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1 1 GYMNASIUM MUTTENZ MATURITÄTSPRÜFUNGEN 2007 Chemie /Schwerpunktfach/ Profil B Bitte lesen Sie die folgenden Hinweise sorgfältig durch bevor Sie mit dem Lösen der Aufgaben beginnen. Bei jeder Aufgabe benützen Sie bitte ein neues Blatt. Sie bekommen 6 Aufgabenthemen. In jedem Thema können aber die anderen Themen vertreten sein! Lassen Sie am rechten Rand 3 cm für Korrekturen frei (mit Lineal abgrenzen) Antworten Sie in kurzen Sätzen und drücken Sie sich unmissverständlich aus. Unpräzise Antworten haben einen Punkteabzug zur Folge. Ordnen Sie Ihre Antworten eindeutig zu. Schreiben Sie nicht mit Bleistift, und streichen Sie Ungültiges vollständig durch. Ungültige Lösungsversuche von Aufgaben markieren Sie mit einem Querstrich über das ganze Blatt (keine Klammern!). Alle Lösungswege müssen vollständig und nachvollziehbar sein. Begründen Sie alle Ihre Antworten. Geben Sie, wenn immer möglich oder nötig, eine korrekte Reaktionsgleichung an, resp. korrekte Formeln und Namen der Substanzen. Ich erwarte immer Reaktionsgleichungen und / oder Strukturformeln (falls vertretbar auch Skelettformeln), falls sie für das Begründen Ihrer Aussagen wichtig /nötig sein könnten. Bei allen Berechnungen muss der Lösungsweg klar ersichtlich sein. Resultate ohne Lösungsweg zählen nicht. Bei den Zwischenschritten und Resultaten sind die richtigen Einheiten anzugeben. Unterstreichen Sie bitte alle Rechnungsresultate. Die Genauigkeit der Rechenergebnisse sollte 4 signifikante Stellen umfassen. Unleserliches wird nicht korrigiert und demzufolge auch nicht bewertet. Die Reinschrift ist oben rechts mit Name und R zu bezeichnen. Am Ende der Prüfung sind Aufgabenblatt, Reinschrift und sämtliche Notizen ebenso wie das Tabellenheft abzugeben. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg! Hilfsmittel: Taschenrechner mit gelöschtem Speicher Tabellen und Formeln für die Chemie Die erreichbaren Punktzahlen sind angegeben. Maximale Punktzahl: 50 P Die Note 6 erreicht man mit: 45 P Erreichte Punktzahl:..Punkte Note (auf Zehntelnote gerundet): Note:

2 2 Atombau, Bindungslehre, zwischenmolekulare Kräfte 1 Obwohl für die Zerstörung des Calciumchlorid-Gitters durch Schmelzen viel Energie aufgewendet werden muss, löst sich Calciumchlorid in Wasser unter Energieabgabe. Erklären Sie. (3 Pt) 2 Das folgende Diagramm zeigt den Verlauf der Siedetemperaturen in der homologen Reihe der n-alkane und der n-alkanole. 2.1 Ordnen Sie Graphen und Stoffklassen einander zu und begründen Sie Ihre Zuordnung unter Einbeziehung des jeweiligen Molekülbaus. (1 Pt) 2.2 Beschreiben Sie und begründen Sie den Verlauf (Sowohl Anstieg der Siedetemperaturen wie auch Siedetemperaturdifferenzen) der Siedetemperaturkurve der homologen Reihe der n-alkane. (3 Pt)

3 3 Stöchiometrie 3 Schwefelsäure H 2 SO 4 wird nach folgendem vereinfachten Verfahren hergestellt: a) Der Schwefel wird geschmolzen, dann mit Luft zerstäubt und zu Schwefeldioxid verbrannt gemäss: S + O 2 SO 2 b) In Anlagen mit sog. Doppelkontaktverfahren wird Schwefeldioxid unter Einsatz eines Katalysators zu Schwefeltrioxid oxidiert gemäss: 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 c) Das Schwefeltrioxid wird in konzentrierter Schwefelsäure eingeleitet, da es von der Schwefelsäure unter Bildung von Dischwefelsäure (H 2 S 2 O 7 ) besser aufgenommen wird als von Wasser gemäss: SO 3 + H 2 SO 4 H 2 S 2 O 7 d) Durch ständige Wasserzufuhr wird die Dischwefelsäure wieder zerlegt und Schwefelsäure daraus gewonnen gemäss: H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2 H 2 SO 4 Die Gesamtausbeute beträgt 98%. Wie viel kg Schwefelsäure lässt sich maximal herstellen aus 1 kg Schwefel und 1 m 3 O 2? (V Gase = 22,4 l/mol, Wasser und Schwefelsäure sind in genügender Menge vorhanden) Ich erwarte einen möglichst kurzen und direkten Lösungsweg. Umwege" haben einen Abzug zur Folge. (4 Pt) 4 In einem 5 Liter-Kolben befinden sich 50 ml 0,5M Salzsäure. Diese wird mit 0,1M Ca(OH) 2 neutralisiert. Dann gibt man 0,15 mol Calciumchlorid zu und füllt den Kolben mit Wasser auf. Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration an Calciumchlorid in dieser Lösung. (2 Pt)

