.ERSTTERMIN. 1 Tabellen- und Formelsammlung ohne ausführliche Musterbeispiele (im Unterricht eingeführt) Zeichengeräte

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1 I Sächsisches Staatsministerium für Kultus Schuljahr Geltungsbereich: - Allgemein bildendes Gymnasium - Abendgymnasium und Kolleg - Schulfremde Prüfungsteilnehmer Sch rift I iche Abitu rprüfu ng Leistu ngskursfach G hem ie.ersttermin. Material für den Prüfungsteilnehmer Al lgemeine Arbeitshinweise lhre Arbeitszeit (einschließlich Zeit zum Lesen aller Aufgaben und der Zeil zur Auswahl der Wahlaufgabe) beträgt 270 Minuten. Die Prüfungsarbeit besteht aus den zu bearbeitenden Teilen A, B und C (experimenteller Teil). lnformieren Sie den Aufsicht führenden Lehrer, wenn Sie mit der experimentellen Bearbeitung des Teils C beginnen möchten. Bei Berechnungen muss der Lösungsweg zu erkennen sein. Werden GTR- Programme genutzt, so muss in der Darstellung des Lösungsweges deutlich werden, aus welchen Eingabedaten mit Hilfe des programms welche Ergebnisse gewonnen wurden. Die im Anhang angegebenen Daten sind für Berechnungen zu veruuenden. - Erlaubte Hilfsmittel: 1 Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung '1 Grafikfähiger, programmierbarertaschenrechnerohne Computer-Algebra-System (GTR) 1 Tabellen- und Formelsammlung ohne ausführliche Musterbeispiele (im Unterricht eingeführt) Zeichengeräte Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/IVa) Seite 1 von 10

2 Prüfungsinhalt Teil A (258E) Bearbeiten Sie die nachstehende Aufgabe. Blei und Bleiverbindungen Blei kommt in der Natur am häufigsten als Bleiglanz (pbs) vor. Zur Gewinnung des Metalls wird Bleiglanz zunächst durch Sauerstoffzufu hr geröstet. Das so erhaltene Blei(ll)-oxid wird anschließend im Schachtofen mit Kohlenstolf zu Blei reduziert. 1.1 Entwickeln Sie die Reaktionsgleichungen für die beschriebenen Vorgänge. 1.2 Erläutern Sie an Hand einer Modellvorstellung den Bau und die Bindungs_ verhältnisse des Bleis. Erreichbare BE-Anzahl: 2 Der Bleiakkumulator besitz als Starterbatterie in Kraftfahzeugen noch immer große Bedeutung. Die folgende Gleichung beschrerbt die chemische Reaktion im Akkumulator: Pb + PbOz + 2HzSO+ = 2 PbSO4 + 2HzO z. I Ordnen Sie der Hin- und Rückreaktion die Begriffe zu. Erläutern Sie die Stoff- und Energieumwandlungen laden des Akkumulators.,,Laden" und,,entladen" beim Laden und En! 2.2 ln einem Bleiakkumulator wrrd beim Umsatz von 7 Sok Blei(lV)-oxid eine Ladungsmenge von 45 Ah ermittelt. Berechnen sie die Masse an Blei(lV)-oxid, die dieser Akkumulator enthielt. Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/tvla) Seite 2 von 10

3 2.3 'Aus verbrauchten Akkumulatoren kann Blei recycelt werden. Dazu wird zunächst das schwerlösliche Blei(ll)-sulfat mit Natronlauge versetzt. Es bildet sich das leicht lösliche Natrium{etrahydroxoplumbat(ll). Diskutieren Sie die Veränderung der Löslichkeit des Blei(ll)-sulfats unter Einbeziehung von Reaktionsgleichungen in Ionenschreibweise. ErreichbareBE-Anzahl: 10 Bleioxide werden u.a. als Farbpigmente veruendet. 3.1 Blei(ll)-oxid kommt im festen Zustand in der gelben oder in der roten Modifikation vor. Geben Sie die thermodynamisch stabilere Form des Blei(ll)-oxids an und begründen Sie lhre Entscheidung unter Verwendung der entsprechenden molaren Standardbildungsenthalpien. J.t Ermitteln Sie unter Nutzung des Satzes von HESS die molare Standardbild ungsenthalpie (^BH 0) des Blei(ll,lV)-oxids (Pb3O4) lll 3Pb + 2C2 --,-) PbsO+ mit Hilfe folgender Gleichungen: l I PbO -,-,2 Pb. 'O, AqH = kj mol -1 ll 6 PbO + Oz ) 2PbzOt ÄqH = - 134kJ mol -1 ErreichbareBE-Anzahl: 5 Ein Ausgangsstoff für die technische Herstellung von Zündmitteln ist das wasserlösliche Blei(l I )-nitrat. 41 Beschreiben Sie die energetischen Vorgänge beim Lösen des Blei(ll)- nitrats in Wasser. Beachten Sie, dass diese Reaktion endotherm verläuft. 4.2 Leiten Sie unter Einbeziehung einer geeigneten Gleichung in lonenschreibweise die saure Reaktion einer wässr,gen Blei(ll)-nitratlösung ab. Hinweis: Die Koordinationszahl der hydratisieften BIei(ll)-lonen ist 6. Erreichbare B E-Anzahl: signatur 53/1 (chem-lk-et Seite 3 von 10

4 Teil B (208E) Bearbeiten Sie die nachstehende Aufgabe. Organische Stoffe mit drei Kohlenstoffatomen im Molekül Propenal wird als Ausgangsstoff zur Herstellung von pharmazeutischen Präparaten benötigt. 1.1 Entwickeln Sie die Strukturformeln von Propenal und propanal. 1.2 Geben Sie mit Hilfe des Orbitalmodells die Bindungen zwischen dem jeweils zweiten und dritten C-Atom in den gegebenen Molekülen an. Erreichbare BE-Anzahl: Eine wässrige Lösung von Acrylsäure (Propensäure) mit der Stoffmengenkonzentration c = 0,1 mol -1 hat den ph-wert 2, Entwickeln Sie die Gleichung für das Protolyseglerchgewicht der Acrylsäure. 2.2 Berechnen Sie die Säurekonstante Ks der Acrylsäure mit Hilfe des MWG. Nutzen Sie die Angaben unter 2. ErreichbareBE-Anzahl: 4 3 Superabsorber sind vernetzte Makromoleküle, die Wasser aufnehmen ohne sich aufzulösen. Sie werden aus Polyacrylsäure hergestellt. J. I Entwickeln Sie die Reaktionsgleichung für die Bildung der polyacrylsäure aus Acrylsäure. 3.2 Die Vernetzung der Makromoleküle erfolgt durch die Zugabe von Butan-1,4-diol. Geben Sie einen charakteristischen Stru ktu rausschnitt des Makromoleküls an. ErreichbareBE-Anzahl: 2 Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/lt/a) Seite 4 von 10

5 4 Die C=C -Doppelbindung der Acrylsäure wird mit Kaliumpermanganat in alkalischer Lösung nachgewiesen. Es soll für diese Reaktion folgände Gleichung gelten: 3 CHr=911-66OH +2 MnO+- + OH- + H2O ( CH2-CH-COO-+2 MnOz tt OH OH 4.1 Nennen Sie die zu eruartende Beobachtung. 4.2 Entwickeln Sie die Teilgleichungen für die korrespondierenden Redoxpaare. Erreichbare BE-Anzahl: E Propanal wird technisch durch die Oxosynthese aus Ethen dargestellt. Dabei erfolgt die gleichzeitige Anlagerung von Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff an die C=C -Doppelbindung. Die molare Reaktionsenthalpie beträgt für diese Reaktion ÄnH = - 23 kj 'mol Entwickeln Sie die Reaktionsgleichung. 5.2 Begründen Sie unter Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung, dass diese Reaktion nur bei niedrigen Temperaturen freiwillig abläuft. Erreichbare BE-Anzahl: Geben Sie die Strukturformeln von Propansäure und 2-Chlorpropansäure an. Treffen Sie eine Aussage zur Säurestärke dieser beiden Säuren und begründen Sie diese. Erreichbare BE-Anzahl: Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/Ma) Seite 5 von l0

6 Teil C (158E wählen sie eine der nachstehenden Aufgaben aus und bearbeiten Sie diese. Aufgabe C 1 Reaktionsgeschwindig keit Untersuchen Sie die Konzentrations- und Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwind igkeit. Thiosulfat-lonen (SzOs2-) einer Natriumthiosulfafl ösung reagieren in Säurelösung unter Bildung von festem Schwefel und öchwefeldioxid. 1.1 Entwickeln Sie die Reaktionsgleichung in lonenschreibweise für diese chemische Reaktion. 'la Füllen Sje in ein Becherglas 25 ml Natriumthiosulfailösung aus Gefäß Nummer 1. Stellen Sie das Becherglas auf die Abbildung und geben Sie 25 ml Salzsäure (c = 1 mol l-1; dazu. Messen sie die Zeit, bis odie Abbildung von oben nicht mehr zu erkennen ist. Wiederholen Sie das Experiment mit Natriumthiosulfaflösung aus Gefäß Nummer 2. Notieren Sie die Messergebnisse. LJ Zjehen Sie ausgehend von lhren Beobachtungen Schlussfolgerungen über die Stoffmengenkonzentration an Natriumthiosulfat rn den GÄfäße; 1 und 2. Begründen Sie lhre Angaben unter Einbeziehung von Modellvorstellungen auf Teilchenebene. Signatur 53/1 (Chem-LK Seite 6 von '10

