Studienbegleitende Prüfung Modul 12 Anorganisch-Chemisches Grundpraktikum WS 2002/

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1 Studienbegleitende Prüfung Modul 12 Anorganisch-Chemisches Grundpraktikum WS 2002/ Name: Vorname: Matrikelnummer: Fachsemester: Punkte: Note: Frage 1 Welche Flammenfärbung zeigen folgende Elemente? a) Natrium gelb b) Lithium rot c) Barium grün Frage 2 Welches Hilfsmittel läßt sich zur genauen Bestimmung von Alkali- und Erdalkalimetallen bei der Analyse der Flammenfarben verwenden? Spektroskop 1

2 Frage 3 a) Wie lautet die Reaktionsgleichung für den im Praktikum verwendeten Nachweis von Kalium-Ionen? K + + ClO 4 KClO 4 b) Um welche Art von Reaktion handelt es sich? Fällungsreaktion Frage 4 Wie wurden im Praktikum folgende Ionen nachgewiesen: a) Acetat b) Iodid c) Carbonat Skizzieren Sie die Reaktionsgleichungen, wobei das jeweils eingesetzte Reagenz, das zum Nachweis geeignete Produkt und die dem Nachweis dienende Beobachtung klar ersichtlich sein müssen. a) CH 3 COO + KHSO 4 [] CH 3 COOH []; Geruch [] 3 P b) I + AgNO 3 [] AgI []; gelb [] 3 P c) CO H + [] CO 2 [] CO 2 + Ba(OH) 2 [] BaCO 3 []; weiß [] 5 P 2

3 Frage 5 Geben Sie die Wärmetönung folgender Lösungsvorgänge qualitativ an: a) Kaliumnitrat in Wasser H > 0 b) Natriumhydroxid in Wasser H < 0 Frage 6 a) Vervollständigen Sie nachstehendes Reaktionsprofil, indem Sie die Lage der Edukte, Produkte und des Übergangszustands einzeichnen. Markieren Sie außerdem die freie Reaktionsenthalpie. 4 P b) Läuft die unter a) skizzierte Reaktion freiwillig ab? ja 3

4 c) Begründen Sie Ihre Aussage aus b). G < 0 d) Wo würde ein Katalysator bei der in a) skizzierten Reaktion das Geschehen beeinflussen und in welcher Weise? G [] wird herabgesetzt [] e) Wie lautet die Gibbs-Helmholtz-Gleichung? Benennen Sie alle darin vorkommenden Größen. Gleichung: G = H - T S Größen: G: freie Enthalpie (Gibbs-Energie) []; H: Enthalpie (Wärmetönung) []; T: Temperatur []; S: Entropie [] 4 P Frage 7 a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die im Praktikum benutzte Ni 2+ -Bestimmung. Geben Sie dabei das Reagenz und das entsprechende Produkt in der Lewis- Schreibweise an. [Bei Fehler in Lewis-Formel Abzug pro Formel!] H 3 C CH 3 OH C C 2 N CH 3 C C N CH 3 Ni 2+ 2 NH 3 H O O N N N O Ni H NH 4 N O OH H 3 C C C CH 3 6 P 4

5 b) Welche Farbe hat die zur Bestimmung verwendete Verbindung? rot c) Wie heißt das angewandte Bestimmungsverfahren? Gravimetrie d) Welche Struktur hat der Komplex aus a)? quadratisch-planar Frage 8 a) Mit welchem Reagenz wurden Mg 2+, Ca 2+ und Al 3+ im Praktikum quantitativ bestimmt? EDTA (alternativ: H 4 edta oder Na 2 H 2 edta) b) Zeichnen Sie das Reagenz aus a) als Konstitutionsformel. (HOOCH 2 C) 2 N H 2 C CH 2 N(CH 2 COOH) 2 (alternativ: Di- oder Tetraanion) c) Wieviele Koordinationsstellen stellt das Reagenz aus b) bei der Komplexbildung mit einem der Metalle aus a) zur Verfügung? sechs 5

6 Frage 9 Von einer wäßrigen Lösung von [Fe(SCN)] 2+ sind folgende Werte bekannt: [[Fe(SCN)] 2+ ] = 0,01 mol l 1 ; [Fe 3+ ] = 0,05 mol l 1 ; [SCN ] = mol l 1. a) Formulieren Sie die stöchiometrische Reaktion und berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante. b) Berechnen Sie G für obige Reaktion bei Raumtemperatur (R = 8,31 J mol 1 K 1 ). c) Machen Sie eine qualitative Aussage darüber, wie sich die jeweiligen Teilchenkonzentrationen bei Zugabe von Wasser ändern. a) Fe 3+ + SCN [Fe(SCN)] 2+ [] K = [ [Fe(SCN)] 2+ ] / ( [Fe 3+ ] [SCN ] ) [] = 0,01 mol l 1 / (0,05 mol l mol l 1 ) [] = 100 l mol 1 3 P b) G = - RT ln K [] G = - 8,31 J mol K 1 298,15 K ln 100 [] = - 11,41 kj mol 1 c) [ [Fe(SCN)] 2+ ] nimmt ab; [Fe 3+ ] und [SCN ] nehmen zu 6

7 Frage 10 Im Labor wurde eine Essigsäurebestimmung durchgeführt. Dazu wurden drei 50 ml Proben aus einem 250 ml Meßkolben entnommen und nacheinander mit 0,1 M NaOH titriert. Der Verbrauch an Maßlösung war: 13,4 ml; 13,5 ml; 13,2 ml. Wieviel mg Essigsäure waren in dem Meßkolben? M(C) = 12,01 g mol 1 ; M(H) = 1,01 g mol 1 ; M(O) = 16,00 g mol 1 Durchschnitt an verbrauchter NaOH: (13,4 + 13,5 + 13,2) ml : 3 = 13,37 ml [] Verbrauchte Stoffmenge an NaOH: ml NaOH = 0,1 mol NaOH 13,37 ml NaOH = 1,337 mmol NaOH [] Masse an Essigsäure in 50 ml Probe: 1 mol CH 3 COOH = 60,06 g CH 3 COOH 1,337 mmol CH 3 COOH = 80,30 mg CH 3 COOH [] Menge an Essigsäure im Meßkolben: 80,30 mg 5 = 401,5 mg [] 4 P Frage 11 a) Welche der folgenden Systeme stellen in Wasser Puffer dar (ankreuzen)? CH 3 COO /CH 3 COOH [] SO 4 2 /HSO 4 7

8 NH 3 /NH 4 + [] OH /H 2 O CH 3 CH 2 O /CH 3 CH 2 OH HCO 3 /CO 2 H 2 O [] [bei jedem falschen Kreuz: Abzug!] 3 P b) Wie lautet die Puffergleichung? ph = pk S + log ([Base] / [Säure]) c) In einem Puffer ist das Verhältnis [Base]:[Säure] gleich 2:1. Der pk S der Säure ist 4,75. Berechnen Sie den ph-wert des Puffers. ph = 4,75 + log (2 / 1) [] = 5,05 [] d) Welche der im Praktikum verwendeten Säuren liegt im Puffer aus c) vor? Essigsäure e) Berechnen Sie den ph-wert einer 0,1 M Lösung der Säure aus c). ph =1/2 (pk S - log [Säure]) [] ph =1/2 (4,75 + 1) = 2,88 [] 8

9 Frage 12 Ordnen Sie folgende Säuren und Basen nach zunehmender Stärke. a) CH 3 COOH; H 2 SO 4 ; HClO 4 ; HNO 3 b) NH 3 ; I ; CH 3 COO ; Cl a) CH 3 COOH < HNO 3 < H 2 SO 4 < HClO 4 b) I < Cl < CH 3 COO < NH 3 Frage 13 [pro richtiger Antwort ; bei falscher Antwort je Abzug!] a) Kennzeichnen Sie bei folgenden Verbindungen alle Lewis-Säuren durch einkreisen. BF 3 H 2 O Zn 2+ H H + NO 2 6 P b) Kennzeichnen Sie bei folgenden Verbindungen alle Lewis-Basen durch einkreisen. AlCl 3 CO N 2 H 2 4 P Frage 14 a) Welches Potential hat die Normalwasserstoffelektrode? E 0 (2H + /H 2 ) = 0 V b) Welches Potential würde man messen, wenn die Lösung einer Normalwasserstoffelektrode einen ph-wert = 1 hätte? E = E 0 + (0,059 V / 2) log [H + ] 2 [] = 0 + (0,059 V / 2) log 10 2 = 0,059 V [] 9

10 Frage 15 Schreiben Sie die Teil- und Gesamtgleichungen für folgende Redoxreaktionen: a) Dichromat in saurer Lösung mit Ethanol b) Sulfit mit Wasserstoffperoxid a) Ox: C ( III) H 3 C ( I) H 2 OH C ( III) H 3 C (+I) HO + 2 H e 3 [3 P] [bei fehlenden oder falschen Oxidationsstufen: Abzug!] Red: Cr (+VI) 2O H e 2 Cr (+III) H 2 O [3 P] [bei fehlenden oder falschen Oxidationsstufen: Abzug!] Redox: Cr 2 O H CH 3 CH 2 OH 2 Cr CH 3 CHO + 7 H 2 O [] 8 P b) Ox: S (+IV) O H 2 O S (+VI) O H e [] [bei fehlenden oder falschen Oxidationsstufen: Abzug!] Red: H 2 O ( I) H e 2 H 2 O ( II) [] [bei fehlenden oder falschen Oxidationsstufen: Abzug!] Redox: SO H 2 O 2 SO H 2 O [] 5 P 10