3 ) H 2 O 5. a) Berechnen Sie die ph-werte folgender Lösungen (4P) 0,0005 mol/l H 2 SO 4 c(h + ) = 0,001 mol/l ph = 3 5 mol/l NaOH c(oh - ) = 5 mol/l poh = -0,70 ph = 14 poh = 14,7 b) Ein Essigsäure/Acetat-Puffer wird aus 1 mol Essigsäure (pk S = 4,75), 2 mol Natriumacetat und 500 ml hergestellt. Welchen ph-wert hat die Pufferlösung? Welchen ph-wert hat die Lösung, wenn der Puffer auf 10 L verdünnt wird? (4P) c(essigsäure) = 1 mol/500 ml = 2 mol/l c(natriumacetat) = 2 mol/500 ml = 4 mol/l Henderson-Hasselbalch-Gleichung: = ä =4,75 2 / 4 / =4,75 lg 0,5 =5,05

4 Wenn der Puffer verdünnt wird, ändert sich der ph-wert nicht, da das Verältnis von Säure zu Salz gleich bleibt. = ä =4,75 0,2 / 0,4 / =4,75 lg 0,5 =5,05 c) Eine 1 molare Salzsäure wird mit einer 1 molaren Ammoniaklösung (pk S = 9,25) titriert. Zeichnen Sie die Titrationskurve. (Der ph-wert-verlauf muss nicht exakt berechnet werden, sollte aber grob ±1 stimmen.) Markieren Sie Neutralpunkt, Äquivalenzpunkt und Pufferbereich. (4P) (Skizze ist aus technischen Gründen nicht möglich) 6. a) Geben Sie ein Beispiel für zwei nicht-mischbare Flüssigkeiten. Wovon hängt ab, welche der beiden Flüssigkeiten die obere Phase bildet? (2P) Chloroform und Wasser Die Flüssigkeit mit der geringeren Dichte (hier Wasser) bildet die obere Phase. b) Ordnen Sie die folgenden Stoffe nach Höhe ihrer Siedepunkte. (4P) < < < 7. a) Nennen Sie jeweils ein Beispiel für eine Substanz mit Ionenbindung, metallischer Bindung und kovalenter Bindung. (3P) Ionenbindung: Calciumfluorid Metallische Bindung: Titan Kovalente Bindung: Essigsäure

5 b) Wieso ist es schlecht, wenn ein Verdurstender anfängt Meerwasser (hochkonzentrierte Salzlösung) zu trinken? (3P) Meerwasser hat eine höhere Salzkonzentration als das menschliche Blut. Meerwasser ist also hyperton und entzieht den Zellen durch Osmose Wasser. c) Was ist eine Dispersion? (2P) Eine Dispersion ist ein heterogenes Stoffgemisch zweier nicht mischbarer Stoffe. 8. a) Kreisen Sie mindestens 8 der 10 funktionellen Gruppen des Moleküls ein und benennen Sie diese (Alkylreste sind keine funktionellen Gruppen!). Falls notwendig verwenden Sie die Zusätze primär, sekundär, tertiär oder quartär. (4P) (primäre) Nitrogr. Alkin Halogenid (Iodid) tertiärer Alkohol sekundäres Amid Säurechlorid Keton Vollacetal (sek.) Amin Peroxid b) Benennen Sie das folgenden Moleküle nach IUPAC (3P) 8,9,10-Trimethyldodecan-6-thiol Achtung! Entgegen meiner Darstellung in der Übung: Die Hauptkette ist zwar immer die, welche die funktionelle Gruppe trägt, allerdings wird das gebundene Kohlenstoffatom NICHT als 1 gezählt. Die

6 längste Kette, welche die funktionelle Gruppe trägt wird so nummeriert, so dass die funktionelle eine möglichst kleine Nummer bekommt. Die Alkylsubstituenten werden alphabetisch geordnet. Die Vorsilben di, tri, usw. werden hierbei NICHT beachtet. c) Zeichnen Sie die Valenzstrichformel von trans-4-methyl-3-propyl-cyclohex-1-en (3P) 9. Geben Sie die fehlenden Edukte oder Produkte bei folgenden Reaktionen an. (16P) a) b) c) d) e) f)

7 g) h) 10. Zeichnen Sie das folgende Molekül in den beiden möglichen Sesselkonformationen. Welche der beiden Konformationen ist stabiler? (6P)

8 11. Ascorbinsäure (Vitamin C) ist eine schwache Säure und ein Antioxidationsmittel. a) Welches Proton ist das saure Proton? (Begründung)(3P) b) Wo findet die Oxidation statt? (Begründung mit Oxidationsstufen) (2P) a) Ascorbinsäure Wenn dieses Proton abgespalten wird, kann das Anion durch eine Mesomerie stabilisiert werden. Daher ist dieses Proton das saure Proton. b) HO OH H +I HO O +I OH O Oxidation Die enolischen Kohlenstoffatome vergrößern ihre Oxidationsstufe von +I auf +II, dort findet eine Oxidation statt.

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