Frage 1. Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 1 Musterlösung. Bitte eintragen: Matrikelnummer: 0815 Name: Musterstudi.

Transkript

1 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 1 Musterlösung Matrikelnummer: 0815 Name: Musterstudi Bitte eintragen: Vorname: Bitte ankreuzen: Fachrichtung: Chemie Biotechnologie Pharmazie Frage 1 Skizzieren e die jeweilige Struktur der nachfolgend aufgeführten Verbindungen! (Tipp: Verwenden e die VSEPR Regeln bzw. die Regel, nach der d 8 Komplexe quadratisch planar gebaut sind!) a) 4 b) Ni(C) 4 C C Ni C C c) SF 4 F F S F F d) Au 4 - Au e) P 4 + P Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 1

2 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 2 Musterlösung Frage 2 Schreiben e chemische Gleichungen für die nachfolgenden Umsetzungen an. Falls erforderlich, ergänzen e die Angaben zu Ausgangsstoffen und Produkten. Schreiben e den Reaktionstyp an, wenn danach gefragt wird. a) Ausgangsstoffe: H 2 S, S 2 Produkte: S 8, H 2 Gleichung: 2 H 2 S + S 2 3 / 8 S H 2 Reaktionstyp: Redoxreaktion oder Redoxkonproportionierung b) Ausgangsstoffe: Cu, HN 3 Produkte: Cu 2+, N 2 Teilgleichung (Cu): Cu Cu e - Teilgleichung (HN 3 ): HN 3 + H + + e - N 2 + H 2 x 2 Gesamtgleichung: Cu + 2 HN H + Cu N H 2 c) Ausgangsstoffe: Mn - 4, H 2 2, H + Produkte: 2, Mn 2+ Teilgleichung (H 2 2 ): H H e - x 5 Teilgleichung (Mn - 4 ): (3) Mn e H + Mn H 2 x 2 Gesamtgleichung: 5 H Mn H Mn H 2 Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 2

3 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 3 Musterlösung Frage 3 a) Schreiben e die Valenzstrichformel für HN 3 an. Tragen e die formalen Ladungen ein, wenn diese nicht gleich Null sind. Geben e, wenn erforderlich, die mesomeren Formeln an. Geben e das Symbol für die Beziehung zwischen diesen Formeln gegebenenfalls durch den Mesomeriepfeil an! Formelbilder: (3) H N H N b) Welche xidationsstufe haben folgende Elemente in HN 3 N: +V : -II Frage 4 Im Diagramm ist die Elementarzelle einer Verbindung gezeigt, die Ca, F und Rb enthält. a) Geben e die Formel der Verbindung an: CaRbF 3 (3) b) Welche Koordinationszahl hat das Rb? 8 bzw. 12 c) Welches Koordinationspolyeder beschreibt die Koordination von Rb durch F? Antwort:. Würfel d) Welche Koordinationszahl hat Ca? 6 e) Welches Kooordinationspolyeder beschreibt die Koordination von Ca durch F? Antwort: ktaeder Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 3

4 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 4 Musterlösung Frage P ist ein Reinisotop, d.h. es ist zu 100% in natürlichem Phosphor enthalten. a) Durch welche Kernreaktion stellt man 15 P her? Antwort: P n 15 P b) 15 P zerfällt mit einer Halbwertszeit von 14 Tagen in S Werden beim Zerfall α- oder β-teilchen abgegeben? β-teilchen c) Wenn der Gehalt an 15 P einer Probe von mit 15 P markiertem Adenosintriphosphat zum Zeitpunkt t = 0 x Einheiten beträgt, wie viel Einheiten an radioaktivem Phosphor sind nach einer Zeit von 56 Tagen noch vorhanden? Antwort: x / Frage 6 Geben e die Valenzelektronenkonfiguration des elektronischen Grundzustandes folgender Atome bzw. Ionen an: a) Kohlenstoff 2s 2 2p 2 b) Fluor 2s 2 2p 5 c) Calcium 4s 2 d) Cer(III) 4f 1 e) Mangan(II) 3d 5 Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 4

5 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 5 Musterlösung Frage 7 Berechnen e den ph-wert der nachfolgend angegebenen Puffergemische: a) NH 3 und NH 4 im Konzentrationsverhältnis 1:1 (pk s (NH + 4 ) = 9.3) ph = 9.3 b) CH 3 CH und NaCCH 3 im Konzentrationsverhältnis 1 : 1 (pk s (CH 3 CH) = 4.7) ph = 4.7 Frage 8 Schreiben e die Gleichungen für folgende Beziehungen auf: a) Kraft F = Funktion von Ladung q, Abstand r und Dielektrizitätskonstante ε: F = 1/ε q 1 q 2 / r 2 b) Freie Energie G = Funktion der Gleichgewichtskonstanten K: G = - RT ln K c) Enthalpie H = Funktion von G, Entropie S und Temperatur T: G = H - T S H = G + T S d) Dipolmoment µ = Funktion von Ladung q und Abstand r: µ = q r e) Geschwindigkeitskonstante k = Funktion von Aktivierungsenergie E a und Temperatur T: k exp(-e a /RT) Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 5

