Schweizerische Maturitätsprüfung Gruppe / Kandidat/in Nr:... Sommer 2010, Bern Name/Vorname:...

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1 Gruppe / Kandidat/in Nr:... Name/Vorname:... Grundlagenfach Bereich Teil: NATURWISSENSAFTEN hemie Verfasser: Richtzeit: ilfsmittel: inweise: R. Guenin, J. Lipscher, S. Steiner 80 Minuten (von total 4 Stunden) Alle benötigten Tabellen und eine Kopie des Periodensystems der Elemente liegen dieser Prüfung bei. Erlaubt ist ein nicht programmierbarer Rechner. 1. Die Antworten sind direkt auf die Aufgabenblätter zu schreiben. 2. Bei Berechnungen muss der Lösungsweg ersichtlich sein. Das Ergebnis darf nicht mehr als 5 % vom richtigen Wert abweichen. 3. Die eftklammern bitte nicht lösen. 4. Fassen Sie sich kurz. Unpräzise Antworten ergeben nicht die ganze Punktzahl. 5. Unleserliches wird nicht korrigiert und demzufolge auch nicht bewertet. 6. Die erreichbaren Punktzahlen sind angegeben. 7. Zur Erreichung der Note 6 müssen nicht alle Aufgaben vollständig gelöst werden. Punktemaximum: 44.5 Punkte Und nun wünschen wir Ihnen viel Erfolg! Für die Korrigierenden:... Erreichte Punktzahl:... Punkte Note * (auf Zehntelnote gerundet):... * Die Gesamtnote im Bereich Naturwissenschaften setzt sich aus den Noten in den drei Prüfungsteilen (Biologie, hemie, Physik) zusammen.

2 Teil A 1) Sind die folgenden Behauptungen richtig oder falsch? Kreuzen Sie die korrekte Antwort an. Ohne. 2 P Behauptung richtig falsch Eine Lösung von Ethanol im Wasser ist ein heterogenes [ ] [ ] Gemisch. Die Ladung des alcium-ions beträgt + 2. [ ] [ ] Festes alciumchlorid leitet elektrischen Strom. [ ] [ ] Der p-wert einer wässrigen Lösung von alciumhydroxid ist tiefer als 7. [ ] [ ] 2) Geben sie die korrekte Schreibweise für die folgenden Isotope an. ierbei handelt es sich um neutrale Atome. Beispiel der Schreibweise. a) Das Isotop hat 42 Neutronen im Kern und 33 Elektronen in der ülle. b) Das Isotop befindet sich in der zweiten auptgruppe des Periodensystems und weist 12 Neutronen im Kern auf. c) Das Isotop hat eine Atommasse von 29 u und weist 14 Elektronen in der ülle auf. Gedruckt am Seite 2 von 11

3 3) Die in der unten stehenden Tabelle aufgeführten Elemente reagieren miteinander. Geben Sie in den jeweiligen Spalten die Bindungsart an, mit der sich die beiden Elemente verbinden (Atombindung, Ionenbindung oder Metallbindung). 3 P Kalium Schwefel Stickstoff Aluminium Kalium Atombindung [ ] Atombindung [ ] Atombindung [ ] Schwefel Atombindung [ ] Atombindung [ ] Stickstoff Atombindung [ ] Aluminium 4) Geben Sie in der unten stehenden Tabelle die Ladungen der Ionen an (inklusive des Vorzeichens), welche die jeweiligen Elemente bilden. 2 P Ladung des Ions Kalium Schwefel Stickstoff Aluminium 5) Sie sollten jeweils zwei Stoffe in der unten stehenden Tabelle zusammenmischen. Geben Sie in den jeweiligen Spalten an, ob die beiden Stoffe ein homogenes oder heterogenes Gemisch bilden. 3 P Natriumbromid exan Jod Wasser Natriumbromid homogen [ ] homogen [ ] homogen [ ] exan homogen [ ] homogen [ ] Jod homogen [ ] Wasser Gedruckt am Seite 3 von 11

4 Teil B 6) Backpulver Natriumhydrogencarbonat (NaO 3 ) zerfällt beim Erhitzen (Backen) zu gasförmigem Kohlenstoffdioxid, Wasser und Natriumcarbonat. Das entsehende Kohlenstoffdioxid wird im Teig eingefangen und erhöht dessen Volumen, sodass der Teig aufgeht. a) Geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung für die oben beschriebene Reaktion an. b) Wie viel Natriumhydrogencarbonat benötigen Sie, um eine Volumenzunahme des Teiges um 1 Liter zu bewirken (bei 20 )? Ein mol eines Gases nimmt bei 20 das Volumen von 24 Litern ein. 7) Begründen Sie auf der Ebene der kleinsten Teilchen, warum die folgende Aussagen richtig sind. a) Die Verbindung F 4 kann nicht als eine Säure reagieren. Gedruckt am Seite 4 von 11

5 b) Die elektrische Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung von l mit der Konzentration von 0,1 M ist wesentlich besser als die Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung der Essigsäure gleicher Konzentration. c) Die Reaktion von Methan mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser ist ein Redoxvorgang. 8) Säuren und Basen. a) Geben Sie den Namen und die Formel einer Säure an, welche stärker ist als die Schwefelsäure. b) Geben Sie den Namen und die Formel einer Base an, welche stärker ist als die Base (PO 4 ) 2. c) Geben Sie den p-wert einer wässrigen Lösung von l mit der Konzentration von 0,0001 M an. Gedruckt am Seite 5 von 11

6 Teil 9) Betrachten Sie die unten stehenden Stoffe und beantworten Sie die folgenden Fragen. Kl A B D E F Na 2 SO 4 NaO G I a) Welcher Stoff wird den tiefsten Siedepunkt aufweisen? Begründen Sie Ihre Antwort. Der folgende Stoff wird den tiefsten Siedepunkt aufweisen: [ ] b) Welche zwei Stoffe sind Strukturisomere? Die folgenden Stoffe sind Strukturisomere: Stoff [ ] und Stoff [ ] Gedruckt am Seite 6 von 11

7 c) Welcher Stoff oder welche Stoffe weist (weisen) in wässriger Lösung einen p-wert tiefer als 7 auf? Der folgende Stoff oder die folgenden Stoffe weist (weisen) in wässriger Lösung einen p-wert tiefer als 7 auf: [ ] d) Welcher Stoff oder welche Stoffe wird (werden) in Dunkelheit bereitwillig mit Brom reagieren? Der folgende Stoff oder die folgenden Stoffe reagiert (reagieren) in Dunkelheit bereitwillig mit Brom: [ ] e) Welcher Stoff oder welche Stoffe wird (werden) in wässriger Lösung den elektrischen Strom leiten? Der folgende Stoff oder die folgenden Stoffe leitet (leiten) in wässriger Lösung den elektrischen Strom: [ ] f) Benennen Sie den Stoff D nach den Regeln der IUPA. Gedruckt am Seite 7 von 11

8 10) Ein Artikel in der Lokalzeitung unter der Lupe. In den späten Stunden des gestrigen Abends wurde im Restaurant irschen in Fislisbach den anwesenden Stammgästen eine bahnbrechende Entdeckung bekannt gemacht. Der berühmte Wissenschafter J. L. erklärte mit aufgeregter Stimme, dass er das Problem der Schadstoffe in den Autoabgasen für immer gelöst habe. Sein neuer Katalysator besteht aus einem zylinderförmigen Platinstück mit einem Durchmesser von 1 cm und einer Länge von 10 cm, welcher die Entstehung der Schadstoffe im Motor verhindert. Dieser neuartige Katalysator ist vor allem gegen das in den Autoabgasen vorhandene und gesundheitsschädliche Ozon sehr wirksam. Ein weiterer grosser Vorteil der neuen Entdeckung besteht darin, dass das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid aus den Autoabgasen praktisch vollständig entfernt wird. Der schnelle Verbrauch des teueren Katalysators wurde vom Prof. J.L. als der einzige Nachteil seiner Entdeckung beschrieben. Welche Fehler, bzw. Unstimmigkeiten haben sich in diesen Artikel eingeschlichen? Mit kurzer. 7,5 P Falsch an der Aussage ist Folgendes Richtig wäre die folgende Formulierung Gedruckt am Seite 8 von 11

9 11) hemische Reaktionen a) Geben Sie bei den folgenden chemischen Reaktion an, ob es sich um einen exothermen oder endothermen Vorgang handelt, und begründen Sie Ihre Antwort F 2 F F Der Vorgang ist exotherm [ ] Der Vorgang ist endotherm [ ] b) Wie ändert sich das chemische Gleichgewicht bei der folgenden Reaktion bei einer Druckerhöhung? Begründen Sie Ihre Antwort. Das Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts [ ] Das Gleichgewicht verschiebt sich nach links [ ] Das Gleichgewicht verschiebt sich gar nicht [ ] Gedruckt am Seite 9 von 11

10 12) Ethanol, mehr als nur ein Biotreibstoff a) Ethanol ist ein wichtiger Biotreibstoff. Vergleicht man die Energie, die bei der Verbrennung von Ethanol im Vergleich zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen frei- gesetzt wird, etwa im Vergleich mit dem Alkan eptan, O so stellt man fest, dass für die gleiche Leistung ein rund 40 % grösseres Volumen an Ethanol als an eptan benötigt wird, obwohl die Dichte der beiden Brennstoffe vergleichbar ist. Warum ist Ethanol in Ethanol viel weniger Energie gespeichert als in eptan, warum ist demnach Ethanol stabiler / energieärmer als eptan?. b) Wie viel Liter Wasser kann man mit einer Füllung eines Spiritusbrenners von 10 auf 75 erwärmen, wenn pro Milliliter Wasser für diesen Vorgang 275 J benötigt werden? Spiritus ist untrinkbar gemachter Ethanol, der Spiritusbrenner hat einen Inhalt von 50 ml. Bei der Verbrennung von 1 Liter Ethanol werden 23'500 kj freigesetzt. c) Dank neuer biotechnologischer Verfahren zur erstellung von Ethanol ist dieser pflanzliche Rohstoff auch industriell interessant, kann er doch zur Konkurrenz für die fossilen Rohstoffe werden und damit zur erstellung von Industriechemikalien dienen. Wie heissen die Produkte 1 und 2? O 2 O Produkt 1 Produkt 2 Produkt 1: Produkt 2: Gedruckt am Seite 10 von 11

11 d) Buttersäure ist eine unangenehm nach Erbrochenem riechende Verbindung, welche wie Ethanol beliebig gut in Wasser löslich ist. Lässt man Buttersäure mit Ethanol reagieren, entsteht ein Ester, der als Essenz in Lebensmitteln eingesetzt wird und angenehm nach Ananas riecht. Der Ester ist kaum wasserlöslich und hat trotz grösserer Masse einen niedrigeren Siedepunkt als die Buttersäure. Wie lassen sich die unterschiedliche Löslichkeit und der tiefere Siedepunkt des Esters im Vergleich zu der Buttersäure erklären? 2 P O O 3 + O O O O Buttersäure Ethanol Buttersäureethylester Erklärung der schlechteren Wasserlöslichkeit von Buttersäureethylester im Vergleich zur Buttersäure: Erklärung des tieferen Siedepunktes von Buttersäureethylester im Vergleich zur Buttersäure: Gedruckt am Seite 11 von 11

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