2. Emser verkauft Nasenspülsalz für 15,70 pro 250 g. Im Beipackzettel sind folgende Inhaltsstoffe angegeben:

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1 1. Geben Sie die Verhältnisformel von folgenden Verbindungen an (8P): a) Lithiumfluorid LiF b) Eisen(II)oxid FeO c) Magnesiumnitrat Mg(NO 3 ) 2 d) Calciumcarbonat (Kalk) CaCO 3 2. Emser verkauft Nasenspülsalz für 15,70 pro 250 g. Im Beipackzettel sind folgende Inhaltsstoffe angegeben: Hydrogencarbonat-Ion 474,4 g/kg Natrium-Ion 308,7 g/kg Chlorid-Ion 188,4 g/kg weitere gewöhnliche Salze sind in unrelevant kleinen Mengen enthalten Im Supermarkt bekommen Sie Natriumhydrogencarbonat unter dem Handelsnamen Kaisernatron für ca. 1 pro 250 g und Kochsalz (ohne Iodid, Fluorid und Trennmittel!) für 0,69 pro 500 g. a) Wie viel g Natriumchlorid und wie viel g Natriumhydrogencarbonat müssen Sie mischen, um das Salz von Emser möglichst gut zu imitieren und ein kg Salzmischung zu erhalten? Tip: Aufgrund der nicht angegebenen weiteren Bestandteile ist die Kationen/Anionen Bilanz nicht 100%ig perfekt. Stellen Sie entweder den Hydrogencarbonat oder den Chloridgehalt wie angegeben ein und füllen Sie den Rest mit Natriumchlorid bzw. Natriumhydrogencarbonat auf. Es macht keinen großen Unterschied. (6P) Orientierung am Hydrogencarbonatgehalt: M(HCO 3 - ) = M(H) + M(C) + 3 x M(O) = 61,02 g/mol n(hco 3 - ) = m/m = 474,4 g / 61,02 g/mol = 7,77 mol HCO 3 - pro kg M(NaHCO 3 ) = M(Na) + M(HCO 3 - ) = 84,01 g/mol Um 7,77 mol HCO 3 - pro kg zu erreichen, müssen 7,77 mol NaHCO 3 eingesetzt werden. m(nahco 3 ) = M x n = 84,01 g/mol x 7,77 mol = 653 g Antwort: Um 1 kg Emser Salz zu imitieren werden 653 g Natriumhydrogencarbonat mit 347 g Kochsalz gemischt. Orientierung am Chloridgehalt: M(Cl - ) = 35,45 g/mol n = m/m = 188,4 g / 35,45 g/mol = 5,31 mol Cl - pro kg M(NaCl) = M(Na) + M(Cl - ) = 58,44 g/mol Um 5,31 mol Cl - pro kg zu erreichen, müssen 5,31 mol NaCl eingesetzt werden.

2 m(nacl) = M x n = 58,44 g/mol x 5,31 mol = 310 g Antwort: Um 1 kg Emser Salz zu imitieren werden 310 g Kochsalz mit 690 g Natriumhydrogencarbonat gemischt. b) Vergleichen Sie den Preis pro kg. (1,5P) Emser: 62,80 pro kg selbsthergestellt: 2,61 für 653 g Natriumhydrogencarbonat + 0,48 für 347 g Natriumchlorid = 3,09 für 1 kg Salzmischung bzw. 3,18 pro kg nach der zweiten Methode. 3. (12P) a) Was haben die Elemente einer Periode im Periodensystem gemeinsam? Die gleiche Anzahl von Elektronenschalen b) Welche molare Masse und wie viele Neutronen hat das 13 C-Isotop? M = 13 g/mol; Neutronen = 7 c) Welcher Orbitaltyp ist für die Ausbildung von Koordinationsverbindungen bei Nebengruppenmetallen verantwortlich? d-orbitale d) Nennen Sie vier Elemente, die zweiatomig auftreten. z.b. H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 e) Welches Volumen nimmt ein mol eines idealen Gases bei 25 C ein? 24 L f) Welches der folgenden Elemente ist extrem reaktionsträge? Ne, H 2, Mg, C, K, F 2 Neon (Ne), da es ein Edelgas mit entsprechender Edelgaselektronenkofiguration ist.

3 4. Bei folgender Redoxreaktion fehlen die Stöchiometrie-Faktoren:? I 2 +? Cl 2 +? H 2 O? HIO 3 +? HCl a) Geben Sie die Oxidations- und Reduktionsteilgleichungen an (mit korrekter Stöchiometrie) (4P) Oxidation: I H 2 O 2 IO H e - Reduktion: Cl e - 2 Cl - 5 b) Ergänzen Sie die Stöchiometrie-Faktoren in der Gesamtgleichung (4P) I Cl H 2 O 2 HIO HCl

