Zwischenklausur SS 2003

Transkript

1 Zwischenklausur SS Sie mischen 500 ml einer 25%igen Phosphorsäure (ρ = 1,146 kg/l) mit 250 ml einer 50%igen Phosphorsäure (ρ = 1,335 kg/l) und 300 ml einer 1 molaren Phosphorsäure (ρ = 1,053 kg/l). Anschließend wird die erhaltene Säure mit Wasser auf 2 l (ρ = 1,00 kg/l) verdünnt. Berechnen Sie den Massenanteil der resultierenden Säure! [M(H 3 PO 4 ) = 97,99 g/mol] 2. Sie lösen 503,80 g Kaliumhydroxid in 496,20 ml H 2 O (ρ = 1,00 g/ml). Die fertige Lösung hat eine Dichte von 1,515 g/ml. Wie groß ist die Stoffmengenkonzentration und die Massenkonzentration? Berücksichtigen Sie bei der Berechnung der beiden Konzentrationen die Volumenänderung durch den Lösungsprozess! [M(KOH) = 56,11 g/mol] 3. Sie setzen Oxalsäure mit Kaliumpermanganat um. Das durch die Oxidation freigesetzte CO 2 (ρ = 1,98 g/l) nimmt ein Volumen von 3*10 5 mm 3 ein. Welche Masse Oxalsäure ist als Edukt eingesetzt worden? Geben Sie die Reaktionsgleichung an! [M(H 2 C 2 O 4 ) = 90,04 g/mol; M(CO 2 ) = 44,00 g/mol] 1) ω(gem) = 15,63 % 2) β(koh) = 0,76 g/ml; c(koh) = 13,60 mol/l 3) m(h 2 C 2 O 4 ) = 607,77 mg

2 Wiederholung Zwischenklausur SS Es wird 2 l einer 30%igen Salpetersäure (ρ = 1,18 g/ml) mit 0,5 l einer 50%igen Salpetersäure (ρ = 1,31 g/ml) gemischt. Berechnen Sie den Massenanteil und die Stoffmengenkonzentration der Salpetersäure im Gemisch! Die Volumenänderung durch den Mischungsprozess soll bei der Berechnung der Stoffmengenkonzentration nicht berücksichtigt werden. [M(HNO 3 ) = 63,02 g/mol] 2. a) In 10 ml einer Lösung, die Spuren von Arsenationen enthält (c = 3,45*10 8 mol/l), wird 2 mg Silbernitrat gelöst. Fällt ein Niederschlag aus? b) Zu einer Lösung, die Calcium- und Bleiionen enthält, wird Natriumfluorid gegeben. Bei welchem Konzentrationsverhältnis der Calcium- zu den Bleiionen beginnt Bleifluorid auszufallen? [M(AgNO 3 ) = 169,87 g/mol; K L (Ag 3 AsO 4 ) = 1,00*10-19 (mol/l) 4 ; K L (PbF 2 ) = 3,20*10-8 (mol/l) 3 ; K L (CaF 2 ) = 3,40*10-11 (mol/l) 3 ] ml einer Natronlauge neutralisieren 1,96 g Phosphorsäure mit 5 % Massenanteil. Welches Volumen dieser Natronlauge benötigt man, um durch Abdestillieren von Wasser 50 ml einer 6,0%igen Natronlauge (ρ = 1,07 g/ml) zu erhalten? Geben Sie bitte die Reaktionsgleichung an! [M(H 3 PO 4 ) = 98,00 g/mol; M(NaOH) = 40,00 g/mol] 1) ω(gem) = 34,34%; c(gem) = 6,57 mol/l 2) a) I p (Ag 3 AsO 4 ) = 5,63*10-17 (mol/l) 4 > K L Niederschlag; b) c(ca 2+ ) : c(pb 2+ ) = 1,0625* : 941 3) V(NaOH-Ls) = 321 ml