6 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 6 Musterlösung Frage 9 a) Schreiben e die Definitionsgleichung für die Säurekonstante der Säure HA an! HA H + + A - K s = [H + ][A - ] / [HA] b) Welche Protonenkonzentration hat eine wässrige Lösung, die 10-1 Mol einer Säure HA vom pk s -Wert 5 je Liter enthält? K s = 10 -pks = 10-5 mol l -1 c = 10-1 mol l -1 [H + ] = (K s c) 1/2 = ( ) 1/2 = (10-6 ) 1/2 = 10-3 mol l -1 c) Welchen ph-wert hat eine Lösung, die 10-1 Mol l -1 des Natrium-Salzes NaA dieser Säure vom pks-wert 5 enthält? (3) A - + H 2 H - + HA K B = [H - ][HA] / [A - ] K B = 10 (14-pKs) = 10-9 mol l -1 c = 10-1 mol l -1 [H - ] = (K B c) 1/2 = ( ) 1/2 = (10-10 ) 1/2 = 10-5 mol l -1 p[h - ] = 5 ph = p[h - ] = 14-5 = 9 d) Bei welchem ph-wert muß ein Indikator umschlagen, damit er bei der Titration der Säure HA mit Natronlauge zur Endpunktsanzeige eingesetzt werden kann? ph 9 e) Eine Indikatorsäure HInd hat den pk s -Wert von pk s = 8. Berechnen e den ph-wert, bei dem Hind zu 90% in Ind - übergegangen ist! HInd H + + Ind - K s = [H + ][Ind - ] / [HInd] = 10-8 mol l -1 [Ind - ] / [HInd] = 90 / 10 = 9 [H + ] = [Ind - ] / [HInd] = 10-8 mol l -1 / mol l -1 ph 9 Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 6

7 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 7 Musterlösung Frage 10 Skizzieren e die Strukturen von C 2 und von 2! (4) C Frage 11 Zeichnen e die Valenzstrichformeln der Verbindungen X 4 n- für die nachfolgend aufgeführten Elemente X an. Geben e jeweils die Ladung der Anionen an. Tragen e formale Ladungen in ihre Formeln ein, wenn diese nicht gleich Null sind. Zeichnen e, wo dies erforderlich ist, eine weitere der mesomeren Formeln (eine weitere Formel genügt!) und geben e die Beziehung zwischen diesen Formeln durch den Mesomeriepfeil an! Zeichnen e ihre Formeln so, dass man erkennen kann, ob e der Verbindung eine tetraedrische oder eine planare Geometrie zuordnen (Gegebenenfalls schreiben e dazu ob Ihre Skizze ein Tetraeder oder ein Quadrat andeuten soll!). a) X = b) X = P P c) X = S S d) X = 2 S P Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 7

8 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 8 Musterlösung Frage g Zink (M Zn = 65 u) werden mit 3 Mol NaH in Wasser zur Reaktion gebracht und dabei aufgelöst. a) Schreiben e die stöchiometrische Gleichung für den Prozess an! 2 H - + Zn + 2 H 2 Zn(H) H 2 b) Wie viele Liter H 2 entstehen dabei unter Normalbedingungen? Antwort: 10 g / 65 g mol -1 = 10/65 mol = 0.15 mol H 2 V = 22.4 l mol -1 V = 22.4 l mol mol = 3.4 l Frage 13 Die drei abgebildeten Diagramme stellen drei unterschiedliche Fälle der Wechselwirkung zwischen dem HM einer Lewis-Base und dem LUM einer Lewis-Säure dar. Markieren e dasjenige Diagramm, das nach Ihrer Meinung zur Bildung des stabilsten Säure-Base-Addukts führt, wobei für alle drei Fälle gleiche Überlappung zwischen HM und LUM vorausgesetzt wird. Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 8

9 Klausuraufgaben Grundvorlesung Testat vom , Seite 9 Musterlösung Frage 14 Für einen oktaedrisch gebauten Eisen(III)-Komplex wird ein magnetisches Moment µ von 1.73 µ B (Bohr schen Magnetonen) gemessen. a) Zeichnen e das Schema der energetischen Aufspaltung der d-rbitale im oktaedrischen Feld! E b) Die Formel für die Berechnung des magnetischen Moments ist µ = n ( n + 2) µ B, wobei n die Anzahl der ungepaarten Elektronen bedeutet. Hat der angegebene Eisen(III)-Komplex eine high-spin oder eine low-spin-elektronenkonfiguration? Antwort: low-spin Frage 15 Bezeichnen e die nachfolgend durch Formeln angegebenen Verbindungen durch Namen, die den Nomenklatur-Regeln entsprechen, und zeichnen e die Strukturen! a) cis-(nh 3 ) 2 Pt 2 b) fac-(nh 3 ) 3 Cr 3 c) Ag(CN) 2 - Pt H 3 N NH 3 cis-diammino-dichloro-platin(ii) NH 3 Cr NH 3 NH 3 fac-triammin-trichloro-chrom(iii) NC Ag CN Dicyanoargentat(-1) Testat Grundvorlesung Chemie, Seite 9