Zentralprüfung SwissChO 2016

Transkript

1 PROBLEM 1 - VERSCHIEDENE FRAGEN 9.5 PUNKTE a 6 N A = mol 1 Punkt b Aufgrund der Verdünnung hat man 0.05M Br Ionen, 0.05M I Ionen und 0.1M Br + Ionen. 1/ Punkt wenn Br und I richtig, 1/ Punkt für Na c 4 NH O N + 6 H O 1 Punkt d HCl, HNO 3, H S, H O Jeweils 1/ Punkte e Mit der idealen Gasgleichung hat man pv = nrt V = n R T p = 1 mol J mol 1 K K 10 5 Pa 1 Punkt wenn richtig, keine Teilpunkte wenn Einheitenumrechnung falsch f Jeweils 1/ Punkt, die Elektronenpaare müssen nicht eingezeichnet werden = m 3 = 31.0 l g K + H O H + K + + OH 1 Punkt AUFGABE - SÄUREN UND BASEN 8 PUNKTE a HCl ist eine starke Säure. Dementsprechend ist der ph-wert: 1 Punkt n mol ph = log V l 3 = log = 1 1 b HI ist auch eine starke Säure: 1 Punkt 10 ph = log = c KOH ist eine starke Base: 1 Punkt 10 3 ph = 14 log = d Essigsäure ist eine schwache Säure. Dementsprechend ist der ph-wert: 1.5 Punkte m ph = pk s log[ch pk s log 3COOH] MCH = 3 COOH V 1 g 4.75 log g mol l = =.76 Deutsch V 1.0 Lösung 1/9

2 e Pyridin ist eine schwache Base: 1.5 Punkte 1 g ph = 14 pk b log[c 8.7 log 5H 5 N] g mol l = 14 = 9.0 f Über die Puffergleichung gilt: Punkte [CH3 COOH] ph = pk s log [CH 3 COONa] m CH3 COOH=m CH3 COONa = pk s log = pk s log MCH3 COONa M CH3 COOH m CH3 COOH M CH3 COOH V m CH3 COONa M CH3 COONa V g mol 1 = 4.75 log g mol 1 = 4.61 AUFGABE 3 - STÖCHIOMETIE 6 PUNKTE a b c d 3 H + N NH 3 1/ Punkte TiCl 4 + H O TiO + 4 HCl 1/ Punkte Cu S + Cu O 3 Cu + SO 1/ Punkte B O C + 3 Cl BCl CO 1/ Punkte Jeweils 1/ Punkte pro Halbreaktion, 1 Punkt für Gesamtreaktion. 1 Punkt, wenn nur Gesamtreaktion e S O 3 S 4 O 6 + e 1 I + e I 1 Na S O 3 + I NaI + Na S 4 O 6 f C H O 4 CO + H + + e 5 MnO H e Mn H O 5 C H O 4 + MnO H + Mn CO + 8 H O AUFGABE 4 - TITRATION 7 PUNKTE a 1 Punkt Na SO 4 + BaCl BaSO 4 + NaCl b 1 Punkt c NaSO4 = c BaCl V BaCl V NaSO4 = 0.1 mol l ml 100 ml = mol l 1 Deutsch V 1.0 Lösung /9

3 c 1 Punkt d 1 Punkt m NaSO4 = n NaSO4 M NaSO4 = c BaCl V BaCl VGesamt M NaSO4 V Probe = 0.1 mol l ml 7.8 ml g mol 1 10 ml = mol g mol 1 = 11 g NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3 e Beachte, dass in der ersten Titration Chloridionen hinzugegeben wurden. Punkte. 0 Punkte, wenn das Cl aus der ersten Titration nicht abgezogen wurde c NaCl = c AgNO 3 V AgNO3 c BaCl V BaCl V NaCl = mol l 1 = 0. mol l ml 0.1 mol l ml 10 ml f 1 Punkt m NaCl = n NaCl M NaCl = V Gesamt c AgNO3 V AgNO3 c BaCl V BaCl M NaCl = 0. mol l ml 0.1 mol l ml = 0.11 mol g mol 1 = 6.3 g V Probe 1000 ml 10 ml g mol 1 AUFGABE 5 - LÖSLICHKEITSPRODUKT 4 PUNKTE a Die Löslichkeit von Cu S ist 1/ Punkte c CuS = K L, CuS = mol l = mol l 1 Die Löslichkeit von Ag S ist 1 Punkt c Ag S = c S, c Ag + = c S, K L, Ag S = c Ag + c S = 4 c S c Ag S = 3 KL, Ag S mol 3 l 3 = g mol 1 4 = 3 Dementsprechend ist Ag S besser löslich 1/ Punkt, Antwort muss so stehen und nicht nur die Rechnung. b c OH = mol l 1 = mol l 1 1 Punkt K L, NiOH = c NiOH c OH c NiOH = K L, NiOH c OH = mol 3 l mol l = g mol 1 1 Punkt Deutsch V 1.0 Lösung 3/9

4 PROBLEM 6 - REDOXCHEMIE 5.5 PUNKTE a Sn 0 Sn + + e Pb + + e Pb 0 Sn 0 + Pb + Sn + + Pb 0 b Beachte, dass die Standardreduktionspotentiale gegeben sind. Von Kobalt wird jedoch das Standardoxidationspotential benötigt. E = 0.16 V V = V c Im elektrochemischen Gleichgewicht gilt E = 0. Damit gilt mit der Nernst-Gleichung 0 V = E log asn + apb asn apb + Die Aktivität von Feststoffen ist 1, diejenigen der Ionen entspricht den jeweiligen Konzentrationen. Als Nebenbedingung muss gelten, dass die Summe der Ionenkonzentrationen csn + + cpb + konstant bleibt. cpb + = E = csn + log cpb = log, csn + + cpb + = mol l 1 mol l 1 cpb + cpb = mol l 1 cpb + cpb + mol l = 0.67 mol l 1, csn + = mol l 1 cpb + = mol l 1 Alternativ könnte man auch eine Umsatzvariable ξ definieren. csn ξ 1 + ξ 0.34 = log cpb = log 0 ξ 1 ξ PROBLEM 7 - CHEMISCHES GLEICHGEWICHT 5 PUNKTE a Die Konzentrationen sind jeweils 1/ Punkt c SO3 = c SO = c O = mol = mol l 1 1 l mol = 0.0 mol l 1 1 l mol = mol l 1 1 l b 1 Punkt K c = c SO c O c SO 3 = 0.0 mol l mol l mol l 1 = mol l 1 Deutsch V 1.0 Lösung 4/9

5 c Über die ideale Gasgleichung sieht man, dass eine Verkleinerung des Volumens bei gleicher Temperatur den Druck im System erhöht. Da weniger Gasteilchen bei den Edukten als den Produkten sind, verschiebt sich das Gleichgewicht zu den Edukten 1 Punkt. d Über die ideale Gasgleichung erhält man3/ Punkt p V = n R T p = n V R T = c R T K p = p SO p O p = c SO c O SO 3 c R T = K c R T SO 3 = mol l J mol 1 K K = 3.7 mol m J mol 1 K K = Pa = 3.1 kpa AUFGABE 8 - IDEALES GAS: KÜHLSCHRANK 6 PUNKTE a Mit V = 0. m 3, p = 10 5 Pa und T = K sowie der Gleichung für ideale Gase erhält man 1 Punkt pv = nrt n = p V R T = 10 5 Pa 0. m J mol 1 K 1 = 8.15 mol K b Da wir ein ideales Gas betrachten, entsprechen die Volumenprozente den Molprozenten 1 Punkt. Damit hat man jeweils 1/ Punkte m N = 8.15 mol g mol 1 = 183 g m O = 8.15 mol g mol 1 = 5. g c Da das Volumen und die Stoffmenge konstant sind, kann man den Druck berechnen durch1 Punkt p V = n R = konstant p K = p K K T K = Pa d Der Druckunterschied ist 1 Punkt p = Pa = Pa Dadurch ist die Kraft aufgrund des Druckunterschieds 1 Punkt p = F A F = p A = Pa 0.5 m = N Deutsch V 1.0 Lösung 5/9

6 AUFGABE 9 - BILDUNGSENTHALPIEN, SATZ VON HESS 7 PUNKTE a i Da die Bildungsenthalpie von Elementen 0 ist gilt1.5 Punkte wenn richtig, 0 sonst R H 0 = 6 B H 0 HClg B H 0 NH 3 g = kj mol 1 = kj mol 1 ii 1.5 Punkte R H 0 = B H 0 H 3 BO 3 s 6 B H 0 H Ol B H 0 B H 6 g B H 0 B H 6 g = B H 0 H 3 BO 3 s 6 B H 0 H Ol R H 0 = kj mol 1 = 31.4 kj mol 1 b i 1.5 Punkte H S + 3 O g H Ol + SO g CS l + 3 O g CO g + SO g I II Das Zeichen bedeutet, dass wir die Reaktion in die umgekehrte Richtung wie angegeben verwenden. Die gegebene Reaktion kann dann geschrieben werden als II + I R H 0 = R H 0 I R H 0 II = kj mol 1 = 50.0 kj mol 1 ii.5 Punkte SOCl l + H Ol SO g + HClg PCl 3 l + 1 O g POCl 3 I II Ps + 3 Cl PCl 3 l III 4 HClg + O g Cl g + H Ol IV Die gegebene Reaktion kann dann geschrieben werden als III+ IV + II + I R H 0 = R H 0 III R H 0 IV + R H 0 II R H 0 I = kj mol 1 = kj mol 1 Deutsch V 1.0 Lösung 6/9

7 AUFGABE 10 - INFRAROTSPEKTROSKOPIE 5 PUNKTE a 1/ Punkte wenn richtig, -1/ wenn falsch angegeben, 0 wenn nichts angegeben, Minimum 0 O-H N-H C-H C=O C=N C=C Ja Nein Ja Ja Nein Nein b Punkte. Begründung muss mit a konsistent sein, Punkte auch geben, wenn a falsch aber daraus richtig gefolgert wurde AUFGABE 11 - NOMENKLATUR UND ISOMERIE VON ORGANISCHEN MOLEKÜLEN 1 PUNKTE a 1/ Punkte für die ersten beiden, 1 Punkte für die restlichen 4 b Jeweils 1 Punkt i 3,4-Diethyl-,,6-trimethylheptan ii Z-5-1-Methylethyl-3-methyloct-3-en iii 3-Hydroxypent-4-in--on Deutsch V 1.0 Lösung 7/9

8 c Mögliche Antworten sind: 1/ Punkte jeweils für die ersten 8 richtigen Isomere. Wenn mehr als 8 angegeben werden, min1/ # Richtige unterschiedliche Isomere, 4-1/ # Falsche unterschiedliche Isomere. Minimum 0 Punkte. AUFGABE 1 - STEREOCHEMIE 5 PUNKTE a 1 Punkte für beide Stereozentren richtig, 1/ wenn nur eines eingeschrieben und richtig. 1/ für das Enantiomer b 1/ Punkte wenn richtig, -1/ wenn falsch angegeben, 0 wenn nichts angegeben, Minimum 0 Deutsch V 1.0 Lösung 8/9

9 AUFGABE 13 - ORGANISCHE CHEMIE 7 PUNKTE 1 Punkt pro richtige Reaktion Deutsch V 1.0 Lösung 9/9