Abschlussklausur Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 2 (Geologie, Geophysik und Mineralogie)

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1 Abschlussklausur Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 2 (Geologie, Geophysik und Mineralogie) Teilnehmer/in:... Matrikel-Nr.: Sie sollen aus NaCl und Wasser 500 ml einer Lösung herstellen, die 0,1 molar an Cl ist. Wie viel g NaCl müssen Sie dazu einwägen? (Na: 23 g/mol; Cl: 35,5 g/mol) Wieviel CaCl 2 müssten Sie verwenden, wenn Sie das anstelle des Kochsalzes zur Herstellung dieser (s. oben) Lösung verwenden sollten? (Ca: 40 g/mol) 2. Ordnen Sie die Metalle Cu, Fe, Al und Au nach ihren Reduktionseigenschaften, und zwar von links mit dem Metall beginnend, das jeweils die rechts daneben stehenden aus den entsprechenden Oxiden zum Metall reduzieren kann: Wie heißen diese Metalle? Nennen Sie ein Beispiel, wo diese Eigenschaft technisch ausgenutzt wird (mit Reaktionsgleichung!)!

2 3. Beim Hochofenprozess werden Eisenerz (vereinfacht: Fe2O 3) und Koks bei hohen Temperaturen zur Reaktion gebracht. In Bezug auf das dabei entstehende Eisen ist das - ganz allgemein chemisch gesprochen - was für eine Reaktion? Welche chemische Verbindung ist aber das eigentliche Reduktionsmittel in diesem Prozess? Durch welche Reaktion entsteht es? 4. Geben Sie die Valenzstrichformeln der folgenden Verbindungen an: HSO 2 4 HPO 3 4 HClO4 NH4Cl Geben Sie diesen vier Verbindungen (chemisch richtige) Namen oder Trivialnamen (Beispiel: NaCl = Natriumchlorid oder Kochsalz) 5. Bei der Ammoniaksynthese wird NH 3 in einer exothermen Reaktion (Wärme wird frei) direkt aus den Elementen hergestellt. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung auf: Welche Reaktionsbedingungen müssten Sie eigentlich wählen, um eine möglichst hohe Ausbeute an NH zu bekommen? 3

3 In der Technik wird bei dieser Reaktion ein Katalysator verwendet. Beschreiben Sie mit wenigen Stichworten, was ein Katalysator prinzipiell bewirkt: 6. Diamant und Graphit sind zwei Modifikationen des Elementes Kohlenstoff. Stellen Sie einige wichtige physikalische Eigenschaften dieser beiden Modifikationen gegenüber: Diamant Graphit Warum sind die beiden Modifikationen so unterschiedlich in ihren physikalischen Eigenschaften? Wie hängt das mit der chemischen Bindung zusammen? 7. Sie haben zwei wässrige Lösungen, die HCl enthalten. Sie bestimmen den ph-wert der Lösung A zu 1,0 und den ph-wert der Lösung B zu 2,0. Enthält Lösung A a) die Hälfte an H der Lösung B, b) ein Zehntel an H der Lösung B, c) das Zehnfache an H der Lösung B oder d) das Doppelte an H der Lösung B? Wie hoch ist die Konzentration an H (gemessen in mol/l) in Lösung A und in Lösung B?

4 8. Zum Nachweis von Chloridionen bedient man sich in der chemischen Analyse der Tatsache, dass die Halogenide des Silbers schwerlösliche Verbindungen sind. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung für diese Nachweisreaktion auf: Beschreiben Sie stichwortartig Schritt für Schritt, wie Sie vorgehen müssen, um - ausgehend vom Soda-Auszug Ihrer Analysensubstanz - Chlorid nachweisen zu können: Das bei dieser Reaktion gebildete Silber(I)-chlorid AgCl hat eine interessante physikalische Eigenschaft (a), die technisch genutzt wird. Bei welchem technischen Prozess bzw. Produkt (b) spielen die Silberhalogenide eine entscheidende Rolle? Ihre Analyse kann neben den so genannten vier einfachen Anionen Cl, NO 3, SO 4 und CO 3 die Kationen Li, Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba enthalten. Durch entsprechende Löseversuche haben Sie bereits festgestellt, dass Ihre Analyse zumindest teilweise in Wasser und in Säure unlöslich ist. Sie bringen ein paar Körnchen Ihrer Analysensubstanz in die Flamme des Bunsenbrenners und sehen aber keine wesentliche Veränderung/Färbung der Flamme. Diese Befunde bedeuten: a) in der Analyse ist auf gar keinen Fall Na enthalten JA NEIN b) in der Analyse ist Ca, Sr und/oder Ba enthalten JA NEIN 2 c) in der Analyse kann Mg enthalten sein JA NEIN d) in der Analyse kann Li enthalten sein JA NEIN e) in der Analyse kann K enthalten sein JA NEIN 10. Soda ist ein wichtiger chemischer Rohstoff, der im Prinzip aus NaCl und CaCO 3 nach dem SOLVAY-Verfahren hergestellt werden kann. Die Brutto-Reaktion dieses Verfahrens ist Warum kann diese Reaktion in wässriger Lösung so nicht ablaufen?

5 Auf welchen (Um-)Wegen gelingt es trotzdem, diese Reaktion in der Technik durchzusetzen? 11. Vervollständigen Sie die folgende Redoxreaktion:... Pb... PbO 2... H2SO H2O Schreiben Sie die Reduktions- und die Oxidationsreaktion getrennt auf und geben Sie die (formalen) Oxidationszahlen der Redoxpartner an: Bei welchem technischen Prozess / Gerät spielt diese Reaktion eine Rolle? 12. Schwefelsäure ist eine starke Säure, weil sie a) zwei abspaltbare Protonen hat, JA NEIN b) in wässriger Lösung nahezu vollständig dissoziiert ist, JA NEIN c) als konzentrierte Lösung 96% H2SO 4 enthält, JA NEIN d) eine wässrige Lösung von Na2SO 4 ph-neutral ist, JA NEIN e) die meisten anderen Säuren aus ihren Salzen vertreibt JA NEIN Wozu wird Schwefelsäure in der Technik verwendet (2 Beispiele)?

6 13. Sie haben einen Luftballon, in den genau 2,24 l verschiedener Gas gefüllt werden. Wenn man die Masse der Luftballonhülle vernachlässigt, kann man mit welchen der nachstehend aufgeführten Gase erreichen, dass der Luftballon in die Luft steigt (Zusammensetzung der Luft: 80% N, 20% O )? 2 2 a) He JA NEIN b) N2 JA NEIN c) O2 JA NEIN d) CO JA NEIN e) CO2 JA NEIN f) CH JA NEIN 4 (N: 14 g/mol; O: 16 g/mol; He: 4 g/mol); C: 12 g/mol; H: 1 g/mol) 14. Benennen Sie die nachfolgenden Verbindungen mit richtigen chemischen Namen und geben Sie die (formalen) Oxidationszahlen an: CrO 2 3 Cu2O NO 2 NO 2

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