B* Note: (*nur für Biologie, Lehramt)

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1 B* Note: (*nur für Biologie, 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. Man lässt g eines Alkalimetalls mit Wasser reagieren wobei mol Wasserstoffgas entstehen. 2 (a) [4] Um welches Alkalimetall handelt es sich (Lösungsweg angeben)? 2 M + 2 H2 2 MH + H2 => M = m/2 = 0.977/( ) = der auch: M = m (2 ˑ0,0125) Kalium 4 P (b) [4] Welches Gasvolumen nimmt der entstandene Wasserstoff bei Standardbedingungen (1013 hpa; 0 C) ein (R = J K 1 mol 1 )? pv = nrt V = nrt/p V = / = m 3 = L 4 P (c) [2] Nennen Sie eine Methode, die zur qualitativen Bestimmung der Alkalimetalle geeignet ist. Flammenfärbung 2 P auch gelten lassen: AAS,.

3 2. Bei 25 C beträgt das Löslichkeitsprodukt der starken Base Cd(H) (a) [3] Geben Sie die Formel für das Löslichkeitsprodukt an. L = [Cd 2+ ] [H ] 2 3 P auch gelten lassen: L = c(cd 2+ ) c 2 (H ) L 3 mol 3 (b) [4] Wieviel Cd 2+ Ionen sind in einem Liter Wasser gelöst? (Rechenweg angeben) KL = [Cd 2+ ] [H ] 2 = mit [H ] = 2 [Cd 2+ ] [Cd 2+ ] (2[Cd 2+ ]) 2 = [Cd 2+ ] 3 = ([Cd 2+ ] 3 )= 3 ( /4) [Cd 2+ ] = N(Cd 2+ ) = = P (c) [3] Welchen phwert hat die Lösung? (Rechenweg angeben) [H ] = 2 [Cd 2+ ] = = ph = log( ) = 4.47 ph = 14 ph = = P um auf die [H ] zu kommen; auch gelten lassen: KL = [Cd 2+ ] [H ] 2 = mit ½ [H ] = [Cd 2+ ] ½ [H ] [H ] 2 = ½ [H ] 3 = ([ H ] 3 )= 3 ( ) [H ] = Punkte 2:

4 3. In 1 L 0.1molarer Natronlauge wird Kohlenstoffdioxid eingeleitet (Volumenänderung ist vernachlässigbar; pks(h2c3) = 6.4; pks(hc3 ) = 10.3). Berechnen Sie (Rechenweg angeben!) die phwerte nach Zugabe von: 4 (a) [1] 0 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: NaH => starke Base ph = log [H ] = log [0.1] = 1 ph = 14 ph = 14 1 = 13.0 (b) [3] 0.05 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: Na2C3 mit c0 = 0.05 mol/l; => C3 2 ist eine schwache Base pkb(c3 2 ) = 14 pks(hc3 ) = = 3.7 ph = ½ (pkb lg c0/mol L 1 ) = ½ (3.7 lg 0.05) = 2.50 ph = 14 ph = = P (c) [3] mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: 0.05 mol Na2C3 und mol NaHC3 HC3 und C3 2 korrespondierendes Säure/BasePaar => Puffergleichung ph = pks lg([ha]/[a ]) ph = 10.3 lg(0.05/0.025) = P (d) [3] 0.1 mol Kohlenstoffdioxid Die Lösung enthält: NaHC3 mit c0 = 0.1 mol/l =>HC3 ist ein Ampholyt HC3 + H2 C3 2 + H3 + HC3 + H2 H2C3 + H ph = ½ {pks(hc3 ) + pks(h2c3)} ph = ½ { } = P Wenn zumindest erkannt wurde, dass NaHC3 eine schwache Base ist: =>HC3 als schwache Base pkb(hc3 ) = 14 pks(h2c3) = = 7.6 ph = ½ (pkb lg c0/mol L 1 ) = ½ (7.6 lg 0.1) = 4.30 ph = 14 ph = = 9.7 Punkte 3:

5 4. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Reaktionen von Sauerstoff (gegebenenfalls nach Zündung) mit: 5 (a) [2] Stickstoffmonoxid 2 N N2 2 P (b) [2] Magnesium Mg 2 Mg 2 P (c) [2] Schwefel 2 + 1/8 S8 S2 2 P (d) [2] Silan ( Monosilan ) SiH Si2 + 2 H2 2 P (e) [2] Natrium Na Na22 2 P Punkte 4:

