Abschlußklausur (Nachklausur)

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1 Aufgabe Punkte (je 10) Ich bin damit einverstanden, dass mein Klausurergebnis unter Angabe der Matrikelnummer im Web bekanntgegeben wird: Anorganisches Grund-Praktikum (Lehramt) Abschlußklausur (Nachklausur) Name: Vorname: Matrikel-Nr. Hinweis: Verwenden Sie für die Antworten den hinter den Fragen freigelassenen Raum. Falls dieser nicht ausreichen sollte, benutzen Sie die Blattrückseiten und machen Sie bei der Frage einen Verweis. ➊ Beschreiben Sie die folgenden Begriffe aus der Analytik und nennen Sie jeweils ein konkretes Beispiel. (a) Freiberger Aufschluss (b) Sodaauszug (c) Phosphorsalzperle (d) Blindprobe (e) Redoxtitration

2 ➋ Beim sog. alkalischen Sturz werden im Trennungsgang Al, Cr, Fe und Ti aufgetrennt. Formulieren Sie (stöchiometrisch genau) die hierbei für die vier Ionen ablaufenden Reaktionen: (a) Al (b) Cr (c) Fe (d) Ti Formulieren Sie (mit Angaben zur Farbe der Fällung/Lösung, Stöchiometrie unwichtig) je eine Nachweisreaktion für diese vier Ionen. (a) Al (b) Cr (c) Fe (d) Ti Nennen Sie je eine praktische Anwendung für die Oxide der vier Elemente: (a) Al (b) Cr (c) Fe (d) Ti

3 ➌ Die Elemente Stickstoff und Phosphor unterscheiden sich, obwohl sie in der gleichen Hauptgruppe stehen, relativ stark. (a) Zeigen und begründen Sie diese Unterschiede am Beispiel der Oxidoanionen Nitrat(V) bzw. Phosphat(V) (Zusammensetzungen, Valenzstrichformeln, räumlicher Bau). (b) Die Elementoxide NO 2 und P 4 O 9 sind sog. gemischte Anhydride. Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln und formulieren Sie stöchiometrisch genau die Reaktion dieser Anhydride mit Wasser NO 2 : P 4 O 9 : (c) Geben Sie für drei der in (b) entstehenden Anionen qualitative analytische Nachweise an (Beobachtung, Stöchiometrie nicht erforderlich).

4 ➍ Nickel kann gravimetrisch auf verschiedenen Wegen quantitativ bestimmt werden. (a) Geben Sie die Struktur und die Reaktionsweise (Reaktionsgleichung der Ni-Fällung) für die drei möglichen Fällungsmittel von Nickel(II)-Ionen an: i. Thioacetamid ii. Urotropin iii. Diacetyldioxim (b) Beschreiben Sie in Stichworten die generelle Vorgehensweise bei der Ni-Bestimmung mit Diacetyldioxim. (c) Bei der Fällung mit Diacetyldioxim ist der ph-wert zu beachten. Begründen Sie die Auflösung des Niederschlags im sauren Milieu.

5 ➎ Nahezu alle Elemente, sowohl Metalle als auch Nichtmetalle, bilden einfache binäre Oxide. (a) Die folgenden Metalle bilden nur ein Oxid. Nennen Sie die dessen Zusammensetzung und begründen Sie die Stabilität aus der Stellung des Elementes im Periodensystem: i. Sr ii. Sc iii. Cd iv. Zr (b) Die folgenden Metalle bilden zwei Oxide. Nennen Sie auch diese und begründen Sie ebenfalls die beiden Oxidationsstufen. i. Sn ii. Cu (c) Die folgenden Nichtmetalle bilden ebenfalls zwei Oxide. Skizzieren Sie die Valenzstrichformeln der Normaltemperatur-Modifikationen. i. S ii. C

6 ➏ Volumetrische Bestimmungsmethoden(Titrationen) sind wichtige quantitative analytische Verfahren. Die umgekehrte Titration und die Rücktitration sind spezielle Varianten. (a) Erläutern Sie anhand der komplexometrischen Bestimmung von Mn(II) das Prinzip der umgekehrten Titration (Reaktionsgleichungen, Endpunktsindikation, Begründung für die Verwendung der speziellen Variante) (b) Bei der Bestimmung des Kalk-Gehaltes von Gesteinsproben wird dagegen eine Rücktitration verwendet: Die Probe wird in HCl aufgelöst. Unlösliche Bestandteile (z.b. andere Ca-haltige Gesteinsanteile) werden abfiltriert. Die erhaltene Lösung wird mit NaOH zurücktitriert. Formulieren Sie die Auflösung von Kalk. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Titration. Wieviel Kalk enthält die Gesteinsprobe, wenn sie mit 1 l Salzsäure der Konzentration 0.1 mol/l aufgelöst wird und bei der Rücktitration von 50 ml der Lösung 21 ml Natronlauge der Konzentration 0.2 mol/l benötigt werden.

7 ➐ Stellen Sie für die folgenden Reaktionen die (stöchiometrisch exakten) Reaktionsgleichungen auf. Schreiben Sie unter die jeweiligen Reaktionspartner, ob es sich bei ihnen um eine Säure, eine Base (evtl. Lewis-Säure, Lewis-Base), ein Oxidations- oder ein Reduktionsmittel handelt. (a) Beim Erhitzen von Ammoniumdichromat(VI) entsteht in heftiger Reaktion ein grünes, lockeres Pulver. (b) Calciumcarbid entwickelt mit Wasser ein brennbares Gas. (c) Beim Erhitzen von Fe(II)-Oxalat entsteht ein schwarzes Pulver, das mit Luft unter heftiger Feuererscheinung zu einem dunkelroten Pulver reagiert. (d) Das Mineral Hausmannit (Mn 3 O 4 ) erzeugt beim Verschmelzen mit Natriumnitrat und Natriumhydroxid ein Grünfärbung der Schmelze.

8 ➑ Die Abtrennung von Stoffen über die Gasphase ist eine sehr elegante Methode zum analytischen Nachweis von Stoffen in Mischungen. Geben Sie (stöchiometrisch genau) eine Gleichung einer typischen Bildungsreaktion der genannten Gase an. Beschreiben Sie die Reaktion und Vorgehensweise beim qualitativen Nachweis der Gase. (a) CO 2 (b) NH 3 (c) SbH 3 (d) SiF 4 Einige der gebildeten Gase sind allerdings nicht ganz ungefährlich. Welche Sicherheitsmassnahmen sind bei den letzten beiden Nachweisen zu beachten.

9 ➒ Die Kristallstrukturen von Salzen und Metallen(dichteste Kugelpackungen) sind häufig direkt verwandt. (a) Skizzieren Sie die Elementarzelle der kubisch dichtesten Kugelpackung. (b) Skizzieren Sie die Elementarzelle der Kochsalzstruktur. (c) Welcher Bezug besteht zwischen Abbildung (a) und (b)? Wie läßt er sich erklären? (d) Erläutern Sie in Stichworten (keine Abbildung!) den analogen Bezug zwischen der kubisch dichtesten Packung und der Struktur von Cobaltferrit.

10 ➓ Zur Erklärung der Stabilität und der Farbigkeit von Übergangsmetall-Verbindungen ist die Kristallfeld-Theorie nützlich. (a) Skizzieren Sie die ungefähren Formen der relevanten Metall-Orbitale(mit Vorzeichen der Wellenfunktion). (b) Zeichnen Sie ein Energieniveaudiagramm für die Lage dieser Orbitale in einem oktaedrischen Ligandenfeld. Begründen Sie die unterschiedlichen Niveaus mit Hilfe der Zeichnungen aus (a). (c) Die folgenden Verbindungen sind blau und enthalten Metallionen in typischen Oxidationsstufen und Koordinationsgeometrien. Erklären Sie mit der Kristallfeldtheorie die Stabilität der Oxidationsstufe im jeweiligen Ligandenfeld: i. Berliner Blau ii. Azurit ( Cu II 3 (OH) 2(CO 3 ) 2 ) iii. Geheimtinte (bei trockenem Papier)