B* Note: (*nur für Biologie)

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Bella Hausler
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1 B* Note: (*nur für Biologie) 1 Vorname: Matr.-Nr.: Nachname: Studiengang: Chemie und Biochemie Lehramt Chemie vertieft Musterlösung! Bitte beachten: Die hier aufgeführte Teilpunktevergabe ist nur ein Vorschlag. Daraus erwachsen keine Ansprüche! Es kommt auf die Gesamtlösung an. 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 1. Geben Sie die Oxidationszahlen an für: 2 (a) [2] H3PO4 P: +V 1 P O: -II 1 P (b) [1] ClO3 Cl: +V 1 P (c) [2] K3SbO3 Sb: +III 1 P K: +I 1 P (d) [1] O3 O: 0 1 P (e) [2] LiH Li: +I 1 P H: -1 1 P (f) [2] SCl2 S: +II 1 P Cl: -1 1 P Punkte 1:

3 2. Geben Sie für die folgenden Kombinationen jeweils die Molekülgestalt an (wenn das Molekül mehr als 2-atomig ist). Welches Molekül (oder Ion) hat jeweils die größte mittlere Bindungsordnung zwischen Zentralatom und Bindungspartner? 3 (a) [3] ICl, ICl3, ICl4 ICl ICl3 ICl4 linear kein P! T-förmig 1 P quadratisch 1 P stärkste I-Cl-Bindung 1 P (b) [4] PF3, PF5, PF6 PF3 PF5 PF6 - trigonal-pyramidal 1 P trigonal-bipyramidal 1 P oktaedrisch 1 P stärkste P-F-Bindung 1 P (c) [3] NO2 +, NO2, NO NO2 + NO2 NO linear 1 P gewinkelt 1 P linear kein P! stärkste N-O-Bindung 1 P Punkte 2:

4 3. Vergleichen Sie mit Hilfe von MO-Schemata die Bindungsordnungen von O2 und O (a) [8] Skizzieren Sie hierzu die MO-Schemata und benennen Sie bitte die Molekülorbitale. (Auf energetische Lage von σ b und π b achten) Je 1 P für richtige MO-Bennennung (also σ, π.) Je 1 P (jeweils bei O2 und O2 2- ) für die richtige Orbitalbesetzung mit Elektronen (b) [2] In welchem der angegebenen Moleküle ist die Bindungsordnung größer? Begründen Sie Ihre Aussage mit wenigen Stichwörtern. Sauerstoff hat größere BO (2) als Peroxid (BO 1). Peroxid-Dianion (149 pm) hat längere Bindung als O2 (121 pm) wegen Auffüllung der antibindenden Orbitale. Punkte 3:

5 4. [12] Schreiben Sie für das Ozon-Molekül die drei wichtigsten π-resonanzstrukturen an, ordnen Sie diese nach ihrem Gewicht und benennen Sie die Strukturen Benennung: Long-Bond Dewar Struktur 1 A B C Benennung: Kekule od Standard Lewis 1 Benennung: Kekule od Standard Lewis 1 Gewichtung: A > B = C 3 Punkte 4:

6 5. Chlor löst sich in Natronlauge unter Disproportionierung. Die Bildung der Reaktionsprodukte hängt dabei von der Temperatur ab. Geben Sie die Redoxreaktionen (mit Teilgleichungen), sowie den Namen der jeweilig gebildeten Chlorverbindung mit der höheren Oxidationsstufe an für: (a) [4] Reaktion bei +10 C 6 Cl2 + 2 e - 2 Cl Cl2 + 4 OH - 2 ClO + 2 H2O + 2 e Cl2 + 2 OH ClO + Cl + H2O 1 P 1 P 1 P Natriumhypochlorit 1 P (b) [4] Reaktion bei +60 C (5 x) Cl2 + 2 e 2 Cl 1 P Cl OH 2 ClO3 + 6 H2O + 10 e 1 P ( 2) 3 Cl2 + 6 OH 5 Cl + ClO3 + 3 H2O 1 P Natriumchlorat 1 P (c) [2] Geben Sie eine Darstellungsmethode (Reaktionsgleichung angeben) an, nach der elementares Chlor hergestellt werden kann. 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2 + Cl2 (Elektrolyse) 2 P auch gelten lassen: oder: 2 NaCl 2 Na + Cl2 (Schmelzflußelektrolyse) oder: 2 Cl + MnO2 + 4 H3O + Mn 2+ + Cl2 + 6 H2O oder: 10 Cl + 2 MnO H3O + 2 Mn Cl H2O Punkte 5:

7 6. Formulieren Sie die Gleichungen für die Reaktionen von: 7 (a) [2] Schwefeldioxid mit Schwefelwasserstoff SO2 + 2 H2S 2 H2O + 3 /8 S8 2 P (b) [2] Kohlenstoffmonoxid mit Wasserdampf bei 500 C und Anwesenheit eines Katalysators H2O + CO H2 + CO2 2 P (c) [2] Natrium mit Sauerstoff 2 Na + O2 Na2O2 2 P (d) [2] Magnesium mit Kohlenstoffdioxid nach Zündung 2 Mg + CO2 2 MgO + C 2 P (e) [2] Kaliumchlorat beim Erhitzen 4 KClO3 3 KClO4 + KCl 2 P Punkte 6:

8 7. Bei 25 C beträgt das Löslichkeitsprodukt von Zn(OH) (a) [2] Geben Sie die Formel für das Löslichkeitsprodukt an. L = [Zn 2+ ] [OH - ] 2 2 P auch gelten lassen: L = c(zn 2+ ) c 2 (OH - ) (b) [4] Wie hoch ist die Zn 2+ -Konzentration in einer gesättigten Lösung? (Rechenweg angeben) KL = [Zn 2+ ] [OH - ] 2 = mit [OH - ] = 2 [Zn 2+ ] [Zn 2+ ] (2[Zn 2+ ]) 2 = [Zn 2+ ] 3 = ([ Zn 2+ ] 3 )= 3 ( /4) [Zn 2+ ] = P (c) [4] Wie hoch ist die Zn 2+ -Konzentration in einer gesättigten Lösung, wenn der ph-wert 12 beträgt? (Rechenweg angeben) poh = 14 ph = = 2 [OH - ] = 10 -poh = 10 2 = 0.01 KL = [Zn 2+ ] [OH - ] 2 = [Zn 2+ ] [0.01] 2 = [Zn 2+ ] = / [0.01] 2 [Zn 2+ ] = P Punkte 7:

9 8. Berechnen Sie (Rechenweg angeben!) die ph-werte für die Titrationskurve der Titration von 25.0 ml 0.1-molarer Ammoniaklösung (pkb = 4.7) mit 0.1-molarer Salzsäure (pks = 6) nach Zugabe von: (a) [2] 0 ml Salzsäure Die Lösung enthält: NH3 poh = 1/2(pKB log(c0/mol L 1 ) poh = ½(4.7 log(0.1)) = ½( ) = 2.85 ph = 14 poh = = P (b) [3] 5 ml Salzsäure Die Lösung enthält: NH4Cl und NH L 0.1 mol L 1 = mol NH4Cl (also NH4 + ) L 0.1 mol L L 0.1 mol L 1 = mol NH3 ph = pks lg([ha]/[a - ]) Puffergleichung ph = 9.3 lg( / ) = P (c) [3] 25 ml Salzsäure Die Lösung enthält: NH4Cl L 0.1mol L -1 = mol NH4Cl in 50 ml Lösung c(nh4cl) = mol/0.05 L = 0.05 mol L -1 NH4 + + H2O NH3 + H3O + pks = 9.3 NH4 + ist eine schwache Säure, somit: ph = ½ (pks lg c0/mol L -1 ) = ½ (9.3 lg 0.05) = P (d) [2] 40 ml Salzsäure Die Lösung enthält: NH4Cl und HCl L 0.1mol L -1 = mol NH4Cl L 0.1mol L L 0.1mol L -1 = mol HCl c(hcl) = mol/0.065 L = mol L -1 HCl ist eine starke Säure, somit: c(h3o + ) = c0(hcl) = mol L -1 ph = lg[h3o + ] = lg( ) = P 9 Punkte 8:

10 9. Bindungstheorie 10 (a) [4] Schreiben Sie die Termsymbole für die jeweiligen Grundzustände für folgende Atome an. Notation: Wasserstoff: Helium: (b) [4] Berechnen Sie gemäß der einfachen MO-Theorie die Bindungsordnung für die folgenden Spezies: Spezies: O2 + Be2 NO He2 He2 + H + H2 H2 - Bindungsordnung: 2,5 0 2,5 0 0,5 0,5 1 0,5 Punkte 9:

11 10. Silber kristallisiert kubisch-flächenzentriert, die Kantenlänge der Elementarzelle beträgt 408 pm. 11 (a) [2] Wieviele Silberatome sind in der Elementarzelle vorhanden? Z = 4 2 P (b) [2] Wieviele Tetraederlücken befinden sich in der Elementarzelle? 8 2 P (c) [2] Wieviele nächste Nachbarn hat ein Atom in dieser Kugelpackung? 12 2 P (d) [2] Welchen Atomradius hat ein Silberatom? r(ag) = ¼ a 2 = ¼ pm = 144 pm 2 P (e) [2] Welche Dichte hat kristallines Silber? (NA = mol 1 ) V = a 3 = pm 3 = cm 3 m(ag) = 4 M(Ag)/NA = g mol 1 / mol 1 = g (Ag) = m(ag)/v(ag) = g/ cm 3 = g cm 3 2 P Punkte 10:

12 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 Konstanten: Avogadro-Konstante NA = mol -1 Universelle Gaskonstante R = J K -1 mol -1 Faraday-Konstante F = C mol -1 Atomare Masseeinheit u = kg

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