Fragenkatalog für die 9. Klasse des sprachlichen Zweiges in Chemie

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1 Fragenkatalog für die 9. Klasse des sprachlichen Zweiges in Chemie Alle Fragen beziehen sich auf das Grundwissen (Karten 1-18) Die angegeben Karten hinter dem Thema der Frage bezeichnen nur den Schwerpunkt der Frage. Auf die nicht angegeben Karten kann im 2. Teil des Tests jederzeit Bezug genommen werden! Frage 1: Reinstoff oder Gemisch Karte 1 In einem Kolben wurde im Labor eine unbekannte Flüssigkeit bis zum Sieden erhitzt. Mit Hilfe eines Thermometers wird ständig die Temperatur der Flüssigkeit jede Minute erfasst. t in min θ in C Deine Aufgabe besteht nun aus zwei Teilen. a. Erstelle mit Hilfe der Messwerte ein geeignetes Diagramm! 2 b. Entscheide anhand des Kurvenverlaufs, ob es sich bei der Flüssigkeit um ein Gemisch oder einen Reinstoff handelt! Begründe Deine Antwort! 3 Antwort zu Frage 1: a. Achte bei der Erstellung des Diagramms auf eine saubere Form und ein exaktes Eintragen der Punkte. Vergiss die Achsenbeschriftung nicht (x-achse: t in min, y-achse: θ in C)! b. Die Kurve steigt zunächst relativ steil an und steigt ab t=6min weniger steil. Die Siedetemperatur ist nicht konstant. Dies heißt, dass der vorliegende Stoff ein Gemisch ist, denn Reinstoffe haben eine konstante Siedetemperatur. Frage 2: Wasser - Verbindung oder Element Karte 2 Im alten Griechenland nach der Lehre von Empedokles gehörte Wasser zu den vier Grundelementen. Aus Sicht der modernen Chemie lässt sich leicht überprüfen, ob Wasser tatsächlich ein Element oder eine Verbindung darstellt. Deine Aufgabe besteht nun aus drei Teilen. a. Stelle mit Hilfe einer beschrifteten Skizze ein Experiment dar, mit welchem gezeigt werden kann, ob Wasser ein Element oder eine Verbindung darstellt. 3 b. Was wäre das Ergebnis deines Experiments, wenn Wasser ein Element wäre. 1 c. Formuliere zu deinem Experiment die tatsächlich ablaufende Reaktionsgleichung und ordne jedem Stoff die Begriffe Element oder Verbindung zu. 3 Antwort zu Frage 2: a. Als Experiment dient der Hofmannsche Zersetzungsapparat. Auch eine andere Analyse z.b. extrem starkes Erhitzen wäre denkbar. b. Im Falle eines Elements würde keine chemische Reaktion ablaufen. c. 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 Wasser ist eine Verbindung, Wasserstoff und Sauerstoff sind Elemente.

2 Frage 3: Die chemische Reaktion Karte 3 Gibt man ein Stück Magnesiumband in Hydrogenchloridlösung (Salzsäure), so löst sich das Magnesium unter Bildung von Wasserstoff auf. Die Lösung erwärmt sich dabei um einige Grad Celsius. Erläutere, warum es sich bei dem beschriebenen Beispiel um eine chemische Reaktion handelt.3 Antwort zu Frage 3: Chemische Reaktionen sind Stoff- und Energieumwandlungen. Bei dem Beispiel entsteht der neue Stoff Wasserstoff. Zudem erwärmt sich die Lösung. Frage 4: Energieumsatz bei chemischen Reaktionen Karte 8 1g Magnesiumband wird in 50ml Hydrogenchloridlösung (Salzsäure) gegeben. Die Lösung hat eine Temperatur θ 1 =22 C. Nachdem sich das Band unter Bildung von Wasserstoff und Magnesiumionen aufgelöst hat beträgt die Temperatur θ 2 =24 C. Fertige für die Reaktion ein vollständig beschriftetes Energiediagramm an. 4 Antwort zu Frage 4: E i Edukte E 1 Salzsäure + Magnesium E 2 Produkte Aktivierungsenergie abgegebene Wärme E i < 0 Magnesiumionen + Wasserstoff Frage 5: Katalyse Karte9 Bei Zugabe von Braunstein zersetzt sich Wasserstoffperoxid bei Raumtemperatur zu Wasser und Sauerstoff. Braunstein wirkt dabei als Katalysator. a. Welche Eigenschaften hat ein Katalysator? 3 b. Zeichne in einem allgemeinen Energiediagramm einer exothermen Reaktion den Reaktionsverlauf mit und ohne Katalysator ein. 4 Antwort zu Frage 5: a. Ein Katalysator setzt die Aktivierungsenergie herab, beschleunigt die Reaktion, nimmt an der Reaktion teil, liegt aber danach wieder unverändert vor.

3 b. E i E 1 E 2 Edukte Produkt e kleinere Aktivierungsenergie abgegebene Wärme E i < 0 Frage 6: Salze und Ionenbindung Karten 10 und 18 a. Erkläre den Begriff Ionenbindung! 2 b. Ordne folgende Salze nach steigenden Schmelztemperaturen und begründe kurz deine Antwort! NaCl, Al 2 O 3, CaO, NaI 3 Antwort zu Frage 6: a. Die Ionenbindung bezeichnet die Anziehung bzw. Wechselwirkung zwischen Kationen und Anionen. b. Je höher das Ion geladen ist bzw. je kleiner die Ionen sind, desto größer ist die Anziehung und damit die Schmelztemperatur. Natriumiodid Natriumchlorid Calciumoxid Aluminiumoxid Frage 7: Das Daltonsche Atommodell - Karte 11 Unter geeigneten Reaktionsbedingungen reagiert rein theoretisch Stickstoff (N 2 ) mit Sauerstoff unter der Bildung von Distickstoffpentoxid (N 2 O 5 ). a. Formuliere für diese Reaktion die Reaktionsgleichung. 2 b. Führt man diesen Versuch im Labor durch, so stellt man fest, dass Stickstoff mit Sauerstoff stets im Massenverhältnis 3,5 : 10 reagieren. Ergänze folgende Tabelle: 2 m (Stickstoff) in g m (Sauerstoff) in g m (Distickstoffpentoxid) in g 2 11, Im folgenden meint ein Schüler es gut und mischt folgende Massen zusammen: m (Stickstoff) in g m (Sauerstoff) in g m (Distickstoffpentoxid) in g 4,5 10 Wie groß wird die Masse des Produkts in diesem Fall sein? Begründe kurz deine Antwort. 2

4 Antwort zu Frage 7: a. 2 N O 2 2 N 2 O 5 b. m (Stickstoff) in g m (Sauerstoff) in g m (Distickstoffpentoxid) in g 2 5,71 7,71 3,85 11,43 15, Es entstehen 13, 5g des Produkts, da die Teilchen im konstanten Verhältnis umgesetzt werden (Gesetz der konstanten Proportionen). Frage 8: Der Aufbau eines Atoms Karte 12 a. Vervollständige folgendes Schaubild mit Sinnvollen Fachbegriffen! 2 Atom Kern Neutronen Ladung: 0 Ladung: Ladung: b. Vervollständige folgende Tabelle mit Hilfe des Periodensystems! 3 Symbol Protonenzahl Z A Elektronenzahl Zahl der Valenzelektronen Cs P Antwort Frage 8: a. Atom Kern Hülle Neutronen Protonen Elektronen Ladung: 0 Ladung: +1 Ladung: -1

5 b. Symbol Protonenzahl Z Neutronenzahl A Elektronenzahl Zahl der Valenzelektronen Cs Se P Frage 9: Das Energiestufenmodell Karte 11 Gegeben ist folgendes Diagramm, dass den Verlauf der 1. Ionisierungsenergien der Atome in Abhängigkeit von deren Kernladungszahl angibt. Erkläre den Kurvenverlauf von O bis Na mit Hilfe des Energiestufenmodells. 4 Antwort zu Frage 9: Durch die Zunahme der Kernladungszahl vom Sauerstoff- zum Neonatom nimmt der Atomradius ab. Die Energie, die zur Entfernung eines Elektrons benötigt wird, steigt. Beim Natriumatom besetzt das Valenzelektron eine neue Energiestufe. Das Elektron ist weiter vom Kern entfernt, die Ionisierungsenergie ist kleiner. Frage 10: Was bedeuten die Formeln? Karte 4 Die Zusammensetzung des Minerals Flussspat wird durch die chemische Formel CaF 2 beschrieben, die Verbindung Schwefeldichlorid hat die Formel SCl 2. Welche Informationen zieht ein Chemiker aus diesen beiden Formeln? 3 Antwort zu Frage 10: Die Formel CaF 2 ist eine Verhältnisformel. Die Calciumionen und die Fluoridionen liegen im Ionengitter im Verhältnis 1:2 vor. SCl 2 ist eine Molekülformel. Das SCl 2 -Molekül besteht aus einem Schwefel- und zwei Chlorteilchen.

6 Frage 11: Die Valenzstrichformel Karte 14 Stelle folgende Moleküle mit Hilfe einer Valenzstrichformel dar! Bindungswinkel müssen nicht beachtet werden. (Anmerkung: Bei dieser Frage werden im Test 3 Formeln aus den angegebenen verlangt!). 3 HCN, H 2 CO, C 2 H 6 O, H 2 CO 3, HSCN, HNO 2, H 2 O 2, HOCN, H 2 S, CO 2 Antwort zu Frage 11: Frage 12: Metallbindung Karte 18 Aluminium ist ein Metall. Es ist leicht verformbar und besitzt eine gute elektrische Leitfähigkeit. Erläutere mit Hilfe des Elektronengasmodells die angegebenen Eigenschaften von Aluminium. Verwende hierzu eine erklärende Skizze. 4 Antwort zu Frage 12: Die Valenzelektronen der Aluminiumatome können leicht abgegeben werden und bilden das Elektronengas, das sind frei bewegliche Elektronen. Bei Anlegung eines elektrischen Feldes wandern diese zum Plus-Pol gute elektrische Leitfähigkeit. Bei Verformung ändert sich im Grund die Anordnung nicht, da nur die Atomrümpfe gegeneinander verschoben werden leicht verformbar. Frage 13: Die Stoffmenge n und deren Bedeutung Karte 16 Die Stoffmenge hat für quantitative Betrachtungen von chemischen Reaktionen eine große Bedeutung. a. Wie ist die Stoffmenge definiert! 2 b. Nehmen wir an ein 1mol eines Stoffes hat die Masse X, wie groß ist die Masse von 3mol des Stoffs? Erläutere den Sachverhalt mit Hilfe eines Diagramms (x-achse: Stoffmenge, y-achse: Masse). 3 Antwort zu Frage 13: a. Siehe Grundwissenskarte 16! b. Die Masse beträgt 3x. Die Stoffmenge und die Masse sind direkt proportional. Im Diagramm ist dies mit Hilfe einer Ursprungsgerade zu beschreiben. Auf eine saubere äußere Form ist bei der Erstellung des Diagramms zu achten.

7 Frage 14: Quantitative Betrachtungen von chemischen Reaktionen Karte 17 Bei einem Campingausflug wird zum Kochen eine Propangasflasche mit 5 Liter Gas Inhalt verwendet. Bei der Verbrennung von Propangas (C 3 H 8 ) entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Aus Sicherheitsgründen wird das Gas in einem abgeschlossenen Raum verbrannt, in welchem sich nur 5g Sauerstoff befinden. a. Stelle die Reaktionsgleichung auf! 2 b. Wie viele Liter Propangas bleiben in der Flasche übrig? 5 Antwort zu Frage 14: a. C 3 H O 2 4 H 2 O + 3 CO 2 b. Zuerst wird die Stoffmenge von Sauerstoff berechnet, da nur 5g vorhanden sind. Als nächstes wird durch das Stoffmengenverhältnis aus der Reaktionsgleichung auf die Stoffmenge von Propan geschlossen! Daraus kann das Volumen Propangas, welches mit dem Sauerstoff reagiert hat, berechnet werden! Das Rechnen mit 22,4 l/mol ist eine Vereinfachung, da dieses Volumen streng genommen nur bei 0 C gilt! Das Restvolumen an Propan in der Flasche beträgt 5l 0,7l= 4,3l. Anmerkung: In der Testarbeit können die Reaktion und die angegebenen Werte variieren. Viel Erfolg beim späteren Test wünschen Euch Eure Chemie-Lehrer!!!

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