6 5. Zeichnen Sie jeweils eine sinnvolle Lewisformel mit allen Valenzelektronen an allen Atomen und geben Sie die Gestalt der Moleküle (bzw. Ionen) an für: (a) [2] S2 6 S + gewinkelt (b) [2] CS3 2 S S C S trigonalplanar (c) [2] Cl2 Cl. 2+ Cl + Cl + gewinkelt.. (d) [2] N2 + + N linear (e) [2] SF3 + F + F S F trigonalpyramidal Punkte 5:

7 6. 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 xidationsstufe an für: (a) [4] Reaktion bei +10 C 7 Cl2 + 2 e 2 Cl Cl2 + 4 H 2 Cl + 2 H2 + 2 e Cl2 + 2 H Cl + Cl + H2 Natriumhypochlorit (b) [4] Reaktion bei +60 C (5 x) Cl2 + 2 e 2 Cl Cl H 2 Cl3 + 6 H e ( 2) 3 Cl2 + 6 H 5 Cl + Cl3 + 3 H2 Natriumchlorat (c) [2] Geben Sie eine Darstellungsmethode (Reaktionsgleichung angeben) an, nach der elementares Chlor hergestellt werden kann. 2 NaCl + 2 H2 2 NaH + H2 + Cl2 (Elektrolyse) 2 P auch gelten lassen: oder: 2 NaCl 2 Na + Cl2 (Schmelzflußelektrolyse) oder: 2 Cl + Mn2 + 4 H3 + Mn 2+ + Cl2 + 6 H2 oder: 10 Cl + 2 Mn H3 + 2 Mn Cl H2 Punkte 6:

8 7. Geben Sie für die folgenden Kombinationen jeweils die Molekülgestalt an (wenn das Molekül mehr als 2atomig ist). Welches Molekül (oder Ion) hat jeweils die größte mittlere Bindungsordnung zwischen Zentralatom und Bindungspartner. 8 (a) [3] C, C2, C3 2 C C2 C3 2 linear kein P! linear trigonalplanar stärkste CBindung (b) [3] ClF3, ClF4 ClF3 ClF4 Tförmig quadratisch planar stärkste ClFBindung (c) [1] 2, 2, linear kein P! linear kein P! linear kein P! stärkste Bindung (d) [3] S3, S4 2 S3 trigonalplanar stärkste SBindung S4 2 tetraedrisch Punkte 7:

9 8. Natrium kristallisiert kubischinnenzentriert mit einer Kantenlänge der Elementarzelle von 430 pm. (a) [3] Welchen metallischen Radius hat ein Natriumatom? 9 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 Kugelpackungen im Raum die bei Strukturen metallischer Elemente realisiert sind. hexagonaldichteste Packung kubischdichteste Packung (d) [2] Beschreiben Sie (stichwortartig) die Metallbindung im Natrium. Elektronengas zwischen Atomrümpfen oder halbgefülltes 3sBand 2 P Punkte 8:

10 9. Elektrochemie 10 (a) [2] Wie ist der Begriff Edelmetalle definiert? Reduktionspotenzial > 0 V 2 P (edler als Wasserstoff) (b) [2] Wie ist der Nullpunkt der Spannungsreihe definiert? Geben Sie zwei Stichworte an. WasserstoffElektrode Normalbedingungen (c) [2] Welche der folgenden Metalle reagieren mit verdünnter Salpetersäure. Natrium ja ½ P Zink ja ½ P Eisen ja ½ P Gold nein ½ P (d) [4] Berechnen Sie, welche Masse an Kupfer bei der Elektrolyse einer Cu 2+ Lösung mit 2.50 A Stromstärke in 15 min. abgeschieden wird ((1 F = As). Mit n = L /(96485 As z) 2 P n = 2.5 A (15 60) s /(96485 As 2) n = 2250 As /96485 As 2 = mol m = n M = mol g/mol = g 2 P Punkte 9:

11 10. Geben Sie die xidationszahl an für: 11 (a) [2] S in S3 2 +IV (nur römisch, wie in Vorlesung!) 2 P (b) [2] N in N2F4 +II (nur römisch, wie in Vorlesung!) 2 P (c) [2] Fe in Fe23 +III (nur römisch, wie in Vorlesung!) 2 P (d) [2] Br in BrF6 +V (nur römisch, wie in Vorlesung!) 2 P (e) [2] S in H2S II (nur römisch, wie in Vorlesung!) 2 P Punkte 10: