B* Note: (*nur für Lehramt)

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1 B* Note: (*nur für Lehramt) 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] H2SeO4 Se: +VI 1 P O: -II 1 P (b) [1] IO3 I: +V 1 P (c) [2] Rb3PO4 P: +V 1 P Rb: +I 1 P (d) [1] S8 S: 0 1 P (e) [2] H2O2 O: -I 1 P H: +1 1 P (f) [2] PCl3 P: +III 1 P Cl: -1 1 P Punkte 1:

3 2. Geben Sie für die folgenden Kombinationen jeweils die Molekülgestalt an. Welches Molekül (oder Ion) hat jeweils die größte mittlere Bindungsordnung zwischen Zentralatom und Bindungspartner. 3 (a) [4] SF4, SF3 +, SF5 SF4 SF3 + SF5 pyramidal 1 P trigonal-pyramidal 1 P pyramidal 1 P oder: stärkste wippenförmig S-F-Bindung 1 P (b) [3] XeF +, XeF2, XeF4 XeF + XeF2 XeF4 linear kein P! linear 1 P Quadratisch 1 P stärkste Xe-F-Bindung 1 P (c) [3] NO2, NO2 + NO2 NO2 + gewinkelt 1 P linear 1 P stärkste N-O-Bindung 1 P Punkte 2:

4 3. MO-Schemata 4 (a) [2] Schreiben Sie eine wichtige Lewis-Struktur für das NO-Molekül im Grundzustand an. (b) [8] Zeichnen Sie ein Valenz-MO-Schema für NO im Grundzustand 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.) 1 P für die richtige Reihenfolge von σ b und π b 1 P für die richtige Orbitalbesetzung mit Elektronen Punkte 3:

5 4. [12] Schwefeldioxid Schreiben Sie die möglichen π-resonanzstrukturen für das SO2-Molekül im Grundzustand an (ohne Oktetterweiterung) und ordnen Sie diese nach ihrem zu erwartenden Gewicht. 5 Je 1½ P pro richtige Formel 3 P für die richtige Reihenfolge der Gewichtung (2 P bei einem Fehler, 1 P bei zwei Fehlern) Punkte 4:

6 5. Die Oxidationskraft von Kaliumpermanganat hängt stark vom ph-wert ab. Geben Sie jeweils die Oxidationszahlen der resultierenden Manganverbindung und die Teilgleichungen der Reduktion des MnO4 - -Anions an für: (a) [3] stark saure MnO4 - -Lösungen 6 MnO H3O e - Mn H2O 2 P Oxidationsstufe: +2 1 P (b) [3] schwach saure bis neutrale MnO4 - -Lösungen MnO H3O e - MnO2 + 6 H2O 2 P Oxidationsstufe: +4 1 P (c) [3] basische MnO4 - -Lösungen MnO4 - + e - MnO4 2-2 P Oxidationsstufe: +6 1 P (d) [1] Kaliummanganat wird durch Zusammenschmelzen von Kaliumhydroxid mit Mangandioxid an Luft hergestellt. Geben Sie eine Reaktionsgleichung an. 2 KOH + MnO2 + ½ O2 K2MnO4 + H2O 1 P Punkte 5:

7 6. Formulieren Sie die Gleichungen für die Reaktionen von Wasser mit: 7 (a) [2] NO2 (1 Gleichung mit den endgültigen Produkten) H2O + 3 NO2 2 HNO3 + NO 2 P (b) [2] LiH H2O + LiH LiOH + H2 2 P (c) [2] Kohlenstoff (bei 1000 C) H2O + C CO + H2 2 P (d) [2] Na2O H2O + Na2O 2 NaOH 2 P (e) [2] CaC2 2 H2O + CaC2 Ca(OH)2 + C2H2 2 P Punkte 6:

8 7. Bei 25 C beträgt das Löslichkeitsprodukt von Fe(OH) (a) [2] Geben Sie die Formel für das Löslichkeitsprodukt an. L = [Fe 3+ ] [OH - ] 3 2 P auch gelten lassen: L = c(fe 3+ ) c 3 (OH - ) (b) [4] Wie hoch ist die Fe 3+ -Konzentration in einer gesättigten Lösung? (Rechenweg angeben) KL = [Fe 3+ ] [OH - ] 3 = mit [OH - ] = 3 [Fe 3+ ] [Fe 3+ ] (3[Fe 3+ ]) 3 = [Fe 3+ ] 4 = ([Fe 3+ ] 4 )= 4 ( /27) [Fe 3+ ] = P (c) [4] Wie hoch ist die Fe 3+ -Konzentration in einer gesättigten Lösung, wenn der ph-wert 13 beträgt? (Rechenweg angeben) poh = 14 ph = = 1 [OH - ] = 10 -poh = 10 1 = 0.1 KL = [Fe 3+ ] [OH - ] 3 = [Fe 3+ ] [0.1] 3 = [Fe 3+ ] = / [0.1] 3 [Fe 3+ ] = P Punkte 7:

9 8. In 1 L 0.1-molarer Natronlauge wird Kohlenstoffdioxid eingeleitet (Volumenänderung ist vernachlässigbar; pks(h2co3) = 6.4; pks(hco3 ) = 10.3). Berechnen Sie (Rechenweg angeben!) die ph-werte nach Zugabe von: 9 (a) [1] 0 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: NaOH => starke Base poh = log [OH - ] = log [0.1] = 1 ph = 14 poh = 14 1 = P (b) [3] 0.05 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: Na2CO3 mit c0 = 0.05 mol/l; => CO3 2- ist eine schwache Base pkb(co3 2 ) = 14 - pks(hco3 ) = = 3.7 poh = ½ (pkb lg c0/mol L -1 ) = ½ (3.7 lg 0.05) = 2.50 ph = 14 - poh = = P (c) [3] mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: mol Na2CO3 und 0.05 mol NaHCO3 HCO3 - und CO3 2- korrespondierendes Säure/Base-Paar => Puffergleichung ph = pks lg([ha]/[a - ]) ph = 10.3 lg(0.05/0.025) = P (d) [3] 0.1 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: NaHCO3 mit c0 = 0.1 mol/l =>HCO3 - ist ein Ampholyt HCO3 - + H2O CO H3O + HCO3 - + H2O H2CO3 + OH - ph = ½ {pks(hco3 - ) + pks(h2co3)} ph = ½ { } = P Wenn zumindest erkannt wurde, dass NaHCO3 eine schwache Base ist: =>HCO3 - als schwache Base pkb(hco3 ) = 14 - pks(h2co3) = = 7.6 poh = ½ (pkb lg c0/mol L -1 ) = ½ (7.6 lg 0.1) = 4.30 ph = 14 - poh = = P Punkte 8:

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

11 10. Natrium kristallisiert kubisch-innenzentriert mit einer Kantenlänge der Elementarzelle von 430 pm. 11 (a) [3] Welchen metallischen Radius hat ein Natriumatom? r(na) = ¼ a 3 = ¼ pm = 186 pm 3 P (b) [3] Welche Dichte hat Natrium? (NA = mol -1 ) V = a 3 = pm 3 = cm 3 m(na) = 2 M(Na)/NA = 2 23 gmol -1 / mol -1 = g (Na) = m(na)/v(na) = g / cm 3 = g/cm 3 3 P (c) [2] Nennen Sie die zwei weiteren wichtigsten Kuckelpackungen im Raum die bei Strukturen metallischer Elemente realisiert sind. hexagonal-dichteste Packung 1 P kubisch-dichteste Packung 1 P (d) [2] Beschreiben Sie (stichwortartig) die Metallbindung im Natrium. Elektronengas zwischen Atomrümpfen oder halbgefülltes 3s-Band 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

13 Schmierblatt Sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet! 13

14 Schmierblatt Sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet! 14

15 Schmierblatt Sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet! 15

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