U13 Übungsklausur 0. Hinweise: Nur ein Schreibwerkzeug (kein Bleistift) und ein nicht programmierbarer Taschenrechner sind erlaubt!

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1 U13 Übungsklausur B* Σ (*nur für Lehramt) Note: Vorname: Matr.-Nr.: Nachname: Studiengang: Chemie und Biochemie Lehramt Chemie vertieft Lehramt Chemie nicht vertieft Biologie Pharmaceutical Sciences.. Hinweise: Nur ein Schreibwerkzeug (kein Bleistift) und ein nicht programmierbarer Taschenrechner sind erlaubt! Schreiben Sie bitte gut leserlich. Unleserliche oder mit Bleistift geschriebene Teile werden nicht gewertet. Geben Sie nachvollziehbare Lösungs- bzw. Rechenwege an. Lösungen ohne Ansätze bzw. ohne Lösungswege werden nicht gewertet. Im Anhang befinden sich ein Periodensystem, Tabelle mit Konstanten und Schmierblätter. Sämtliche Notizen auf den Schmierblättern werden nicht gewertet! Die pro Aufgabe erreichbare Punktzahl ist in [ ] Klammern angegeben (Höchstpunktzahl 100)..

2 U13 Übungsklausur 1 1. [14] Im Folgenden sind die Kristallstrukturen einiger Verbindungen bzw. Elemente gezeigt. Unterschiedlich große oder verschieden gefärbte Kugeln symbolisieren unterschiedliche Atomsorten. Ordnen Sie die in der Tabelle angegebenen Verbindungen bzw. Elemente den dargestellten Strukturen zu (Nummern in Tabelle eintragen!). Achtung, nicht alle angegebenen Verbindungen bzw. Elemente können den Strukturen richtig zugeordnet werden. Machen Sie bei diesen Verbindungen/Elementen ein x. (1) (2) (3) (4) (5) Verbindung/Element Struktur-Nr. Verbindung/Element Struktur-Nr. TiO 2 (Rutil) Pb XeF 2 AlB 2 (graues) α-sn PbO 2 NaCl CaF 2 Diamant Si 3 N 4 Li 2 O Cu CaO Sb Punkte 1:

3 U13 Übungsklausur 2 2. Gleichgewichtsreaktionen / Löslichkeitsprodukt (a) [3] Bei 25 C beträgt das Löslichkeitsprodukt von Fe(OH) Wie hoch ist die Fe 3+ - Konzentration in einer gesättigten Lösung? (Rechenweg angeben) (b) [3] Wie hoch ist die Fe 3+ -Konzentration in einer gesättigten Lösung, wenn der ph-wert 12 beträgt? (Rechenweg angeben) (c) [4] Eine Säure HX ist bei c 0 (HX) = 0.15 mol/l zu 1.2% dissoziiert. Wie viel % sind bei c 0 (HX) = mol/l dissoziiert? Punkte 2:

4 U13 Übungsklausur 3 3. In 1 L 0.1-molare Salzsäure wird Ammoniak eingeleitet (Volumenänderung ist vernachlässigbar; pk B (NH 3 ) = 4.7. Berechnen Sie (Rechenweg angeben!) die ph-werte nach Zugabe von: (a) [2] 0 mol Ammoniak (b) [2] 0.01 mol Ammoniak (c) [3] 0.1 mol Ammoniak (d) [4] 0.2 mol Ammoniak Punkte 3:

5 U13 Übungsklausur 4 4. Skizzieren Sie die Lewis-Formeln bzw. charakteristischen Strukturmerkmale der folgenden Elemente bzw. Verbindungen (mit allen Valenzelektronen) und geben die Summenformeln an: a.) [2] α-schwefel b.) [2] Selen(IV)-oxid c.) [2] Stickstoff(V)-oxid (in ionischer Form in Lösung) d.) [2] Phosphor(V)-oxid e.) [2] graues Arsen Punkte 4:

6 U13 Übungsklausur 5 5. [9] Geben Sie die Summenformeln folgender Moleküle bzw. Molekül-Ionen an. Skizzieren Sie zudem eine korrekte Lewis-Formel unter Berücksichtigung sämtlicher Valenzelektronen. Beachten Sie dabei streng die Oktettregel (auch bei Elementen der höheren Perioden). Beschreiben Sie stichpunktartig die Koordination des Zentralatoms durch seine Nachbarn (z. B. gewinkelt, tetraedrisch). Summe nformel Lewis-Formel Koordination des Zentralatoms a.) Orthophosphat b.) Nitrit c.) Kohlenstoffdisulfid d.) Xenontetrafluorid e.) Chlor(III)-fluorid f.) Phosphor(V)-fluorid Punkte 5:

