2. Teilklausur zum Chemischen Grundpraktikum im WS 2017/18 vom

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1 2. Teilklausur zum Chemischen Grundpraktikum im WS 2017/18 vom A1 A2 A3 E4 F5 R6 Note NAME/VORNAME:... Matrikelnummer:. Pseudonym für Ergebnisveröffentlichung Schreiben Sie bitte gut leserlich: Name und Vorname in Druckbuchstaben. Unleserliche Teile werden nicht gewertet! Die Bewertung der einzelnen Aufgaben ist jeweils in Klammern nach der Aufgabennummerierung angegeben; insgesamt sind 50 Punkte erreichbar. Wichtig: 1. Überprüfen Sie zu Beginn das ausgegebene Klausurexemplar auf ordnungsgemäße Vollzähligkeit der Blätter! 2. Schreiben Sie bitte die Lösungen nur auf das Blatt der entsprechenden Aufgabe einschließlich der Rückseite. 3. Mit Bleistift geschriebene Aufgaben werden nicht gewertet! 4. Als Hilfsmittel ist nur ein nicht programmierbarer Taschenrechner zugelassen. 5. Falls Sie Zusatzblätter benötigen, fordern Sie diese bitte an und verwenden Sie nur gekennzeichnete Zusatzblätter! Viel Erfolg beim Lösen der Aufgaben! Die Klausur umfasst 6 Aufgaben auf insgesamt 10 Blättern (1 Schmierblatt und PSE im Anhang).

2 Vorname: Nachname: 2/11 1. a) [5] Im Praktikum haben Sie die komplexometrische Bestimmung von Ca 2+ - Ionen kennengelernt. In analoger Weise lässt sich auch der Mg 2+ -Gehalt einer wässrigen Lösung bestimmen. Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Hauptreaktion und die Reaktionsgleichungen für Erkennung des Äquivalenzpunktes an. Benutzen Sie dazu als Abkürzung für den Indikator H2Ind und erläutern Sie mittels der Gleichungen das Prinzip der Endpunktserkennung. 1. b) [2] Welche thermodynamische Triebkraft unterstützt die quantitativ verlaufende Hauptreaktion der komplexometrischen Bestimmung? Skizzieren Sie in diesem Zusammenhang die Molekülstruktur des vollständig deprotonierten Komplexliganden.

3 Vorname: Nachname: 3/11 1. c) [3] Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration einer Mg 2+ -Lösung, wenn bei der komplexometrischen Bestimmung für 25 ml der Lösung des Titranden 30 ml ein Verbrauch der Lösung des Titrators (c = 0.1 mol L 1 ) am Äquivalenzpunkt registiert wurden.

4 Vorname: Nachname: 4/11 2. a) [2] Für die Aminosäure Cystein, HS-CH2-CH(NH2)-COOH, wurden folgende pks-werte ermittelt: pks1 = 1.92, pks2 = 10.70, pkr = 8.37 (R = Seitenkette). Berechnen Sie den ph-wert für den Punkt, an dem die Aminosäure als Zwitterion vorliegt. Erwarten Sie, dass für die Aminosäure Serin, HO-CH2-CH(NH2)-COOH auch drei pks-werte gefunden werden? Begründen Sie die Antwort. 2. b) [3] Eine zweiprotonige Säure (H2A) besitzt folgende pks-werte: pks1 = 4.00 und pks2 = Bei welchem ph-wert gilt [H2A] = [HA ] (Begründung)? Bei welchem ph-wert gilt [HA ] = [A 2 ] (Begründung)? Welches ist die Hauptspezies bei einem ph-wert von 2.00: A 2, HA oder H2A? Welches ist die Hauptspezies bei einem ph-wert von 12.00?

5 Vorname: Nachname: 5/11 3. a) [6] Bei der kontrollierten Reaktion von Kalium mit Sauerstoff erfolgt eine Salzbildung (Name des Salzes?). Was passiert, wenn dieses Salz mit Wasser versetzt wird? Wie können die dabei gebildeten Reaktionsprodukte (sämtliche!) nachgewiesen werden? Geben Sie für alle ablaufenden Reaktionen jeweils eine Gleichung an, und nennen Sie für die ersten beiden Umsetzungen den Reaktionstyp, wobei Mehrfachnennungen gefordert sind.

6 Vorname: Nachname: 6/11 3. b) [4] Zeigen Sie anhand mathematischer Beziehungen, ob es möglich ist, aus Lösungen von Manganat(VII)-Ionen und Mn 2+ -Ionen (jeweils mit c = 1 mol L 1 ) bei einem ph-wert von 4.00 Chlorgas freizusetzen. Gegeben: E 0 (MnO4 /Mn 2+ ) = V und E 0 (Cl2/2Cl ) = V. Gehen Sie bei der Beantwortung auf die Frage ein, ob bei der Halbzellenreaktion von E 0 (Cl2/2Cl ) eine ph-wertabhängigkeit vorliegt.

7 Vorname: Nachname: 7/11 Elektrochemie 4. a) [2] Erklären Sie den Begriff Elektrode erster Art und beschreiben Sie das Prinzip an einem selbst gewählten Beispiel. Begründen Sie mathematisch, von welchen physikalischen Größen das Potenzial dieser Elektrode abhängt. 4. b) [4] Nennen Sie drei Faktoren, die die Leitfähigkeit von Ionen in einer verdünnten Elektrolytlösung beeinflussen. Warum weisen K + -Ionen einen größere Äquivalentleitfähigkeit als die kleineren Li + -Ionen auf? Erklären Sie in diesem Zusammenhang außerdem, warum Oxonium-Ionen eine, im Vergleich zu anderen Ionen, so extrem große Äquivalentleitfähigkeit aufweisen. 4. c) [2] Welcher Redoxvorgang läuft an der Normalwasserstoffelektrode ab? Wie kann für diesen Fall mathematisch gezeigt werden, dass eine ph-wertabhängigkeit des Potenzials vorliegt?

8 Vorname: Nachname: 8/11 Farben [8] a) [1] Sortieren Sie die folgenden Farben nach ihrer Frequenz: Blau, Gelb, Rot und Grün. Beginnen Sie mit der kleinsten Frequenz. b) [5] Skizzieren Sie den Aufbau zur Messung der Absorption einer Lösungsmittelprobe. Beschreiben Sie kurz die wesentlichen experimentellen Schritte zur Bestimmung der optischen Dichte. Wie wird diese berechnet? c) [2] Eine Probe habe die optische Dichte OD = 1,7. Wie viel Prozent der eingestrahlten Intensität wird transmittiert? Wie viel Prozent werden absorbiert?

9 Vorname: Nachname: 9/11 Reaktionskinetik [9] a) [3] Die Halbwertszeit eines radioaktiven Stoffs beträgt t1/2 = 25 Stunden. Wie groß ist demnach die Geschwindigkeitskonstante des Zerfalls? In welcher Zeit zerfallen 90 % des Stoffes? (Es handelt sich um eine Reaktion erster Ordnung.) b) [1] Wie ändert sich die Geschwindigkeitskonstante k(t) einer thermisch aktivierten Reaktion, wenn die Temperatur T erhöht wird? c) [5] Bei der Untersuchung der Reaktion A B erhält man folgende Messwerte: t [s] ca [mol/l] 5,00 2,50 1,67 1,25 Bestimmen Sie daraus die Reaktionsordnung und die Geschwindigkeitskonstante k der Reaktion (Einheit angeben).

10 Vorname: Nachname: 10/11 (Fortsetzung Reaktionskinetik c))

11 Vorname: Nachname: 11/11 Schmierblatt: sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet!