a) Wie viel Mal schwerer ist ein Liter Helium (He) als ein Liter Wasserstoff (H2) bei gleichen äußeren Bedingungen?

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1 Grundlagen A) Gehaltsbestimmung a) Bei 20 C lösen sich 197 g Saccharose in 100 ml Wasser. Berechnen Sie für diese Lösung den Massenanteil w von Saccharose. b) Wie viel Prozent Eisen sind in Eisen(III)-oxid (Fe2O3) enthalten? c) Welche der Verbindungen enthält anteilig mehr Stickstoff? NaNO2 NH4Cl B) ideales Gas a) Wie viel Mal schwerer ist ein Liter Helium (He) als ein Liter Wasserstoff (H2) bei gleichen äußeren Bedingungen? b) Welche Dichte (in g/l) hat Sauerstoff (O2) unter Normalbedingungen? c) Luft besteht zu ca. 78 % aus Stickstoff (N2), 21 % aus Sauerstoff (O2) und 1 % aus Argon (Ar). i) Welche Dichte hat Luft bei Normalbedingungen? ii) Welche Dichte hat Luft, wenn der Druck auf die Hälfte der Normalbedingungen sinkt (in ca m Höhe)? d) Bis zum Jahr 2020 soll der CO2-Ausstoß von PKW in der EU auf durchschnittlich 95 g/km gesenkt werden. Welchem Volumen entsprechen 95 g Kohlenstoffdioxid? C) Konzentration von Lösungen a) Eine isotonische Kochsalzlösung enthält 0.9 % NaCl. Welche Masse und welche Stoffmenge NaCl sind in 500 ml dieser Lösung enthalten? Wie groß ist die Stoffmengenkonzentration? b) Gegeben, und in ausreichender Menge vorhanden, sind reines Wasser und Salzsäure (HCl) mit der Stoffmengenkonzentration 0,1 mol/l. Wie kann daraus genau 1 Liter einer Lösung i) mit der Stoffmengenkonzentration 10-2 mol/l sowie ii) mit der Stoffmengenkonzentration mol/l hergestellt werden?

2 c) Wie viel mg Kaliumpermanganat (KMnO4) sind einzuwiegen, um 100 ml einer Lösung mit der Stoffmengenkonzentration 0,1 mol/l herzustellen? KMnO4 ist ein Salz und dissoziiert in Wasser nahezu vollständig. d) Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration von 70 %-iger Salpetersäure (HNO3). Die Dichte dieser Säure beträgt ρ = 1,4 g/ml. D) Umsätze bei chemischen Reaktionen 1) Magneteisenstein lässt sich gemäß folgender Gleichung zu Eisen reduzieren: i) Welche Masse Aluminium sind bei vollständigem Umsatz für die Reduktion von 174 g Fe3O4 erforderlich? ii) Wie viel Gramm elementares Eisen erhält man, wenn die Reaktion mit einer Ausbeute von 80 % abläuft? 2) Chlor kann mit Natriumthiosulfat-Pentahydrat gemäß unschädlich gemacht werden. Wie viel Gramm Chlor werden für 6,2 g Na2S2O3.5H2O bei vollständiger Umsetzung verbraucht? 3) Wasser wird aus den Elementen wie folgt dargestellt (z.b. in der Brennstoffzelle): Bestimme die maximale Ausbeute an H2O in Litern und Gramm, wenn 5 g Wasserstoff (H2) und 30 g Sauerstoff (O2) zur Reaktion gebracht werden. Gleichgewichtsreaktionen A) Stellen Sie für die Gleichgewichtsreaktion das Massenwirkungsgesetz auf.

3 i) Wie wirkt sich eine Temperaturerhöhung auf die Gleichgewichtslage aus? ii) Wie wirkt sich eine Druckerhöhung auf die Gleichgewichtslage aus? iii) Stellen Sie aus alltäglichen Erfahrungen Vermutungen an, ob das Verdampfen/Verdunsten von Wasser exotherm oder endotherm ist. iv) Fördert Wärmezufuhr den exothermen oder den endothermen Prozess? B) Berechne die Gleichgewichtskonstante einer Esterreaktion, bei der man 2 mol Säure und 3 mol Alkohol eingesetzt hat. Hat sich das Gleichgewicht eingestellt, findet man noch 0,7 mol Säure. Wie ändert sich die Ausbeute an Säure, wenn zu Beginn der Reaktion bereits 1,7 mol Wasser vorhanden ist? C) Im Haber-Bosch-Verfahren wird Ammoniak aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff synthetisiert. Die Reaktion findet bei 500 C unter Verwendung eines Katalysators statt. i) Gleichen Sie die Reaktionsgleichung mit den stöchiometrischen Faktoren aus und stellen Sie das MWG auf. ii) Nennen Sie Maßnahmen, um das Gleichgewicht möglichst weit auf die Produktseite zu verschieben. iii) Welche Rolle spielt der Katalysator? D) 29 ml Ethanol, 33 ml Aceton und 28 ml Essigsäure werden einige Stunden unter dem Rückflußkühler erhitzt. Nachdem sich das Gleichgewicht eingestellt hat, sind noch 33 mmol Säure vorhanden. Dichten: Essigsäure(CH3COOH) 1,05 g/ml Ethanol (C2H5OH) 0,789 g/ml Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante aus den obigen Daten und erläutern Sie seine Aussage für die obige Reaktion. Berechnen Sie, wie groß die Ausbeute dieser Reaktion bezogen auf 1 Mol Säure ist, wenn man - pro mol Säure 1 mol Alkohol einsetzt.

4 - pro mol Säure 3 mol Alkohol einsetzt. E) Eine Esterreaktion hat die Gleichgewichtskonstante 1,5. a)wie groß ist die Ausbeute in Prozent (immer bezogen auf 1 mol Säure), - wenn 3 mol Säure und 3 mol Alkohol eingesetzt werden. b) wenn 7 mol Säure und 2 mol Alkohol eingesetzt werden. c) wenn durch Einsatz eines wasserentziehenden Mittels die Konzentration von Wasser im Reaktionsgemisch auf 0,005 mol/l gehalten wird. ph-wert A) Geben Sie die korrespondierenden Basen zu folgenden Verbindungen an: H3PO4 H2PO4 NH3 H2SO4 Geben Sie die korrespondierenden Säuren zu folgenden Verbindungen an: H2O NH3 S2- HS- B) Propansäure ist eine einprotonige Säure. Bei einer Konzentration von 0,25 mol/l ist sie zu 0,72% dissoziert. Berechnen Sie KS und pks. C) Für Milchsäure ist KS = 1, mol/l. Wie groß ist c(h+), wenn 0,16 mol/l Milchsäure in Lösung sind? Wie viel Prozent der Milchsäure sind dissoziert? D) Aus Cyansäure (HOCN) und Kaliumcyanat (KOCN) soll eine Pufferlösung mit ph=3,5 hergestellt werden. Welches Stoffmengenverhältnis wird benötigt? pks = 3,92

5 E) Zu einer 0,02 M HCN-Lösung wird NaOH gegeben. Berechnen Sie den ph-wert bei 0, 10, 50, 90, 100, 200 % Äquivalenzkonzentration Titration A) Der Calciumgehalt einer Lösung soll bestimmt werden. Dazu werden 100 ml der Lösung mit einem Überschuss an Oxalsäure versetzt und das Calcium als schwerlösliches Calciumoxalat ausgefällt. Der Niederschlag wird gewaschen und in 50 ml verdünnter Schwefelsäure gelöst. Nun wird mit einer 0,1 molaren KMNO4-Lösung titriert und ein Verbrauch von 7 ml bis zum Farbumschlag (farblos -> violett) festgestellt. Reaktion Calcium + Oxalat: Ca 2+ + C 2 O > CaC 2 O 4 Reaktion KMno4 + Oxalat: 5 C 2 O MnO H + > 10 CO Mn H 2 O B) Aus 100 ml einer Lösung aus Barium- und Strontiumchlorid wird mit Schwefelsäure ein Gemisch aus Barium- und Strontiumsulfat gefällt und nach dem Trocknen zu 1,7077 g ausgewogen. 50 ml der gleichen Lösung werden mit 0,1-M-Silbernitratlösung titriert. Am Äquivalenzpunkt sind 82,55 ml Silbernitrat verbraucht. Wie groß sind die Massenkonzentrationen an Barium- und Strontiumchlorid in der Ausgangslösung? C) Zur Bestimmung des Ammoniumsulfatgehaltes einer Analysenprobe die nur aus (NH4)2SO4, Na2SO4 und K2SO4 besteht, wird 1g dieser Probe nach Kjedahl aufgeschlossen und der entweichende Ammoniak in eine Vorlage überführt, in der sich 100 ml H2SO4 mit c(½ H2SO4) = 0,1 mol/l (=0,1 N) befindet. Bei der Rücktitration der Schwefelsäure werden 24,4 ml 0,1 M Natronlauge verbraucht. Anschließend wird wiederum 1 g der Probe in Wasser gelöst, und die Sulfationen werden mit BaCl2 quantitativ gefällt. Nach Waschen und Trocknen des Niederschlages werden 1,6127 g BaSO4 ausgewogen. Wie groß ist der Massenanteil an (NH4)2SO4, Na2SO4 und K2SO4 in der Analysenprobe?

6 Lambert-Beersches Gesetz A) Kaliumthiocyanat (KSCN) ist eine Nachweisreagenz für Fe3+-Ionen. Die Nachweisreaktion in wässriger Lösung beruht auf der Bildung des Komplexes[Fe(SCN)(H2O)5]2+. Der Komplex besitzt bei max=580nm einen Extinktionskoeffizentene=7,00 x 10^3 L cm-1mol-1 a. Wie groß ist die Extinktion A und die Transmission T des Komplexes in einer Lösung mit 2,22 x 10-4 mol/l in einer Küvette mit d = 1,25 cm bei 580 nm. b.50 ml Brunnenwasser wird mit einem Überschuss an KSCN versetzt und auf 100 ml verdünnt. Berechnen Sie die Konzentration von Fe3+in der Probe wenn die verdünnte Lösung eine Extinktion von A580 nm= 0,506 in einer 1,5 cm Küvette aufweist. B) Licht der Wellenlänge 256 nm wird durch eine 1.0 mm dicke Zelle geleitet, die eine molare C6H6 - Lösung enthält. Dabei sinkt die Intensität des Lichtes auf 16% des Anfangswertes. Berechnen Sie die Absorption und den molaren Absorptionskoeffizienten der Probe. Wie groß wäre die Durchlässigkeit einer Zelle von 2.0 mm Dicke? C) Für die Durchlässigkeit einer 0.10 M CuSO4 Lösung für Licht der Wellenlänge 600 nm in einer 5.0 mm dicken Küvette wurde der Wert 0.30 gefunden. Berechnen Sie den molaren Absortionskoeffizienten von Cu2+(aq) bei dieser Wellenlänge sowie die Absorption dieser Lösung. Wie groß wäre die Durchlässigkeit einer 1.0 mm Zelle?