7 U13 Übungsklausur 6 6. Physikalische Eigenschaften a.) [5] Kreuzen Sie an, welchen Aggregatzustand die folgenden Stoffe bei Normalbedingungen (20 C) haben (Falsche Antworten führen zum Punkteabzug!): asbestförmiges Schwefeltrioxid Ammoniumchlorid Siliciumdioxid Kohlendioxid Quecksilber Xenondifluorid Phosphorpentoxid Schwefelhexafluorid Siliciumtetrachlorid fest flüssig gasförmig Arsan AsH 3! b.) [5] Geben Sie die Farben der folgenden Elemente, Verbindungen bzw. Ionen an (Falsche Antworten führen zum Punkteabzug!): PbCrO 4 : Mn 2+ in Lösung: Na gelöst in reinem flüssigem NH 3 (niedrige Konzentration): Stickstoff(IV)-oxid (Gas): Cadmiumsulfid: Singulett-Sauerstoff: Quecksilbersulfid: S 3 - : Phenolphthalein im Basischen: Lackmus im Basischen: CrO 5 : PbSO 4 : Punkte 6:

8 U13 Übungsklausur 7 7. Elektrochemie a.) [2] Ergänzen Sie die Skizze zum Aufbau des Blei-Akkus: Aus welchen Materialien sind die Elektroden und der Elektrolyt? Zeichnen Sie die Richtung des Stromflusses und die Reaktion des Elektrolyten. Benennen Sie Kathode und Anode. b.) [3] Formulieren Sie die beiden Teilreaktionen an Anode und Kathode sowie die ablaufende Gesamtreaktion für die Entladung. c.) [1] Wie kann der Ladezustand eines Bleiakkus durch eine einfache Messung (nicht elektrochemisch!) überprüft werden? d.) [1] Die elektrochemischen Standardpotentiale im Bleiakku sind E 0 (Pb 2+ /Pb) = -0,13 V und E 0 (PbO 2 /Pb 2+ ) = +1,46 V. Erläutern Sie kurz, warum beim Aufladen des Blei-Akku am negativen Pol eigentlich Wasserstoff (H 2 ) entstehen müsste. e.) [1] Warum wird beim Laden des Bleiakkus dennoch Blei am negativen Pol gebildet und Wasserstoff erst abgeschieden, wenn die Spannung nach Beendigung des Ladevorgangs weiter ansteigt? Punkte 7:

9 U13 Übungsklausur 8 8. [10] Stellen Sie die vollständigen Redox-Gleichungen für die folgenden Umsetzungen auf (nur Gesamtgleichung, keine Teilgleichungen!): a.) Oxidation von kaliumnitrit mit Permanganat im Sauren b.) Disproportionierung von Chlor in Natronlauge bei Raumtemperatur c.) Thermische Zersetzung von Stickstoffmonoxid bei > 400 C d.) Umsetzung von Kohle mit Wasser bei 900 C e.) Umsetzung von Thiosulfat mit Iod Punkte 8:

10 U13 Übungsklausur 9 9. [8] Industrielle Verfahren: Schwefelsäureherstellung: a) [3] Erläutern Sie an Hand von Reaktionsgleichungen (ohne Reaktionsbedingungen/Katalysatoren), wie man in der Technik in einem mehrstufigen Prozess, dem sog. Kontakt-Verfahren, Schwefelsäure ausgehend von elementarem Schwefel gewinnt. b) [3] Für einen der Reaktionsschritte benötigt man einen Katalysator. Erläutern Sie kurz (stichpunktartig!), warum ein Katalysator erforderlich ist und geben Sie an, ob die von Ihnen genannten Aspekte thermodynamischer oder kinetischer Natur sind. Welcher Katalysator wird verwendet? Erläutern Sie auch seine Wirkungsweise mit Hilfe von Reaktionsgleichungen. Katalysator: Begründung: Wirkungsweise: c) [2] Ein Großteil des zur Schwefelsäureherstellung benötigten Schwefels wird mit Hilfe des Claus-Prozesses aus Schwefelwasserstoff (z. B. aus Kokereigas oder von der Erdöl- Entschwefelung) als einziger Schwefel-Quelle gewonnen. Erläutern Sie an Hand von Reaktionsgleichungen, wie dieser Prozess abläuft. Punkte 9:

11 U13 Übungsklausur [10] Erläutern Sie die folgenden Begriffe mit einer kurzen Definition und an einem geeigneten Beispiel: a.) Oktettregel Begriff Definition Beispiel b.) Autoprotolyse c.) molare Masse d.) formale Ladung e.) (8-N)-Regel Punkte 10:

12 U13 Übungsklausur 11 ANHANG: 1 2 He H Ne F O N C B Be Li Ar Cl S P Si Al Mg Na Kr Br Se As Ge Ga Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc Ca K Xe I Te Sb Sn In Cd Ag Pd Rh Ru Tc Mo Nb Zr Y Sr Rb Rn At Po Bi Pb Tl Hg Au Pt Ir Os Re W Ta Hf La Ba Cs Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg E-Hg Fr Ra Ac Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce Lr No Md Fm Es Cf Bk Cm Am Pu Np U Pa Th Quelle: CRC 86th 2005 Konstanten: Avogadro-Konstante N A = mol -1 Universelle Gaskonstante R = J K -1 mol -1 Faraday-Konstante F = C mol -1 Atomare Masseeinheit u = kg

13 U13 Übungsklausur 12 Schmierblatt Sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet!

14 U13 Übungsklausur 13 Schmierblatt Sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet!