Lösung der Übungsaufgaben zur 1. Klausur Grundlagen der allgemeinen Chemie

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1 Lösung der Übungsaufgaben zur 1. Klausur Grundlagen der allgemeinen Chemie 1. Stellen Sie die Dissoziationsgleichungen je einer ein-, zwei- und dreiwertigen Säure auf! Bsp.: HCL H + + Cl - H 2 CO 3 2 H CO 3 H 3 PO 4 3 H PO 4 2. Unterscheiden Sie einen physikalischen Vorgang von einer chemischen Reaktion! Bei Chemischen Reaktionen werden Stoffe und Teilchen umgewandelt. Das ist mit energetischen rscheinungen verbunden. Bei physikalischen Vorgängen laufen keine dauerhaften Stoff und Teilchenumwandlungen ab. 3. Man unterscheidet endo- und exotherme Reaktionen. rläutern Sie den Unterschied! (grafische Darstellung, Aktivierungsenergie)! Bei den endothermen Reaktionen wird die Reaktionsenthalpie während der Reaktion aufgenommen. Sie muss also zugeführt werden, was durch das positive Vorzeichen dokumentiert wird. Die Produkte enthalten eine höhere innere nergie als die dukte. Bei einer exothermen Reaktion wird, ist sie erst einmal in Gang gekommen, während der Reaktion nergie frei (negatives Vorzeichen). Die Produkte enthalten somit weniger nergie als die dukte. Die zum Starten der Reaktion benötigte Aktivierungsenergie wird wieder abgegeben. ndotherm exotherm dukte + H kj - H kj dukte t t grün : Reaktionsenthalpie rot: Aktivierungsenergie

2 4. Zeichnen Sie die lektronenbesetzung des Natrium und des Chloratoms im Schalenmodell und übertragen Sie diese in nergieniveauschemata! Kennzeichnen Sie den Unterschied der lektronenbesetzung bei der typischen Ionenbildung! Na Das ist ein lektron, wird entfernt Na + Cl Cl - Unterschiede: Beim Na + wurde das äußerste lektron abgegeben. Beim Cl - wird ein achtes lektron aufgenommen. 5. rklären Sie die Schrittfolge zum Aufstellen von Formeln mithilfe der N-Werte am Beispiel des Kalziumbromids, Lithiumhydrids, Methans, Natriumsulfids. a) Notieren der lemente b) Notieren der N-Werte c) ntscheidung wer bekommt, wer gibt die lektronen und wie viele bis zur vollen Außenschale = d) Berechnen der Indizes über das k.g.v. 1,0 2,8 Verliert, gibt 2 ab Gewinnt, nimmt 1 auf =II ; OZ +II = 1 ; OZ -I Ca Br Ca Br Ca Br Ca Br CaBr CaBr 2 II I 1,0 2,1 Li H Li H CH 2,5 2,1 C H Verliert, gibt1 ab Li C gewinnt Nimmt 4 auf Gewinnt, nimmt 1 auf H H verliert, gibt 1 ab I, OZ = +I Li C OZ = - IV I; OZ = -1 H H OZ =+ I rgebnis: I I LiH LiH IV I C H CH 4 Na 2 S

3 6. Notieren Sie von folgenden Wortgleichungen die chemischen Reaktionsgleichungen. Kohlensäure reagiert mit Aluminiumhydroxid zu Aluminiumkarbonat und Wasser! 3 H 2 CO Al(OH) 3 Al 2 (CO 3 ) H 2 O thanol wird vollständig verbrannt. C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O Bei der Photosynthese entstehen mithilfe des Sonnenlichts aus Kohlendioxid und Wasser, Glukose und Sauerstoff. 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 Neutralisieren Sie eine zweiwertige Säure mit einer einwertigen Base! H 2 SO NaOH Na 2 SO H 2 O Kalkwasser reagiert mit Phosphorsäure zu Kalziumphosphat und Wasser! 3 Ca(OH) H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) H 2 O ssigsäure reagiert mit Zink unter Wasserstofffreisetzung mit Salzbildung! 2 CH 3 COOH + Zn (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 7. Bestimmen Sie in den nachfolgenden Formeln die Oxidationszahlen! +I +IV II H 2 SO 3 -I +I -I -I +I -I CH 2 Cl-CH 2 Cl 1,2-Dichlorethan +I +V -II H 3 PO 4 +I +I +IV II NaHCO 3 +I +III +VI -II KAl(SO 4 ) 2 +III +VI -II Al 2 (SO 4 ) 3 8. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und bestimmen Sie mit Hilfe der Oxidationszahlen, ob es sich um eine Redoxreaktion handelt! a) Propansäure (C 2 H 5 COOH) wird verbrannt! -III +I II +I +III II II +I 0 +IV -II +I -II 2 CH 3 CH 2 COOH + 7 O 2 6 CO H 2 O Rot: Oxidation blau: Reduktion s handelt sich um eine Redoxreaktion, da sich beim Sauerstoff die OZ erniedrigt und beim Kohlenstoff erhöht.

4 b) Zweiwertiges Kupferoxid reagiert mit Wasserstoff zu Wasser und Kupfer. II -II o 0 I -II CuO + H 2 Cu + H 2 O s handelt sich hier um eine Redoxreaktion, da sich die OZ von Kupfer vermindert und die von Wasserstoff steigt. 9. Vervollständigen Sie die Sätze: a) Viele Atome einer Sorte ergeben makroskopisch ein lement. b) in Molekül besteht aus mindestens zwei Atomen einer, oder verschiedener Sorten. Makroskopisch spricht man dann von einer Verbindung. c) Stoffgemische bestehen mindestens aus zwei lementen.. d) Stoffgemische lassen sich mit physikalischen Methoden auftrennen. 10. rläutern Sie die physikalischen Prinzipien folgender Trennverfahren: Destillation, Zentrifugieren, Chromatographie, Gaschromatographie und Photometrie. Destillation: über unterschiedliche Siedepunkte werden die niedriger siedenden Stoffe als erstes in die Gasphase gebracht und somit aus dem Stoffgemisch entfernt. Je größer die Unterschiede im Siedepunkt sind und unter der Voraussetzung, dass keine azeotropen Gemische vorhanden sind, umso besser lassen sich die Stoffe trennen. Zentifugieren: Beim Zentrifugieren nutzt man die unterschiedliche Dichte der verschiedenen Komponenten des Stoffgemischs aus. Durch rhöhung der Schwerkraft (physikalisch exakter der Zentrifugalkraft), werden die Komponentenmit der höheren Dichte stärker beschleunigt und sinken so zum Boden. Durch instellung eines Dichtegradienten in der Lösung, lassen sich auch minimale Unterschiede trennen, wie sie in der Ultrazentrifuge für die Auftrennung von Zellbestandteilen benötigt werden. Chromatographie: Bei der Chromatographie werden aufgrund ihres Lösungsverhaltens unterscheidbare Stoffe voneinander getrennt. Man nutzt dazu mehrere ffekte gleichzeitig aus. Auf dem Adsorbens (Untergrund, oder stationäre Phase) sollen sich die Stoffe festhalten können, gleichzeitig sollen sie sich im Lösungsmittel (luent) lösen und mit dieser Lösungsmittelfront über/durch das Adsorbens wandern. Je nach Auswahl der Polarität Adsorbens/luent werden die Stoffe ihren igenschaften entsprechend schneller oder langsamer aufgrund unterschiedlicher Wechselwirkungen transportiert und somit voneinander getrennt. Die Dünnschichtchromatographie dient dabei hauptsächlich der qualitativen Analyse, während bei der Säulenchromatographie die quantitative Trennung im Vordergrund steht. ine besondere Form der Chromatographie stellt die Gaschromatographie dar. Bei diesem Trennverfahren dient als Trägermaterial ein Stoff, der in einer dünnen, langen und temperierbaren Säule gefüllt ist. Als bewegliche Phase wird ein Gas oder Gasgemisch (Bsp.: Wasserstoff oder Luft) verwendet. Die zu trennende Probe muss sich dabei in der Gasphase befinden. Je nach Wechselwirkung mit dem Adsorbens und der Molekülform (bei sehr ähnlichen Verbindungen) werden die Bestandteile unterschiedlich schnell durch die Säule transportiert. Am nde der Säule werden die Komponenten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit detektiert. Man kann so Aussagen über die Anzahl (qualitativ), sowie über das Verhältnis der Bestandteile zueinander (quantitativ) treffen. Photometrie Bei der Photometrie trifft man Aussagen über den influss einer eingestrahlten Frequenz im optischen oder angrenzenden Bereich auf eine Probe. Man misst die Absorption oder Transmission des eingestrahlten Lichts mittels einer Photozelle. Dabei kann man entweder nur eine definierte nergie ( Frequenz ) verwenden und somit Rückschlüsse auf die Konzentration einer Lösung ziehen( Lambert-Beersches Gesetz), oder den influss verschiedener Frequenzen vergleichen ( Spektroskopie),um Aussagen über die Molekülbeschaffenheit oder den Fortgang einer Reaktion zu erhalten.

5 11. In einer Probe soll der Anteil an Magnesiumkarbonat bestimmt werden. s werden bei der Reaktion mit Salzsäure 43ml Kohlendioxid in 150g Probenmaterial gemessen. a) Berechnen Sie den ANTIL an Magnesiumcarbonat in Prozent an der Probe! Nehmen Sie Ihr Protokoll zur Hilfe. MgCO HCL MgCl 2 + H 2 O + CO 2 molare Massen/Volumen 84,3 g/mol entsprechen 22,4 l/mol Massen x g entsprechen 43 ml Xg = 84,3g/mol * 43ml / ml/mol X= 0,162 g 0,162 g entsprechen x% x= 1,08 % Der Gehalt an Magnesiumcarbonat beträgt rund 1,1 Prozent. 150 g entsprechen 100% 12. Das rgebnis der Chromatographie einer Lebensmittelfarbe ist in der folgenden Abbildung ersichtlich. a) Welche Aussagen kann man über die Probe A in Bezug auf die Vergleichssubstanzen ( B = 124 (Cocchenillerot) und C = 110( GelborangeS) treffen? b) Berechnen Sie den Retentionsfaktor für Cocchenillerot! Laufmittelfront A B C Startlinie a) Da bei einer Chromatographie gleiche Substanzen unter gleichen Bedingungen gleiche Laufstrecken zurücklegen, kann man davon ausgehen, dass in der Probe A die Vergleichssubstanz 124 enthalten ist, ebenso die Vergleichssubstanz 110. In der Probe A befindet sich somit ein Gemisch aus Cochenillerot, GelborangeS und einer weiteren Komponente. b) Hierbei muss die Strecke vom Startpunkt B bis zum Mittelpunkt des Probenflecks gemessen werden und anschließend teilt man diese durch die Laufmittelstrecke (Startlinie bis Laufmittelfront). Der Wert beträgt etwa 0,303. Hilfmittel : Taschenrechner, PS ( Anhang) Der Umfang entspricht einer 90 minütigen Klausur

6 nergieniveauschemata