7 Eisen(lll)-salzlösungen bilden mit Thiosulfaflösung einen rot-violetten, aber unbeständigen Komplex. a ''l Geben Sie in einem Becherglas zu 25 ml Eisen(lll)-chloridlösung (c = 0,05 mot t-1) 25 mt Nalriumthiosutfailösung äus Gefäß i. Messen Sie die Zeit von der Zugabe der Natriumthiosulfailösung bis zum Auftreten einer schwach-gelblichen Färbung nach dem VeÄchwinden der Rot-Violettfärbung. Wiederholen Sie das Experiment. Verwenden Sie dazu eine erwärmte Natriumthiosulfatlösung (ca. 50" C) aus Gefäß 1. Notieren Sie die Messergebnisse. Hinweis: Das Reaktionsprodukt beider Messungen wird noch für die Aufgabe 3.3 benötigt. af> Begründen Sie die unterschied lichen Reaktionszeiten. Beziehen Sie Modellvorstellungen auf Teilchenebene ein. Bei den Experimenten in Aufgabe 2laufen die beiden aufgeführten Reaktionen unmittelbar hintereinander ab: Komplex 1 2[Fe(H2O)6]] + 2SzOs2- orange Komplex 2 2[Fe(S2O3)(H2O)+]* + 4HzO rolviolett / unbeständig 2 Komplex 2 [Fe(S2O3)(HrO)q]* + 4 HzO rotviolett / unbeständig Komplex 3 2 [Fe(H2O)6]2- + SoOo2- gelb 3.1 Geben Sie die Namen der Komplex-lonen 2 und 3 an. Versetzen Sie im Reagenzglas Kaliumthiocyanatlösu ng. Notieren Sie lhre Beobachtung Reaktionsgleichung. Eisen(l ll)-chloridlösung mit einigen Tropfen und entwickeln Sie für diese Reaktion die Signatur 53/1 Chem-LK-ET/Ma Seite 7 von 10

8 3.3 Versetzen Sie das Reaktionsprodukt aus Aufgabe 2.1 in beiden Bechergläsern mit einigen Tropfen Kaliumthiocyanatlösung. Notieren Sie lhre Beobachtungen und werten Sie diese aus. Aufgabe C 2 Natriumhydrogencarbonat Untersuchen Sie Eigenschaften und Reaktionen von Natriumhydrogencarbonat. 1 Natriumhydrogencarbonat kann u.a. zur Beseitigung überschüssiger Magensäure venvendet werden. 1.1 Versetzen Sie die bereitgestellte Stoffprobe Natriumhydrogencarbonat mit 10 Tropfen Salzsäure (c = 1 mol l-r). Notieren Sie lhre Beobachtung. 1.2 Erläutern Sie die genannte Verwendung des Natriumhydrogencarbonats an Hand des durchgeführten Experiments und unter Einbeziehung einer Reaktionsgleichung in lonenschreibweise. Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/Ma) Seite I von '10

9 2 Die Konzentration an Hydrogencarbonallonen in wässriger Lösung soll durch Titration mit Salzsäure bestimmi werden. 2.1 pfl Erläutern Sie an Hand der nebenstehenden 14 Abbildung den Einsatz von Methylorange als lndikator für die Endpunktbestimmung der Analyse. % StrrffmengEna nte rl Hinweis: lndikator Methylorange 3,0 Farbwechsel rot - gelborange 2.2 Führen Sie die Bestimmung der Stoffmengenkonzentration an Hydrogencarbonat-lonen nach folgender Arbeitsanleitung durch : Versetzen Sie 50 ml der vorgegeben Lösung mit 6 Tropfen Methylorange. Titrieren Sie mit Salzsäure der Stoffmengenkonzentration c(hcl) = 1 mol ' l-1 bis zur Farbänderung nach rot. Führen Sre die beschriebene Titration zwei Mal durch. Notieren Sie lhre Messwerte. 2.3 Berechnen sie die stoffmengenkonzentration der Hydrogencarbonat-ronen aus lhrem Titrationsergebnis. (Chem-LK-ET/[/a) Seite I von 10

10 -i 3 NatriumhydrogencarbonatwirdalsBacktriebmittelvenvendet. 3.1 Führen Sie die thermische Zersetzung von Natriumhydrogencarbonat durch und weisen Sie das entstehende Kohlenstoffdioxid nach. Fordern Sie beim Aufsicht führenden Lehrer ein entsprechendes Nachweismittel an. Notieren Sie lhre Beobachtungen. 3.2 Entwickeln Sie für die thermische Zersetzung des Natrrumhydrogencarbonats und den Nachweis des Kohlenstoffdioxids die Reaktionsgleichungen. Anhang Standardbildunqsenthalpien ABFf Modifikation AeH o in kj 'mol -l Blei(ll)-oxid (gelb) Blei(ll)-oxid (rot) Berechnung nach den FARADAYschen Gesetzen I 't = z' n ' F FARADAY - Konstante F=9,65'104As'mol-1 GIBBS - HELMHOLTZ - Gleichung ApG = ÄpH - T'ÄnS Signatur 53/1 (Chem-LK-ET/lt/a) Seite 10 von 10