3 Zwischenklausur WS03/04 1. Sie mischen eine 20%ige Ammoniaklösung (m = 30,00 g) mit einer 5%igen Ammoniaklösung (m = 60,00 g) und verdünnen danach noch mit 270 ml Wasser (ρ = 1,00 g/ml). Die Dichte der fertigen Lösung beträgt 0,98 g/ml. Berechnen Sie den Massenanteil und die Stoffmengenkonzentration von der resultierenden Ammoniaklösung! [M(NH 3 ) = 17,03 g/mol] ml einer Kaliumdichromatlösung werden mit 300 ml einer Kaliumiodidlösung (c = 0,05 mol/l) gemischt. Das Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7 reagiert mit Kaliumiodid KI im saurem Milieu zu Chromionen Cr 3+ und Iod I 2. Die Ausbeute beträgt bei der Reaktion 100 %. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die Stoffmengenkonzentrationen der Produkte Iod und Chromionen! 3. a) Wieviel Gramm des schwerlöslichen Salzes Calciumphosphat löst sich in 200 hl Wasser? b) Sie geben zu einem halben Liter Calciumlösung der Konzentration c(ca 2+ ) = 10 pmol/µl 20 µl einer Lösung, die 1,00 ng Natriumphosphat enthält. Fällt ein Niederschlag aus? (Die Volumenänderung durch die Zugabe von 20 µl Na 3 PO 4 - Lösung können Sie vernachlässigen!) [K L (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 1,3 * (mol/l) 5 ; M(Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 310,17 g/mol; M(Na 3 PO 4 ) = 163,94 g/mol] 4. Sie möchten eine Hydroxidionen-Lösung mit der Massenkonzentration β(oh - ) = 25,50 g/l herstellen. Dazu mischen Sie 250 ml einer 10%igen Natriumhydroxid- Lösung (ρ = 1,11 g/ml) mit 500 ml einer 5,12%igen Kaliumhydroxidlösung (ρ = 1,045 g/ml). Die erhaltene Hydroxidionenlösung verdünnen Sie mit Wasser auf 1,00 L. Das ist leider zu viel Wasser gewesen. Wieviel Natriumhydroxid müssen Sie zugeben, um die geforderte Massenkonzentration β(oh - ) zu erhalten? (Vorsicht, keine Mischungsaufgabe!) [M(K) = 39,00 g/mol; M(Na) = 23,00 g/mol; M(H) = 1,00 g/mol; M(O) = 16 g/mol] 1. ω(nh 3 ) = 0,025; c(nh 3 ) = 1,44 mol/l 2. c(cr 3+ ) = 6,25 mm; c(i 2 ) = 9,375 mm 3. a) m(ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 1,02 g; b) I p (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 1,49 * (mol/l) 5 Kein NS! 4. m(naoh) = 13,14 g

4 Wiederholung Zwischenklausur WS03/04 1. Sie destillieren aus 2 l einer 20%igen Phosphorsäure (ρ = 1,11 g/ml) 500 ml Wasser (ρ = 1,00 g/ml) ab. Berechnen Sie den Massenanteil der resultierenden Lösung und die Stoffmengenkonzentration der 20%igen Phosphorsäure! [M(H 3 PO 4 ) = 98 g/mol]. 2. In saurer Lösung reduziert Wasserstoffperoxid H 2 O 2 Permanganat MnO 4 - zum Manganion Mn 2+ und wird dabei selbst zu Sauerstoff O 2 oxidiert. Welche Stoffmenge Wasserstoffperoxid und Kaliumpermanganat benötigen Sie, um 1 L Sauerstoffgas O 2 herzustellen [ρ(o 2 ) = 1,429 kg/m 3 ]? Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf! [M(O) = 16,00 g/mol] 3. Sie mischen 150 ml einer 3,082 molaren Natriumhydroxidlösung (ρ = 1,12 g/ml) mit 800 ml Wasser (ρ = 1,00 g/ml). Dadurch kommt es zu einer Volumenabnahme. Berechnen Sie die genaue Stoffmengenkonzentration der resultierenden Natriumhydroxidlösung (ρ = 1,045 g/ml) d.h. berücksichtigen Sie die Volumenänderung durch den Mischungsprozeß! 1. c(h 3 PO 4 ) 20% = 2,27 mol/l; ω(h 3 PO 4 ) res = 25,8 % 2. n(h 2 O 2 ) = 0,045 mol; n(kmno 4 ) = 0,018 mol 3. c(naoh) = 0,50 mol/l

5 Zwischenklausur SS 04 1.) Sie mischen 200 ml einer 0,5 molaren mit 300 ml einer 0,2 molaren Schwefelsäure. Das erhaltene Gemisch hat eine Dichte von 1,02 kg/dm 3. a) Berechnen Sie den Massenanteil der Lösung! b) Wieviel Gramm Wasser muß man entfernen, um eine 10%ige H 2 SO 4 -Lösung zu erhalten? [M(H 2 SO 4 ) = 98,0 g/mol] 2.) 25ml einer Na 2 SO 4 -Lösung mit der Massenkonzentration β 1 = 0,1 g/ml werden mit 75ml einer Na 2 SO 4 -Lösung (β 2 = 2 mg/ml) vereint. 10ml dieser Mischung werden mit 10ml einer Bariumchlorid-Lösung mit c=0,5µmol/ml gemischt. Kommt es zur Fällung von Bariumsulfat? K L (BaSO 4 ) = 1,8*10-10 (mol/l) 2, M(Na 2 SO 4 )=142,04 g/mol, M(BaCl 2 )=208,24 g/mol, ρ(h 2 O)=1,00 g/ml Lösung Zwischenklausur SS 04: 1) ω(gem) = 3,1 %; m(h 2 O) = 353,2 g 2) I P (BaSO 4 ) = 2,33*10-5 (mol/l) 2 > K L (BaSO 4 ), Niederschlag!

6 Wiederholung Zwischenklausur SS 04 1) Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt eines schwerlöslichen Salzes vom Typ AB 4 mit der Sättigungskonzentration des Salzes c(ab 4 ) = 10-8 mol/l! Welche Masse löst sich von diesem Salz in 250mL Wasser? M(AB 4 ) = 400g/mol 2) Sie mischen 200 ml einer 10,5%igen Salzsäure 1 (ρ 1 = 1050 mg/cm 3 ) mit 100 ml einer Salzsäure 2 (ρ 2 = 1,12 g/ml) mit der Massenkonzentration β 2 = 0,2795 kg/l. Das Gemisch wird mit Wasser (ρ H2O = 1,00 g/ml) auf ein Volumen von 2 L verdünnt. Berechnen Sie den Massenanteil und die Dichte der resultierenden Salzsäure! 3) 150mL einer Natriumbromid-Lösung mit der Konzentration c=0,5µmol/l wird mit 100mL einer Silbernitrat-Lösung c=0,1mol/l vereint. Zeigen Sie, dass es zum Niederschlag kommt! Anschließend wird diese Mischung mit Wasser auf 2L verdünnt. Löst sich der Niederschlag wieder auf? M(AgBr) = 187,8 g/mol, K L (AgBr) = 6,3 x (mol/l) 2 4) Von 200 ml einer Schwefelsäure unbekannter Konzentration werden 10 ml mit 20 ml einer 0,01 molaren Bariumchloridlösung versetzt. Dabei fällt 80% des Sulfats der Schwefelsäure aus. Die 200 ml Schwefelsäure lässt sich mit einer Natriumhydroxidlösung neutralisieren [V(NaOH-Lösung) = 250 ml]. Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentrationen der NaOH-Lösung und der Schwefelsäure! Lösungen Wiederholung Zwischenklausur 04: 1) K L (AB 4 ) = 2,56*10-38 (mol/l) 5 ; m(ab 4 ) = 1 µg 2) ω Gem (HCl) = 2,47%; ρ Gem (HCl) = 1,011 g/ml 3) I P (AgBr) = 2*10-8 (mol/l) > K L (AgBr) d.h. Niederschlag; I P (AgBr) = 1,875*10-10 (mol/l) > K L (AgBr) [nach Wasserzugabe] d.h. keine Auflösung des Niederschlages 4) c(h 2 SO 4 ) = 0,025 mol/l; c(naoh) = 0,04 mol/l

7 Zwischenklausur WS 04/05 1. Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt eines schwerlöslichen Salzes vom Typ B 5 H 2 mit der Sättigungskonzentration des Salzes c(b 5 H 2 ) = 10-4 mol/l! Welche Masse löst sich von diesem Salz in 400ml Wasser? [M W (B 5 H 2 ) = 750g/mol] 2. Sie mischen 200 ml einer 20%igen Schwefelsäurelösung (ρ = 1,140 kg/l) mit 300 ml einer Salzsäurelösung (c = 8,81 mol/l; ρ = 1140 g/l). Danach füllen Sie mit Wasser auf 1 L Endvolumen auf. Berechnen Sie den Massenanteil an H 2 SO 4, HCl und Wasser in der fertigen Lösung! [M(HCl) = 36,5 g/mol] 3. Bei der Oxidation von Oxalsäure mit Kaliumpermanganat KMnO 4 in saurer Lösung entsteht Kohlenstoffdioxid CO 2. Das MnO 4 - reagiert dabei zu Mn 2+. Leitet man das entstandene Kohlenstoffdioxid in Wasser so bildet sich Kohlensäure H 2 CO 3. Die, bei der hier vorliegenden Reaktion, entstandene Kohlensäure lässt sich mit 0,3 mol NaOH neutralisieren. Berechnen Sie die Stoffmenge an Oxalsäure die der Ansatz enthalten hat, wenn 25%(n/n) des Kohlenstoffdioxids beim Überführen in das Wasser verloren gehen. Stellen Sie auch die korrekten Reaktionsgleichungen für die Redox- und die Neutralisationsreaktion auf! 1. K L (B 5 H 2 ) = 1,25*10-24 (mol/l) 7 ; m(b 5 H 2 ) = 0,03 g 2. ω(h 2 SO 4 ) = 4,3%; ω(hcl) = 9,0%; ω(h 2 O) = 86,7% 3. n(h 2 C 2 O 4 ) = 0,1 mol

8 Wiederholung Zwischenklausur WS 2004/05 1. a) Zeigen Sie, dass es zur Fällung von Bariumsulfat kommt, wenn 0,5L einer 0,1-M Bariumchlorid-Lösung mit 1,5L einer 1-mM Lösung von Natriumsulfat kommt! b) Löst sich der Niederschlag wieder auf, wenn die Mischung aus a) mit 98 Litern Wasser auf insgesamt 100L verdünnt wird? K L (BaSO 4 ) = 1,1*10-10 (mol/l) 2 2. a) Wieviel Wasser benötigt man, um aus 300 g einer 40%igen Salpetersäurelösung eine 10%ige Salpetersäure herzustellen? b) Was für eine Stoffmengenkonzentration besitzt eine 30%ige Salpetersäurelösung (ρ = 1180 g/l)? [M(HNO 3 ) = 63,02 g/mol] 3. Ein Gemisch aus elementaren Zink Zn und Natriumsulfit Na 2 SO 3 wird in verdünnter Salzsäure HCl gelöst. Dabei wird das Zink zu Zn 2+ oxidiert. Aus dem Sulfit SO 3 2- entsteht Sulfid S 2-. Danach bildet sich durch Protonierung flüchtiger Schwefelwasserstoff H 2 S, der ohne Verluste in eine Pb 2+ -Lösung geleitet wird. Man erhält nach Ablauf der Fällungsreaktion 478 mg PbS. Wieviel mol Sulfitionen hat das Gemisch enthalten? Wieviel mol Zn ist mindestens nötig? Stellen Sie bitte auch die Reaktionsgleichungen für die Redox- und Fällungsreaktion auf! [M(PbS) = 239 g/mol] 1.a) I(BaSO 4 ) = 1,875*10-5 (mol/l) 2 > K L (BaSO 4 ) => Niederschlag; b) I(BaSO 4 ) = 7,5 * 10-9 (mol/l) 2 > K L (BaSO 4 ) => keine Niederschlagsauflösung 2.a) m(h 2 O) = 900 g; b) c(hno 3 ) = 5,62 mol/l 3. n(so 3 2- ) = 2*10-3 mol; n(zn) = 6*10-3 mol

9 Zwischenklausur SS Das hypothetische Salz X 2 Y 3 hat eine Löslichkeit von 8,25*10-7 mg/ml. a) Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt von X 2 Y 3! b) Welche Masse dieses Salzes können sie in 5000L Wasser lösen? [M(X 2 Y 3 ) = 275 g/mol] 2. Zwei Schwefelsäurelösungen unbekannter Konzentration werden zu gleichen Teilen vereint. Man erhält 2280 g einer 20%ige Schwefelsäure (ρ = 1,14 g/ml). 50 ml einer dieser Schwefelsäurelösungen ist mit 100 ml 4 molarer Natronlauge neutralisierbar. Wie groß sind die Stoffmengenkonzentration der beiden Schwefelsäurelösungen? (Volumenänderung durch Mischungsprozess nicht berücksichtigen!) [M(H 2 SO 4 ) = 98 g/mol] 3. Sie lösen in 2 L einer 11%igen Kaliumhydroxidlösung (ρ = 1,1 g/ml) soviel festes Kaliumhydroxid, dass Sie eine 22%ige KOH-Lösung erhalten (ρ = 1,21 g/ml). Berechnen Sie die Masse an Kaliumhydroxid, die Sie dafür einwiegen müssen. Geben Sie außerdem die Volumenänderung in ml an! 1. a) K L = 2,6244*10-41 (mol/l) 5 ; b) m(x 2 Y 3 ) = 4,125 mg 2. c 1 (H 2 SO 4 ) = 4 mol/l; c 2 (H 2 SO 4 ) = 0,635 mol/l 3. m(koh) = 310,3 g ; V = 74,6 ml

10 Wiederholung Zwischenklausur SS Sie mischen 500 ml einer 4,2%igen NaOH-Lösung (ρ = 1,045 g/ml) mit 1500 ml einer 17,8%igen NaOH-Lösung (ρ = 1,195 g/ml) und 500 ml einer 3 molaren Salzsäurelösung (ρ = 1,050 g/ml). Berechnen Sie die Stoffmenge an Hydroxid-Ionen in der fertigen Lösung! [M(NaOH) = 40,0 g/mol] 2. Zeigen Sie, ob es zur Niederschlagsbildung kommt, wenn 10mL einer Calciumnitrat- Lösung mit der Konzentration β = 24,6 mg/l mit 90 ml einer Kaliumfluorid-Lösung (10-8 M) vereint werden! [K L (CaF 2 ) = 3,16 * (mol/l) 2, M(Ca(NO 3 ) 2 ) = 164 g/mol] 3. Ihnen liegt eine Natriumiodid-Lösung mit unbekannter Konzentration vor. Um die Konzentration zu bestimmen wollen Sie eine Silbernitrat-Lösung (0,001M) verwenden. Nach Zusatz von 10mL Silbernitrat-Lösung zu 10 ml Natriumiodid-Lösung beginnt die Niederschlagsbildung. Wie hoch ist die Massenkonzentration an Natriumiodid in der unbekannten Lösung gewesen? [K L (AgI) = (mol/l) 2, M(NaI) = 149,89g/mol] 1. ω(naoh) = 9,89% 2. I(CaF 2 ) = 1,215*10-21 (mol/l) 3 kein Niederschlag 3. β(nai) = 60 pg/l

11 Zwischenklausur WS 2005/ Sie mischen 500 ml eine 1,066 molare Schwefelsäure (ρ = 1,065 g/ml) mit 500 ml einer 35%igen Schwefelsäure (ρ = 1,260 g/ml). Welche Masse Wasser muß man noch zugeben, um aus der entstandenen Schwefelsäure eine 20%ige herzustellen? [M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol] 2. Sie erhalten im Praktikum eine Analyse, die Eisen enthält. Mit Hilfe des Trennungsganges können Sie das Eisen als Eisen(III)hydroxid (Fe(OH) 3 ) ausfällen. [ K L = mol 4 /L 4 ; M(Fe(OH) 3 ) =106,85 g/mol] a) Wie groß ist die Löslichkeit L in mg/l? b) Sie filtrieren ab und erhalten 50mg braunes Eisenhydroxid. Für weitere Experimente versuchen Sie die Hälfte des erhaltenen Niederschlages zu lösen. Gelingt Ihnen ein vollständiges Lösen, wenn Sie 100 ml Wasser hinzugeben? 3. Für die Ringprobe haben Sie sich zu viel konzentrierte Schwefelsäure (96%; ρ = 1,84 g/ml) in ein Becherglas abgefüllt. Da die Neutralisation mit NaOH ohne vorherige Zugabe von Wasser sehr gefährlich ist, verdünnen Sie auf 1 L. Für die Neutralisation benötigen sie 80,02 g NaOH. Wieviel ml konzentrierte Schwefelsäure sind in dem Becherglas gewesen? Wie hoch ist die Stoffmengenkonzentration der konzentrierten Schwefelsäure? [M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol; M(NaOH) = 40,01 g/mol] 4. Bismutoxid(III)nitrat BiONO 3 setzt beim trockenen Erhitzen rotbraune Dämpfe von Stickstoffdioxid NO 2 frei. Außerdem entsteht noch Sauerstoff O 2 und gelbliches Bismut(III)oxid Bi 2 O 3. Das resultierende Bismutoxid wiegt 4,66 g. Wieviel g Bismutoxidnitrat sind für die Reaktion verwendet worden? Stellen Sie bitte auch die korrekte Redoxgleichung auf! M(Bi 2 O 3 ) = 466,0 g/mol; M(BiONO 3 ) = 287,0 g/mol 1. m(h 2 O) = 201,4 g 2. a) L = 2,21 * 10-5 mg/l; b) Nein 3. V(H 2 SO 4 ) conc = 55,5 ml; c(h 2 SO 4 ) conc = 18,0 mol/l 4. m(biono 3 ) = 5,632 g

12 Wiederholung Zwischenklausur WS 2005/ Ein Vorratstank (2 m x 2 m x 1,5 m) ist zu 2 / 3 mit Wasser (ρ = 1,00 g/ml) gefüllt. Wie viele Kanister mit einer 32%igen Alkohollösung (15 L pro Kanister; ρ = 0,952 g/ml) braucht man, um den Alkoholgehalt des Wassers in dem Vorratstank auf 1% zu bringen? [Alle Prozentangaben sind Massenanteile!] 2. Gegeben sei ein Salz der allgemeinen Formel A 2 B 3. Die Löslichkeit L beträgt 1*10-4 g/l, das Molargewicht ist gegeben mit M = 100 g/mol. Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt K L! 3. Thiosulfat zerfällt vollständig in saurer Lösung zu elementaren Schwefel und Schwefeldioxid. Es entsteht 2,5 mol Schwefeldioxidgas. Außerdem bleiben 96,3 g elementarer Schwefel zurück. Wieviel g Natriumthiosulfat hat die Probe enthalten? Mit welcher Masse Schwefel ist das Natriumthiosulfat verunreinigt? Bitte stellen sie auch die Redoxreaktion auf! [M(Na 2 S 2 O 3 ) = 158,1 g/mol; M(S) = 32,1 g/mol] 1. 9 Kanister 2. K L = 1,08*10-28 (mol/l) 5 3. m(na 2 S 2 O 3 ) = 395,25 g; m(s) = 16,05 g