4 4 Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht. 5 In einem Reagenzglas werden gleiche Stoffmengen von A (schwach gelb) und B (farblos) gemischt. Es entstehen C(rot) und D (farblos). Die Gleichgewichtsreaktion lautet: 2 A + 2 B C + 3 D Die Gleichgewichtskonstante beträgt K = Formulieren Sie das MWG. (1 Pt) 5.2 Was passiert bei Zugabe von leichtlöslichem B zum Gleichgewichtsgemisch? Was beobachten Sie (mit Begründung)? (2 Pt) 5.3 Wie kann durch Ausnützen des chemischen Gleichgewichts bestimmt werden, ob die Reaktion von links nach rechts exotherm oder endotherm verläuft? (2 Pt) 6 Veresterung und Hydrolyse laufen in der Regel gleichzeitig ab. Dabei stellt sich zwischen den Ausgangsstoffen und den Reaktionsprodukten langsam ein Gleichgewicht ein. Die Einstellung des Gleichgewichtes wird durch die katalytische Wirkung starker Säuren beschleunigt. Für die Reaktion von Essigsäure (=Ethansäure) mit Ethanol gilt K = Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Gruppenformeln) (1 Pt) 6.2 Welche Stoffmenge von Ethansäureethylester liegt vor, wenn vor der Reaktion die Ethansäurekonzentration 2mol/l und die Ethanolkonzentration 10 mol/l betragen? (3 Pt)

5 5 Säuren und Basen 7 Berechnen Sie den ph-wert folgender Lösungen mit bestmöglicher Näherung M HCN (2 Pt) M NaOH (2 Pt) 8 Gegeben ist 1 Liter Pufferlösung; sie enthält 0,1 mol Essigsäure und 0,2 mol Natriumacetat. 8.1 Berechnen Sie den ph-wert der Pufferlösung. (1 Pt) 8.2 Wie viele ml 0,5 M HCl muss man zugeben, damit der ph um 0,2 ph-einheiten sinkt? (3 Pt)

6 6 Redoxreaktionen 9 Gegeben ist ein galvanisches Element Ni / Ni 2+ // Fe / Fe Formulieren Sie die unter Standardbedingungen ablaufende Reaktion. (1 Pt) 9.2 Welche Spannung liefert dieses Element unter Standardbedingungen? (1 Pt) 9.3 Man misst ΔE = 0,18 V. Berechnen Sie die Konzentration c(ni 2+ ), wenn c(fe 2+ )=1M. (2 Pt) 10 Bei Alkotests im Zuge von Verkehrskontrollen wurden Alcotest-Röhrchen verwendet. Mit alkoholhaltiger Atemluft erfolgt ein Farbumschlag der Füllung von Orange nach Grün, der auf der Reduktion von Dichromat-Ionen (Cr 2 O 7 2- ) zu Chrom(III)-Ionen in saurem Milieu beruht; dabei wird der Alkohol (Ethanol) zunächst zum Aldehyd oxidiert. Formulieren Sie die gesamten Teilgleichungen für Oxidation und Reduktion und fassen Sie beide zu einer Redoxgleichung zusammen. (3 Pt)

7 7 Organische Chemie 11 Formulieren Sie für die Bromierung von Phenol die Reaktionsgleichung mit Reaktionsmechanismus und erklären Sie die Entstehung der Produkte mit Hilfe der Stabilität der σ-komplexe (Carbokationen). (4 Pt) 12 Seifen werden seit früher Zeit als waschaktive Substanzen genutzt Formulieren Sie die Strukturformelgleichung für die Herstellung einer Seife aus einem Fett. (1 Pt) 12.2 Erläutern Sie unter Mitverwendung von Reaktionsgleichungen, warum sich in der Körperpflege und Textilsäuberung bei der Verwendung von Seife Nachteile ergeben können. (3 Pt) 13 Sowohl Phenol als auch Ethansäure (Essigsäure) weisen Acidität auf Begründen Sie die Säureeigenschaft des Phenol unter Mitverwendung von Grenzstrukturformeln. (2 Pt) 13.2 Ein Derivat des Phenols ist die 2-Hydroxybenzoesäure (Salicylsäure). Durch Umsetzung dieser Verbindung mit Ethansäure lässt sich ein als Schmerzmittel weit verbreiteter Wirkstoff gewinnen. Formulieren Sie mit Strukturformeln die Reaktionsgleichung (1 Pt) und geben Sie zwei unterschiedliche Möglichkeiten an, wie sich die Esterausbeute erhöhen lässt (2 Pt)

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