Mecklenburg-Vorpommern

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1 Mecklenburg-Vorpommern Zentralabitur 2006 Chemie Grundkurs Aufgaben

2 Abitur 2006 Chemie/Grundkurs Seite 2 Hinweise für den Schüler Aufgabenauswahl: Bearbeitungszeit: Von den 2 Prüfungsblöcken A und B ist einer auszuwählen. Die Arbeitszeit beträgt 240 Minuten, zusätzlich stehen 30 Minuten für die Wahl des Prüfungsblockes zur Verfügung. Hilfsmittel: - nicht programmierbarer Taschenrechner - Tafelwerke, die an der Schule verwendet werden - Duden oder ein Nachschlagewerk zur Neuregelung der deutschen Rechtschreibung Sonstiges: Die chemische Zeichensprache und die chemischen Gesetzmäßigkeiten sind in angemessener Form anzuwenden, auch wenn es die Aufgabenstellung nicht unmittelbar fordert. Die Lösungen sind in sprachlich einwandfreier Form darzustellen. Für Berechnungen sind die Tabellenwerte des Anhangs zu nutzen. Der Lösungsweg muss erkennbar sein. Die Ergebnisse der Berechnungen sind in einem sinnvollen Antwortsatz zu formulieren. Benötigte Chemikalien und Geräte sind schriftlich anzufordern. Entwürfe können ergänzend zur Bewertung nur herangezogen werden, wenn sie zusammenhängend konzipiert sind und die Reinschrift etwa Dreiviertel des erkennbar angestrebten Gesamtumfanges entspricht.

3 Abitur 2006 Chemie/Grundkurs Seite 3 Block A Chemischer Mix 1 Bei einer Regenwasseranalyse auf einer Ostseeinsel wurde die Konzentration der (8 BE) Hydroxid-Ionen mit c(oh - ) = mol l -1 ermittelt. 1.1 Berechnen Sie den ph-wert des Regenwassers! 2 BE 1.2 Für diesen ph-wert ist überwiegend der Kohlendioxidanteil der Luft verantwortlich. Nennen Sie Prozesse, durch die dieser Stoff in die Luft gelangt! Formulieren Sie für zwei im Regenwasser nebeneinander vorliegende Gleichgewichte die Reaktionsgleichungen! 1.3 Beschreiben Sie das experimentelle Vorgehen für den eindeutigen Nachweis von Kohlendioxid! Geben Sie eine Reaktionsgleichung an! 2 Bei den meisten chemischen Reaktionen bilden sich chemische Gleichgewichte aus. (12 BE) 2.1 Nennen Sie zwei Merkmale des chemischen Gleichgewichtes! 2 BE 2.2 Für eine chemische Reaktion soll gelten: (1) Die allgemeine Reaktionsgleichung lautet: A (l) + B (l) C (l) + D (l) ; R H m = -100 kj mol -1 (2) Wenn man 1 mol des Stoffes A mit 1 mol des Stoffes B zur Reaktion bringt, so haben sich bei entsprechenden Bedingungen nach Einstellung des Gleichgewichtes 0,8 mol des Stoffes C gebildet Wenden Sie auf diese Reaktion das Massenwirkungsgesetz an und berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante! Aus betriebswirtschaftlicher Sicht (Kosten) soll der teure Stoff B in möglichst geringer Konzentration im Gleichgewicht vorliegen. Entscheiden und begründen Sie, ob folgende Vorschläge zu diesem Ziel führen: a) Verdopplung der Konzentration des Stoffes A b) Druckerhöhung c) Erhöhung der Temperatur Bestätigen Sie Ihre Überlegungen zu a) durch eine Berechnung! 4 BE 3 Durch Korrosionsvorgänge treten jährlich wirtschaftliche Schäden in sehr großem Maße auf, obwohl verschiedene Möglichkeiten angewandt werden, um die Korrosion zu verhindern. Seit etwa 20 Jahren werden Autokarosserien serienmäßig verzinkt. 3.1 Erläutern Sie mit Hilfe einer Skizze, inwiefern eine Zinkschicht, auch wenn sie beschädigt ist, einen Korrosionsschutz für die Autokarosserie darstellt! 3.2 Experiment: Bauen Sie ein galvanisches Element aus einer Kupfer- und einer Zinkhalbzelle auf und messen Sie die Zellspannung! Fordern Sie die benötigten Geräte und Chemikalien an! Die Konzentrationen der Elektrolytlösungen betragen c = 1 mol l -1. Berechnen Sie die Zellspannung unter Standardbedingungen und diskutieren Sie Abweichungen zum gemessenen Wert! 3.3 Erläutern Sie die Vorgänge in beiden Halbzellen, wenn der Stromkreis geschlossen wird! 4 Chemische Reaktionen werden nach Reaktionsarten eingeteilt. Entwickeln Sie für die folgenden Reaktionen jeweils die Reaktionsgleichung und ermitteln Sie die vorliegenden Reaktionsarten! Begründen Sie Ihre Aussage! a) Verdünnte Chlorwasserstoffsäure reagiert mit Zink. b) Natriumchlorid-Lösung reagiert mit Silbernitrat-Lösung. c) Natriumhydroxid-Lösung reagiert mit verdünnter Salpetersäure. (14 BE) 4 BE 6 BE 4 BE (6 BE) gesamt: (40 BE)

4 Abitur 2006 Chemie/Grundkurs Seite 4 Block B Oxygenium ein Element macht Geschichte(n) 1 Carl Wilhelm Scheele entdeckte 1772 als erster den Sauerstoff. Er nannte ihn Feuerluft. 1.1 Auf welche Eigenschaft des Sauerstoffs lässt sich sein heute nicht mehr gebräuchlicher Name Feuerluft zurückführen? Leiten Sie eine Nachweismöglichkeit und zwei Verwendungen des Elementes ab! 1.2 Stellen Sie einen Zusammenhang zwischen dem Bau der Sauerstoffatome und der chemischen Bindung im Sauerstoffmolekül her! 2 Ursprünglich bezeichnete man eine Reaktion, bei der Sauerstoff (Oxygenium) mit einem anderen Element reagiert, als Oxidation. Von einer Reduktion sprach man, wenn dem Oxid Sauerstoff entzogen wird. Im Laufe der Entwicklung der Chemie hat diese Definition eine Erweiterung erfahren. Danach können die Begriffe Oxidation und Reduktion auch für viele Reaktionen angewandt werden, an denen kein Sauerstoff beteiligt ist. 2.1 Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Eisen mit Chlor zu Eisen(III)-chlorid! Kennzeichnen Sie an den Teilgleichungen die Vorgänge Oxidation und Reduktion! Erläutern Sie ausführlich das Wesen der Redoxreaktion! 2.2 Eine wichtige Redoxreaktion zur Eisenherstellung beim Schweißen von Straßenbahnschienen ist die Reaktion des Eisen(III)-oxids mit Aluminium. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung! Berechnen Sie die molare Reaktionsenthalpie sowie die Reaktionswärme für die Herstellung von 0,5 kg Eisen! 2.3 Bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen unter isobaren Bedingungen wird ein Teil der Energie als Volumenarbeit frei. Entwickeln Sie die Reaktionsgleichung für die vollständige Verbrennung von Decan! Berechnen Sie die molare Volumenarbeit unter der Bedingung, dass Decan flüssig ist und die Oxidationsprodukte gasförmig vorliegen! (6 BE) (14 BE) 6 BE 5 BE 3 Kohle und Heizöle, die in Feuerungsanlagen der Kraftwerke verbrannt werden, enthalten Schwefelverbindungen, aus denen in der Reaktion mit Luftsauerstoff Schwefeldioxid entsteht. 3.1 Experiment: Geben Sie in einen kleinen Erlenmeyerkolben etwa 10 ml Wasser und einige Tropfen Universalindikatorlösung. Entzünden Sie auf einem Verbrennungslöffel mit Stopfen eine kleine Portion Schwefelpulver und führen Sie den Löffel in den Erlenmeyerkolben ein, der dabei mit dem Stopfen verschlossen wird. Notieren Sie Ihre Beobachtungen! 3.2 Entwickeln Sie die Reaktionsgleichungen! Erklären Sie die Veränderungen in der Lösung! 3.3 In leichtem Heizöl darf Schwefel bis zu einem Anteil w = 0,2% enthalten sein. Ermitteln Sie das Schwefeldioxidvolumen, das ein Haushalt in die Luft abgibt, wenn Heizöl mit der Masse von m = 5000 kg verbrannt wird! 3.4 Schwefeldioxid ist durch seine Reaktion mit Wasser an der Entstehung des sauren Regens beteiligt. Erläutern Sie unter Nutzung einer Reaktionsgleichung die Auswirkung von saurem Regen auf Kalkstein- oder Marmorfiguren (CaCO 3 )! Nennen Sie zwei weitere Stoffe, die maßgeblich an der Bildung des sauren Regens beteiligt sind! (1) 2 BE 6 BE 2 BE

5 Abitur 2006 Chemie/Grundkurs Seite 5 4 Sauerstoff ist Endprodukt einiger elektrochemischer Vorgänge. (7 BE) 4.1 Beschreiben Sie die Vorgänge bei der Elektrolyse einer verdünnten Schwefelsäurelösung 4 BE an Platinelektroden! 4.2 Diese Elektrolyse wird 20 Minuten bei einer Stromstärke von I = 0,6 A und einer Spannung von U = 2,5 V unter Normbedingungen durchgeführt. Berechnen Sie das entstehende Volumen an Sauerstoff! gesamt: (40 BE)

6 Abitur 2006 Chemie/Grundkurs Seite 6 Standardelektrodenpotentiale (alphabetisch geordnet) Element/Verbindung oxidierte Form reduzierte Form E in V Eisen Fe 2+ (aq) + 2 e - Fe (s) - 0,41 Fe 3+ (aq) + e - Fe 2+ (aq) 0,77 Kupfer Cu 2+ (aq) + 2 e - Cu (s) 0,35 Sauerstoff ph = 7 O 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 4 e - 4 OH - (aq) 0,82 Wasserstoff (ph = 7) 2 H 2 O (l) + 2 e - H 2(g) + 2 OH - (aq) - 0,41 Zink Zn 2+ (aq) + 2 e - Zn (s) - 0,76 Thermodynamische Daten Formel Zustand molare Standard- Bildungsenthalpie molare Standardentropie S 0 m in J. K -1. mol -1 B H 0 m in kj. mol -1 Aluminiumoxid Al 2 O 3 s Decan C 10 H 22 l - 300,9 Eisen(III)-oxid Fe 2 O 3 s Kohlendioxid CO 2 g Sauerstoff O 2 g Wasser H 2 O g Wasser H 2 O l Wasserstoff H 2 g Säurekonstanten und Basekonstanten bei 22 C Formel der Säure Säurekonstante -1 K S in mol l Formel der Base Basekonstante -1 K B in mol l CH 3 COOH 1, CH 3 COO - 5, HCl 1, Cl - 1, H 2 SO 4 1, HSO 4 1, HSO 4 1, SO 4 8, H 3 O + 5, H 2 O 1, H 2 O 1, OH - 5, H 2 CO HCO 3 3, HCO CO 3 2, NH 4 5, NH 3 1, HNO 3 2, NO 3 4, Löslichkeitsprodukte bei 25 C Name Formel Zahlenwert Einheit Bariumcarbonat BaCO mol 2 l -2 Bariumsulfat BaSO mol 2 l -2 Calciumcarbonat CaCO 3 4, mol 2 l -2 Silberchlorid AgCl 1, mol 2 l -2 Normbedingungen: T n = 273 K; p n = 101,3 kpa Faradaysches Gesetz: I t = n F z ; Faraday-Konstante: F = 9, A s mol 1 Kalorimetergleichung: R H = - m c T ; c (H 2 O) = 4,19 J g -1 K -1 Volumenarbeit: W m = -p V m