4 5. a) Berechnen Sie die ph-werte folgender Lösungen (4P) 0,0002 mol/l H 3 PO 4 0,05 mol/l NaOH mit b) Sie mischen 100 ml 0,2 mol/l Ba(OH) 2 mit 60 ml 0,5 mol/l Salzsäure. Geben Sie die Reaktionsgleichung an. Welchen ph-wert hat die entstehende Lösung? (4P) Ba(OH) HCl BaCl H 2 O Aufgrund der oben beschriebenen Reaktion bleiben nach dem Mischen noch 0,005 mol Bariumhydroxid übrig. Wie alle Alkali- und Erdalkalihydroxide ist Bariumhydroxid ist eine starke Base. Nach dem Mischen ist das Volumen auf 160 ml gestiegen. mit c) Eine 1 mol/l Lösung von Natriumacetat ist nicht neutral. Der pk-wert ist 9,25. Ist dies ein pk A oder pk B -Wert? Welchen ph-wert hat die Lösung? (2,5P) Natriumacetat ist das Salz der schwachen Säure Essigsäure. Folglich ist das Salz eine sehr schwache Base und man kann einen pk B -Wert angeben. ph-formel für schwache Basen

5 6. a) Beschriften Sie in folgendem Diagram: Gibbs-Energie, Aktivierungsenergie, Reaktionskonstante, Änderung der Gibbs-Energie, Übergangszustand, Edukte, Produkte (3,5P) b) Die Gleichgewichtskonstante K einer Reaktion beträgt Was sagt Ihnen das über die Thermodynamik der Reaktion? (2P) ΔG = - R T ln(k) Das Gleichgewicht der Reaktion liegt fast vollständig auf der Seite der Produkte. Aus obiger Gleichung geht hervor, dass ΔG dieser Reaktion stark positiv sein muss, d.h. die Reaktion ist stark exergon. c) Die sauerkatalysierte Estersynthese aus Carbonsäure und Alkohol ist eine Gleichgewichtsreaktion. Was machen Chemiker, um ihre Ausbeute an Ester in Relation zu den Edukten zu erhöhen? (2P) Sie entfernen das entstehende Wasser während der Reaktion aus dem Gleichgewicht, so dass zur Erhaltung der Gleichgewichtskonstante mehr Ester entstehen muss.

6 7. (8P) a) Sie wollen eine Mischung von Benzen (alter Name Benzol) und Wasser trennen. Nennen Sie eine Methode. - Scheidetrichter oder umständlicher wäre Abpippettieren: Trennung aufgrund von Phasentrennung (Pentan und Wasser sind nicht mischbar) ODER - Destillation: Trennung aufgrund unterschiedlicher Siedepunkte b) Was müssen Sie hinzugeben, um eine Emulsion von Benzen in Wasser herzustellen? (geben Sie die Valenzstrichformel einer möglichen Verbindung an) Beispiel Natriumdodecylsulfat wichtig ist das die gezeichnete Verbindung amphiphil ist! c) Ein Eimer Wandfarbe enthält Titandioxid- und/oder Kunstoffpartikel als Pigmente. Wie nennt man heterogene Stoffgemische allgemein und wie nennt man diese Mischung im Speziellen? allgemein Dispersion speziell Feststoff in Flüssigkeit: Suspension d) Was ist die thermodynamische Triebkraft für Osmose? Die Erhöhung der Entropie (Unordnung).

7 8. Zeichnen Sie vier Konstitutionsisomere der folgenden Verbindung. Die Isomere sind neutral und befolgen die Oktettregel. Es gibt mindestens 12. (6P) Lösung:

8 9. Teilen Sie die folgenden Verbindungen in gute und schlechte Nucleophile ein (nicht immer identisch mit Basizität!) und begründen Sie Ihre Entscheidung. (7P) gute Nucleophile: - negative Ladung - nicht mesomeriestabilisiert - +I-Effekt des Propylrestes verstärkt Nucleophilie - sterisch unbelastet - nicht mesomeriestabilisiert - +I-Effekt des Propylrestes verstärkt Nucleophilie - sterisch unbelastet schlechte Nucleophile: - Anion viel zu stabil aufgrund der zwei möglichen mesomeren Grenzstrukturen - positiv geladen: das ist ein Elektrophil - sterisch zu anpsruchsvoll, als das Stickstoff als Nucleophil agieren könnte

9 - noch nicht einmal eine negative Partialladung im Molekül: kein Nucleophil - -M-Effekt und I-Effekt der Carbonylgruppe verringern stark die Nucleophilie der NH 2 -Gruppe 10. Geben Sie die Verbindungsklasse der folgenden Moleküle an. (7,5P)

10 11. Welche der gezeigten Verbindungen ist stabiler? Begründen Sie Ihre Entscheidung. (6P) a) Cyclopropen ist instabiler als Cyclopropan, da die Ringspannung noch größer ist. Der Bindungswinkel an den sp 2 -Kohlenstoffatomen wäre eigentlich 120. In Cyclopropen ist er aber nur 60. Der Unterschied beim Cyclopropan zwischen dem gewöhnlichen sp 3 -Tetraederwinkel von 109,5 und 60 ist nicht so drastisch. b) Furan (das linke Molekül) ist stabiler, da unter Einbeziehung eines freien Elektronenpaars des Sauerstoffs, ein aromatisches System mit 6 π-elektronen vorliegt. Cycopentadien hingegen ist kein Aromat, da hier nur 4 π-elektronen vorliegen. 12. Geben Sie die fehlenden Edukte oder Produkte sowie den Reaktionstyp bei folgenden Reaktionen an. Es kann auch sein, dass keine Reaktion stattfindet (schreiben Sie keine Reaktion ). (12P) a) Addition b) radikalische Kettenreaktion/Polymerisation c) Addition d) Kondensation

11 e) nucleophile Substitution f) elektrophile Substitution ist der Kernschritt, Kondensation wäre auch OK g) Addition h)