Klausurvorbereitung und

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1 Klausurvorbereitung und

2 Stellen Sie durch eine schematische Zeichnung eine Elektronenwolke dar, die durch folgende Angaben definiert wird: n = 3, l = 2. Geben Sie an, welche Werte die nicht genannten Quantenzahlen annehmen können.

3 Stellen Sie durch eine schematische Zeichnung eine Elektronenwolke dar, die durch folgende Angaben definiert wird: n = 3, l = 2. Geben Sie an, welche Werte die nicht genannten Quantenzahlen annehmen können. m l = -2, -1, 0, 1, 2; s = ½ oder -½

4 Definieren Sie stichwortartig die Ionisierungsenergie (E Ion. ) eines Atoms und nennen Sie je einen Grund für folgende Beziehungen: E Ion. (S) < E Ion. (P); E Ion. (Al 2+ ) < E Ion. (Mg 2+ ). (Anmerkung: (S) steht für Schwefel, u.s.w.)

5 Definieren Sie stichwortartig die Ionisierungsenergie (E Ion. ) eines Atoms und nennen Sie je einen Grund für folgende Beziehungen: E Ion. (S) < E Ion. (P); E Ion. (Al 2+ ) < E Ion. (Mg 2+ ). (Anmerkung: (S) steht für Schwefel, u.s.w.) Der für die Entfernung eines Elektrons von einem Atom oder einem Ion in der Gasphase erforderliche Energiebetrag ist die Ionisierungsenergie dieses Atoms oder Ions.

6 Beschreiben Sie in knapper Form das Prinzip der metallischen Bindung. Zeichnen Sie die räumliche Anordnung der Atome in einem der drei häufigsten Metallgitter und geben Sie die Anzahl der nächsten Nachbarn jedes Atoms an. Begründen Sie die elektrische Leitfähigkeit und die Verformbarkeit der Metalle. Beschreiben Sie die Art der chemischen Bindung im Diamant (Stichwort, Orbitalskizze für eine Bindung) und begründen Sie dessen Isolatoreigenschaft, die Härte und die herausragende Wärmeleitfähigkeit.

7 Beschreiben Sie in knapper Form das Prinzip der metallischen Bindung (1). Metall-Kationen von Elektronengas umgeben.

8 Zeichnen Sie die räumliche Anordnung der Atome in einem der drei häufigsten Metallgitter und geben Sie die Anzahl der nächsten Nachbarn jedes Atoms an (2).

9 Begründen Sie die elektrische Leitfähigkeit und die Verformbarkeit der Metalle (2).

10 Begründen Sie die elektrische Leitfähigkeit und die Verformbarkeit der Metalle (2). Bewegliche Elektronen transportieren Ladung und Wärme

11 Beschreiben Sie die Art der chemischen Bindung im Diamant (Stichwort, Orbitalskizze für eine Bindung) (1.5) und begründen Sie dessen Isolatoreigenschaft, die Härte und die herausragende Wärmeleitfähigkeit (1.5).

12 Beschreiben Sie die Art der chemischen Bindung im Diamant (Stichwort, Orbitalskizze für eine Bindung) (1.5) und begründen Sie dessen Isolatoreigenschaft, die Härte und die herausragende Wärmeleitfähigkeit (1.5). C C Kovalente Bindung Es gibt keine beweglichen Elektronen, alle Valenzelektronen sind in starken Bindungen lokalisiert. Deshalb ist Diamant ein Isolator und besitzt eine herausragende Härte. Die Wärmeleitfähigkeit kommt durch Energieübertragung über Gitterschwingungen zustande.

13 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Geben Sie eine Reaktionsgleichung an (2).

14 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Geben Sie eine Reaktionsgleichung an (2). 4 C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 12 CO H 2 O + 6 N 2 + O 2 (aus 4 mol Nitroglycerin entstehen 29 mol Gase)

15 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Machen Sie stichwortartige Angaben zur Änderung von Enthalpie, Entropie und Freier Reaktionsenthalpie während der Reaktion (2).

16 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Machen Sie stichwortartige Angaben zur Änderung von Enthalpie, Entropie und Freier Reaktionsenthalpie während der Reaktion (2). Die Reaktionsenthalpie ist stark negativ, die Reaktionsentropie stark positiv die Freie Reaktionsenthalpie stark negativ wie für alle Sprengstoffe.

17 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Schreiben Sie die Fundamentalgleichung, die einen Zusammenhang zwischen Enthalpie, Entropie und Freier Reaktionsenthalpie herstellt (1). und berechnen Sie den Druck nach der Explosion (2).

18 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Schreiben Sie die Fundamentalgleichung, die einen Zusammenhang zwischen Enthalpie, Entropie und Freier Reaktionsenthalpie herstellt (1). und berechnen Sie den Druck nach der Explosion (2). Fundamentalgleichung: ΔG = ΔH TΔS

19 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Berechnen Sie den Druck nach der Explosion (2).

20 Bei der Explosion von 10 g Glycerintrinitrat (der dreifache Salpetersäureester des Glycerins, Trivialname Nitroglycerin ) in einem geschlossenen Metallzylinder von 2 Liter Rauminhalt entsteht eine Temperatur von 1100 K. Der Zylinder war vor der Explosion bei 298 K mit Luft gefüllt, der Druck betrug kpa. Berechnen Sie den Druck nach der Explosion (2). C 3 H 5 (ONO 2 ) 3, M = g/mol, Stoffmenge = 44.0 mmol, daraus entstehen 44 29/4 = 319 mmol Gase. Im Zylinder waren zwei Liter Luft, die Stoffmenge n = Pa m 3 / J/mol K 298 K = mol. Die gesamte Stoffmenge der Gase im Zylinder beträgt 401 mmol. Daraus errechnet sich der Druck wie folgt: p = / = MPa = bar

21 Nennen Sie ein technisches Verfahren, bei dem man sich den Joule- Thomson-Effekt zunutze macht und definieren Sie in diesem Zusammenhang den Begriff der Inversionstemperatur.

22 Nennen Sie ein technisches Verfahren, bei dem man sich den Joule- Thomson-Effekt zunutze macht und definieren Sie in diesem Zusammenhang den Begriff der Inversionstemperatur. Luftverflüssigung, der Joule-Thomson-Effekt bewirkt Abkühlung bei der Expansion komprimierter Gase. Dies gilt jedoch nur unterhalb der Inversionstemperatur. Oberhalb dieser Temperatur erwärmt sich ein Gas bei der Expansion. Bei der Inversionstemperatur tritt der Effekt nicht auf, Expansion eines Gases ist dann nicht mit einer Temperaturänderung verbunden.

23 Geben Sie die Ursache des Tyndall-Effektes an und nennen Sie ein Substanzgemisch, das diesen Effekt zeigt.

24 Geben Sie die Ursache des Tyndall-Effektes an und nennen Sie ein Substanzgemisch, das diesen Effekt zeigt. Lichtstreuung an Partikeln, deren Dimensionen im Bereich der Wellenlänge von sichtbarem Licht liegen. Beispiele sind Lösungen von Makromolekülen (Proteine, Stärke, Tapetenkleister, DNA) oder Kieselgel (Hintergrundfoto).

25 Geben Sie Valenzstrichformeln an für Ammoniak, Sitckstoffmonoxid, Kohlenmonoxid, Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphan. Geben Sie für alle beteiligten Atome Oxidationsstufen an.

26 Geben Sie Valenzstrichformeln an für Ammoniak, Sitckstoffmonoxid, Kohlenmonoxid, Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphan. Geben Sie für alle beteiligten Atome Oxidationsstufen an.

27 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für eine katalytische Reaktion Ihrer Wahl. Nennen Sie den Katalysator und beschreiben Sie dessen Funktion in Stichworten. Stellen Sie die Änderung der Freien Enthalpie (senkrechte Achse) im Reaktionsverlauf dar (die waagerechte Achse beginnt links mit den reinen Ausgangsverbindungen bei 0% Umsatz und endet rechts bei den reinen Reaktionsprodukten und 100% Umsatz) und zeichnen Sie eine entsprechende Kurve für die gleiche Reaktion ohne Katalysator.

28 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für eine katalytische Reaktion Ihrer Wahl. N H 2 2 NH 3 Katalysator: Eisen Funktion des Katalysators: Erniedrigt die Aktivierungsenergie 4 NH O 2 4 NO + 6 H 2 O Katalysator: Rhodium Funktion: Erniedrigt die Aktivierungsenergie 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 Katalysator: V 2 O 5 oder Platin

29 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für eine katalytische Reaktion Ihrer Wahl. Stellen Sie die Änderung der Freien Enthalpie (senkrechte Achse) im Reaktionsverlauf dar (die waagerechte Achse beginnt links mit den reinen Ausgangsverbindungen bei 0% Umsatz und endet rechts bei den reinen Reaktionsprodukten und 100% Umsatz) und zeichnen Sie eine entsprechende Kurve für die gleiche Reaktion ohne Katalysator. G E A Edukte G R ohne mit Katalysator Produkte Reaktionskoordinate

30 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Auflösung von Bariumchromat (BaCrO 4 ) in Wasser. Das Löslichkeitsprodukt beträgt (mol/l) 2. Berechnen Sie die Konzentration der Chromat- Ionen (CrO 4 2- ) in einer gesättigten Lösung. Wie ändert sich diese Konzentration, wenn in einem Liter Lösung 0.01 mol Bariumchlorid gelöst werden? Wie viel Bariumchlorid wird benötigt? (Angabe in Milligramm).

31 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Auflösung von Bariumchromat (BaCrO 4 ) in Wasser. Das Löslichkeitsprodukt beträgt (mol/l) 2. Berechnen Sie die Konzentration der Chromat- Ionen (CrO 4 2- ) in einer gesättigten Lösung. Wie ändert sich diese Konzentration, wenn in einem Liter Lösung 0.01 mol Bariumchlorid gelöst werden? Wie viel Bariumchlorid wird benötigt? (Angabe in Milligramm). BaCrO 4 Ba 2+ + CrO 4 2- c(cro 4 2- ) = x; x 2 = (mol/l) 2 ; x = (mol/l) Um einen Liter Bariumchloridlösung der Konzentration 0.01 mol/l herzustellen, benötigt man 10 mmol BaCl 2. Die Molmasse beträgt = g/mol, man benötigt also g Bariumchlorid. In dieser Lösung löst sich jetzt entsprechend weniger Bariumchromat: x 0.01 mol/l = (mol/l) 2 ; x = (mol/l)

32 Berechnen Sie ph-werte für a) Essigsäure (pk S = 4.75, Konzentration 0.2 mol/l) b) eine Mischung von Essigsäure (0.1 mol/l) und Natriumacetat (0.3 mol/l) c) die gleiche Mischung wie in Aufgabe b), jedoch mit dem neunfachen Volumen Wasser verdünnt d) eine Lösung von Natriumacetat (0.1 mol/l). Benutzen Sie für die Berechnung geeignete Näherungsverfahren. Wie nennt man Mischungen nach der in Teilaufgabe b) und c) genannten Art?

33 Berechnen Sie ph-werte für a) Essigsäure (pk S = 4.75, Konzentration 0.2 mol/l) ph = ½[pK S log c ] = 2.72

34 Berechnen Sie ph-werte für eine Mischung von Essigsäure (0.1 mol/l) und Natriumacetat (0.3 mol/l) ph = pk S log c(s)/c(b) = 4.75 log 0.1/0.3 = 5.23

35 Berechnen Sie ph-werte für b) eine Mischung von Essigsäure (0.1 mol/l) und Natriumacetat (0.3 mol/l) c) die gleiche Mischung wie in Aufgabe b), jedoch mit dem neunfachen Volumen Wasser verdünnt 5.23, die Verdünnung ändert nicht den ph

36 Berechnen Sie ph-werte für eine Lösung von Natriumacetat (0.1 mol/l). Benutzen Sie für die Berechnung geeignete Näherungsverfahren. Wie nennt man Mischungen nach der in Teilaufgabe b) und c) genannten Art? pk B = 14 pk S = 9.25; poh = ½[pK B log c ] = 5.125; ph = Die Mischungen aus schwacher Säure und deren Salz nennt man Pufferlösungen.

37 Nennen Sie drei in der Natur vorkommende Schwefelverbindungen mit Namen und Summenformel. Für die Herstellung von Schwefelsäure soll durch Rösten eines Metallsulfids Schwefeldioxid erzeugt und dann in Schwefelsäure umgewandelt werden.

38 Nennen Sie drei in der Natur vorkommende Schwefelverbindungen mit Namen und Summenformel. Für die Herstellung von Schwefelsäure soll durch Rösten eines Metallsulfids Schwefeldioxid erzeugt und dann in Schwefelsäure umgewandelt werden. 2 CuS + 3 O 2 2 CuO + 2 SO 2 oder 4 CuS + 5 O 2 2 Cu 2 O + 4 SO 2 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 Katalysator: Platin oder V 2 O 5 SO 3 + H 2 SO 4 H 2 S 2 O 7 Dischwefelsäure H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2 H 2 SO 4 Schwefelsäure

39 Stellen Sie den Aufbau eines Natrium-Schwefel-Akkumulators schematisch dar. Geben Sie Reaktionsgleichungen für die beiden Elektrodenreaktionen an und machen Sie die Richtung der Reaktion deutlich (Laden/Entladen). Bezeichnen Sie zwei für die Funktion des Akkumulators wichtige Materialien außer Natrium, Schwefel und den beiden Elektroden.

40 Stellen Sie den Aufbau eines Natrium-Schwefel-Akkumulators schematisch dar. Graphit Eisen Na (l) S 8(l) Na 2 O/Al 2 O 3 -Keramik

41 Ammoniumnitrat zerfällt beim Erhitzen in Distickstoffmonoxid (Lachgas) und Wasser. Stellen Sie eine Reaktionsgleichung auf, ordnen Sie allen beteiligten Atomen Oxidationsstufen zu und berechnen Sie den Druck in einem Gefäß mit 10 Liter Volumen, in dem eine Lösung aus 1500 g Wasser und 500 g Ammoniumnitrat durch Erhitzen zersetzt und anschließend auf 35 C abgekühlt wurde. Gehen Sie von einer Dichte des Wassers von 1 g/cm 3 aus und vernachlässigen Sie die Löslichkeit von Lachgas in Wasser. Nennen Sie eine Anwendung für Lachgas und formulieren Sie eine Gleichung für die Reaktion von Lachgas mit Methan. +I -II N H 4 N O 3 N 2 O + 2 H 2 O; -III +V +I -II +I II Molmasse NH 4 NO 3 : = 80; Stoffmenge = 500 g / 80 g mol -1 = 6.25 mol. Wasser aus der Zersetzung: mol = 12.5 mol entspricht 225 g Wasser (M = 18 g/mol). Wasser insgesamt 1500 g g = 1725 g entspricht einem Volumen von l (Dichteangabe) Gasvolumen also 10 l l = l (Löslichkeit von N 2 O sollte vernachlässigt werden). p = nrt/v = 6.25 mol J mol -1 K K / m 3 = MPa (ca bar). Empfehlung dazu: Grobe Schätzung des Drucks wie folgt: 6 mol 22 l/mol 132 l, komprimiert auf 8 Liter ergibt ca bar, die Größenordnung stimmt, der Rest passt zum Temperatureinfluss, außerdem haben wir die Stoffmenge und das Molvolumen für unsere Schätzung abgerundet. Anwendungen für Lachgas: Schlagsahne, Narkose, Leistungssteigerung in Verbrennungsmotoren Reaktion mit Methan: CH N 2 O CO H 2 O + 4 N 2

42 Geben Sie Valenzstrichformeln für folgende Moleküle und Ionen an und tragen Sie dabei auch nichtbindende Elektronenpaare ein: Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Salpetersäure, das Permanganat-Anion, Stickstoffdioxid, Cyanid und das Carbid- Anion im Calciumcarbid.

43 Geben Sie Valenzstrichformeln für folgende Moleküle und Ionen an und tragen Sie dabei auch nichtbindende Elektronenpaare ein: Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Salpetersäure, das Permanganat-Anion, Stickstoffdioxid, Cyanid und das Carbid- Anion im Calciumcarbid. N O H H H O O Mn O - O O - + C O C O -. - O N - + O C N O N+ H O - - C C

44 Üben Sie das Aufstellen von Reaktionsgleichungen anhand folgender Reaktionen: Eisen(III)oxid löst sich in Salzsäure. Eisen(II)sulfid löst sich in Salzsäure. Calciumacetat (das Calciumsalz der Essigsäure) löst sich in Salzsäure.

45 Üben Sie das Aufstellen von Reaktionsgleichungen anhand folgender Reaktionen: Eisen(III)oxid löst sich in Salzsäure. Fe 2 O HCl 2 FeCl H 2 O Eisen(II)sulfid löst sich in Salzsäure. FeS + 2 HCl FeCl 2 + H 2 S Calciumacetat (das Calciumsalz der Essigsäure) löst sich in Salzsäure. Ca(OOCCH 3 ) HCl CaCl CH 3 COOH

46 Bariumchloridlösung bildet bei der Zugabe von Natriumsulfatlösung einen weißen Niederschlag. Silbernitratlösung bildet bei der Zugabe von Natriumchloridlösung einen schleimigen, anfangs weißen Niederschlag, der im Licht allmählich dunkel wird. Dieser Niederschlag aus einer Silberverbindung löst sich in Ammoniaklösung.

47 Bariumchloridlösung bildet bei der Zugabe von Natriumsulfatlösung einen weißen Niederschlag. BaCl 2 + Na 2 SO 4 BaSO NaCl Silbernitratlösung bildet bei der Zugabe von Natriumchloridlösung einen schleimigen, anfangs weißen Niederschlag, der im Licht allmählich dunkel wird. AgNO 3 + NaCl AgCl + NaNO 3 Dieser Niederschlag aus einer Silberverbindung löst sich in Ammoniaklösung. AgCl + 2 NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + Cl -

48 Kaliumpermanganat oxidiert in saurer Lösung Oxalsäure (HOOC- COOH) unter Bildung von Gasblasen. Kaliumpermanganat wird in saurer Lösung durch Wasserstoffperoxid entfärbt. (Wer oxidiert wen?)

49 Kaliumpermanganat oxidiert in saurer Lösung Oxalsäure (HOOC- COOH) unter Bildung von Gasblasen. 2 KMnO C 2 H 2 O H + 2 K Mn H 2 O + 10 CO 2 Kaliumpermanganat wird in saurer Lösung durch Wasserstoffperoxid entfärbt. (Wer oxidiert wen?) KMnO H e - K + + Mn H 2 O H 2 O 2 O H e - 2 KMnO H 2 O H + 2 K Mn H 2 O + 5 O 2 Kaliumpermanganat oxidiert Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff.

50 Kaliumpermanganat zeigt in saurer Lösung ein Standard- Reduktionspotenzial von V. Formulieren Sie für die Reduktion von Kaliumpermanganat in saurer Lösung eine Reaktionsgleichung und die entsprechende Nernst sche Gleichung. Berechnen Sie das Reduktionspotenzial einer Lösung von Kaliumpermanganat der Konzentration 0.1 mol/l bei ph = 4. Die Konzentration der Mn 2+ -Ionen in Lösung soll 0.2 mol/l betragen.

51 Kaliumpermanganat zeigt in saurer Lösung ein Standard- Reduktionspotenzial von V. Formulieren Sie für die Reduktion von Kaliumpermanganat in saurer Lösung eine Reaktionsgleichung und die entsprechende Nernst sche Gleichung. Berechnen Sie das Reduktionspotenzial einer Lösung von Kaliumpermanganat der Konzentration 0.1 mol/l bei ph = 4. Die Konzentration der Mn 2+ -Ionen in Lösung soll 0.2 mol/l betragen. K + MnO H e - K + + Mn H 2 O E = E V/5 log [c(k + ) c(mno 4- ) c 8 (H + )]/[c(k + ) c(mn 2+ )] Anmerkung: c(k + ) kann auch entfallen: im Zähler und im Nenner E = 1.51 V V log [0.1 (10-4 ) 8 / 0.2] = 1.51 V V log ( ) E = 1.51 V V (-32.3) = 1.13 V

52 Messungen des 14 C-Gehalts von Ruß aus den Höhlenmalereien in der Grotte Chauvet ergaben einen Wert von 2.35% des 14 C-Gehalts von Ruß aus zeitnah nachgewachsenen Rohstoffen. Das Kohlenstoffisotop 14 C ist ein -Strahler und wandelt sich mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren in das Stickstoffisotop 14 N um. Formulieren Sie je eine Reaktionsgleichung für die Entstehung von 14 C in der Atmosphäre der Erde und für den Zerfall von 14 C. Berechnen Sie das Alter des Rußes, der in der Höhle als Pigment benutzt wurde.

53 Messungen des 14 C-Gehalts von Ruß aus den Höhlenmalereien in der Grotte Chauvet ergaben einen Wert von 2.35% des 14 C-Gehalts von Ruß aus zeitnah nachgewachsenen Rohstoffen. Das Kohlenstoffisotop 14 C ist ein -Strahler und wandelt sich mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren in das Stickstoffisotop 14 N um. Formulieren Sie je eine Reaktionsgleichung für die Entstehung von 14 C in der Atmosphäre der Erde und für den Zerfall von 14 C. Berechnen Sie das Alter des Rußes, der in der Höhle als Pigment benutzt wurde. 14 N + 1 n 14 C + 1 p 14 C 14 N + e - N(t) = N e -kt 0.5 = e -kt ln 0.5 = -kt = k = /5730 a = a -1 ln = t = t = / = a

54 Formulieren Sie die elektrochemischen Reaktionen an den beiden Platinelektroden einer Lambda-Sonde und machen Sie stichwortartige Angaben zur Art des Ladungstransports im Stromkreis der Sonde.

55 Formulieren Sie die elektrochemischen Reaktionen an den beiden Platinelektroden einer Lambda-Sonde und machen Sie stichwortartige Angaben zur Art des Ladungstransports im Stromkreis der Sonde. O e - 2 O 2-2 O 2- O e - Die Lambda-Sonde misst den Sauerstoffgehalt im Abgasstrom von Verbrennungsmotoren. Umgebungsluft: Viel Sauerstoff, daher starker Elektronenzug, Elektronen strömen von innen nach außen. Stromkreis wird geschlossen durch Ionenleiter: Oxid-Dianionen O 2- werden außen gebildet, diffundieren durch ZrO 2 nach innen, geben dort zwei Elektronen ab, gehen in O 2 über.

56 Studieren Sie die Funktionsweise der Sony-Zelle (ein Lithium-Ionenakkumulator) und geben Sie die Reaktionsgleichungen für Laden und Entladen an. Eine neuere Entwicklung auf diesem Gebiet benutzt Eisen(III)phosphat der Formel FePO 4 anstelle von Cobaltoxid als Oxidationsmittel. Stellen Sie auch dafür entsprechende Gleichungen auf. (Die Aufnahme von Lithium-Kationen und Elektronen durch das Eisen(III)phosphat führt zur Bildung von LiFePO 4 ). Geben Sie überall dort Oxidationsstufen der Atome an, wo sich diese beim Laden oder Entladen ändern.

57 Studieren Sie die Funktionsweise der Sony-Zelle (ein Lithium-Ionenakkumulator) und geben Sie die Reaktionsgleichungen für Laden und Entladen an. Eine neuere Entwicklung auf diesem Gebiet benutzt Eisen(III)phosphat der Formel FePO 4 anstelle von Cobaltoxid als Oxidationsmittel. Stellen Sie auch dafür entsprechende Gleichungen auf. (Die Aufnahme von Lithium-Kationen und Elektronen durch das Eisen(III)phosphat führt zur Bildung von LiFePO 4 ). Geben Sie überall dort Oxidationsstufen der Atome an, wo sich diese beim Laden oder Entladen ändern. -1/6 0 LiC 6 Li C + e - +IV +III CoO 2 + Li + + e - LiCoO 2 LiC 6 Li C + e - +III +II FePO 4 + Li + + e - LiFePO 4

58 Ammoniumnitrat zerfällt beim Erhitzen in Distickstoffmonoxid (Lachgas) und Wasser. Stellen Sie eine Reaktionsgleichung auf, ordnen Sie allen beteiligten Atomen Oxidationsstufen zu und berechnen Sie den Druck in einem Gefäß mit 10 Liter Volumen, in dem eine Lösung aus 1500 g Wasser und 500 g Ammoniumnitrat durch Erhitzen zersetzt und anschließend auf 35 C abgekühlt wurde. Gehen Sie von einer Dichte des Wassers von 1 g/cm 3 aus und vernachlässigen Sie die Löslichkeit von Lachgas in Wasser. Nennen Sie eine Anwendung für Lachgas und formulieren Sie eine Gleichung für die Reaktion von Lachgas mit Methan.

59 Ammoniumnitrat zerfällt beim Erhitzen in Distickstoffmonoxid (Lachgas) und Wasser. Stellen Sie eine Reaktionsgleichung auf, ordnen Sie allen beteiligten Atomen Oxidationsstufen zu und berechnen Sie den Druck in einem Gefäß mit 10 Liter Volumen, in dem eine Lösung aus 1500 g Wasser und 500 g Ammoniumnitrat durch Erhitzen zersetzt und anschließend auf 35 C abgekühlt wurde. Gehen Sie von einer Dichte des Wassers von 1 g/cm 3 aus und vernachlässigen Sie die Löslichkeit von Lachgas in Wasser. Nennen Sie eine Anwendung für Lachgas und formulieren Sie eine Gleichung für die Reaktion von Lachgas mit Methan. +I -II N H 4 N O 3 N 2 O + 2 H 2 O; -III +V +I -II +I II Molmasse NH 4 NO 3 : = 80; Stoffmenge = 500 g / 80 g mol -1 = 6.25 mol. Wasser aus der Zersetzung: mol = 12.5 mol entspricht 225 g Wasser (M = 18 g/mol). Wasser insgesamt 1500 g g = 1725 g entspricht einem Volumen von l (Dichteangabe) Gasvolumen also 10 l l = l (Löslichkeit von N 2 O sollte vernachlässigt werden). p = nrt/v = 6.25 mol J mol -1 K K / m 3 = MPa (ca bar). Empfehlung dazu: Grobe Schätzung des Drucks wie folgt: 6 mol 22 l/mol 132 l, komprimiert auf 8 Liter ergibt ca bar, die Größenordnung stimmt, der Rest passt zum Temperatureinfluss, außerdem haben wir die Stoffmenge und das Molvolumen für unsere Schätzung abgerundet. Anwendungen für Lachgas: Schlagsahne, Narkose, Leistungssteigerung in Verbrennungsmotoren Reaktion mit Methan: CH N 2 O CO H 2 O + 4 N 2

60 Formulieren Sie je zwei Reaktionsgleichungen für die Herstellung von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid.

61 Formulieren Sie je zwei Reaktionsgleichungen für die Herstellung von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid. C + H 2 O CO + H 2 CO 2 + C 2 CO SiO C Si + 2 CO CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 4 CH 4 + O 2 C 2 H CO + 7 H 2 CH O 2 CO H 2 O CO + H 2 O CO 2 + H 2 ; CO + Fe 2 O 3 CO FeO; 2 CO + O 2 2 CO 2 ;