Übungsaufgaben. Benennung anorganischer Verbindungen; Organische Moleküle

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2 2 Atome, Moleküle und Ionen 2.20 Zwei Verbindungen haben die gleiche empirische For - mel. Eine Substanz ist ein Gas und die andere eine viskose Flüssigkeit. Wie ist es möglich, dass zwei Substanzen mit derselben empirischen Formel so unterschiedliche Eigenschaften haben? 2.21 Geben Sie die empirischen Formeln an, die den folgenden Molekülformeln entsprechen: (a) Al 2 Br 6, (b) C 8 H 10, (c) C 4 H 8 O 2, (d) P 4 O 10, (e) C 6 H 4 Cl 2, (f) B 3 N 3 H Wie viele Wasserstoffatome haben die folgenden Ver bindungen: (a) C 2 H 5 OH, (b) Ca(CH 3 COO) 2, (c) (NH 4 ) 3 PO 4? 2.23 Geben Sie die Molekül- und Strukturformeln der Verbindungen an, die von den folgenden Molekülmodellen dargestellt werden: im Periodensystem die Ladung des jeweils stabilsten Ions voraus: (a) Mg, (b) Al, (c) K, (d) S, (e) F Sagen Sie mit Hilfe des Periodensystems die chemischen Formeln und Namen der aus den folgenden Elementen gebildeten Verbindungen voraus: (a) Ga und F, (b) Li und H, (c) Al und I, (d) K und S Sagen Sie die chemischen Formeln der ionischen Verbindungen voraus, die aus (a) Ca 2+ und Br, (b) K + und CO 2 3, (c) Al 3+ und C 2 H 3 O 2, (d) NH + 4 und SO 2 4, (e) Mg 2+ und PO 3 4 gebildet werden Werden die folgenden Verbindungen molekular oder ionisch aufgebaut sein: (a) B 2 H 6, (b) CH 3 OH, (c) LiNO 3, (d) Sc 2 O 3, (e) CsBr, (f) NOCl, (g) NF 3, (h) Ag 2 SO 4. Benennung anorganischer Verbindungen; Organische Moleküle H O C (a) (b) H P H H F F C H O F (c) (d) 2.24 Ergänzen Sie die Lücken der folgenden Tabelle: Symbol 59 Co 3+ Protonen Neutronen Elektronen Nettoladung Jedes der folgenden Elemente kann in chemischen Reaktionen Ionen bilden. Sagen Sie anhand der Lage 2.29 Geben Sie die chemischen Formeln für die Ionen (a) Chlorit, (b) Chlorid, (c) Chlorat, (d) Perchlorat und (e) Hypochlorit an Selen, ein Element, das in Spuren in der Nahrung benötigt wird, geht Verbindungen ein, die denen von Schwefel analog sind. Bestimmen Sie die Namen der folgenden Ionen: (a) SeO 2 4, (b) Se 2, (c) HSe, (d) HSeO Bestimmen Sie die Namen der folgenden ionischen Verbindungen: (a) MgO, (b) AlCl 3, (c) Li 3 PO 4, (d) Ba(ClO 4 ) 2, (e) Cu(NO 3 ) 2, (f) Fe(OH) 2, (g) Ca(C 2 H 3 O 2 ) 2, (h) Cr 2 (CO 3 ) 3, (i) K 2 CrO 4, (j) (NH 4 ) 2 SO Bestimmen Sie die chemischen Formeln der fol - genden Verbindungen: (a) Aluminiumhydroxid, (b) Kaliumsulfat, (c) Kupfer(I)oxid, (d) Zinknitrat, (e) Quecksilber(II)bromid, (f) Eisen(III)carbonat, (g) Natrium-hypobromit. 11

3 2 Atome, Moleküle und Ionen 2.33 Geben Sie die chemischen Symbole der folgenden ionischen Verbindungen an: (a) Natriumphosphat, (b) Kobalt(II)nitrat, (c) Bariumbromat, (d) Kup - fer(ii) perchlorat, (e) Magnesiumhydrogencarbonat, (f) Chrom(III)acetat, (g) Kaliumdichromat Geben Sie die Namen bzw. die chemischen Formeln der folgenden Säuren an: (a) HBrO 3, (b) HBr, (c) H 3 PO 4, (d) hypochlorige Säure, (e) Iodsäure, (f) schweflige Säure Geben Sie die Namen bzw. die chemischen Formeln der folgenden Säuren an: (a) Bromwasserstoffsäure, (b) Hydrogensulfat, (c) salpetrige Säure, (d) H 2 CO 3, (e) HClO 3, (f) H 3 CCOOH Geben Sie die Namen bzw. die chemischen Formeln der folgenden binären molekularen Substanzen an: (a) SF 6, (b) IF 5, (c) XeO 3, (d) Distickstofftetroxid, (e) Wasserstoffcyanid, (f) Tetraphosphorhexasulfid Geben Sie die chemischen Formeln der Substanzen an, die in den folgenden Beschreibungen genannt werden (verwenden Sie den vorderen Einband, um die Symbole der Ihnen unbekannten Elemente zu finden). (a) Zinkcarbonat zerfällt beim Erhitzen in Zinkoxid und Kohlenstoffdioxid. (b) Siliziumdioxid bildet bei Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure Siliziumtetrafluorid und Wasser. (c) Schwefeldioxid reagiert mit Wasser zu schwefliger Säure. (d) Die Substanz Phosphortrihydrid, die häufig Phosphin genannt wird, ist ein giftiges Gas. (e) Perchlorsäure reagiert mit Cadmium zu Cadmium(II)perchlorat. (f) Vanadium(III)- bromid ist ein farbiger Festkörper (a) Was ist ein Kohlenwasserstoff? (b) Butan ist das Alkan mit einer Kette von vier Kohlenstoffatomen. Schreiben Sie die Strukturformel dieser Verbindung auf und bestimmen Sie die Molekülformel und die empirische Formel (a) Was ist eine funktionelle Gruppe? (b) Welche funktionelle Gruppe charakterisiert einen Alkohol? (c) Schreiben Sie mit Hilfe der Ergebnisse von Aufgabe 2.69 die Strukturformel von 1-Butanol auf. Dieser Alkohol wird von Butan abgeleitet, indem ein Wasserstoffatom an einem endständigen Kohlen stoff - atom ersetzt wird. Zusatzaufgaben 2.40 Beschreiben Sie je einen Hauptbeitrag folgender Wissenschaftler zur Wissenschaft: (a) Dalton, (b) Thom son, (c) Millikan, (d) Rutherford Was ist Radioaktivität? Geben Sie an, ob Sie mit der folgenden Behauptung einverstanden sind, und begründen Sie Ihre Antwort: Henri Becquerels Entdeckung der Radioaktivität zeigt, dass das Atom nicht unteilbar ist, wie lange zuvor geglaubt wurde Die natürliche Häufigkeit von 3 He beträgt 0, %. (a) Aus wie vielen Protonen, Neutronen und Elektronen besteht ein Atom 3 He? (b) Welches Atom ist basierend auf der Summe der Massen ihrer subatomaren Teilchen schwerer, ein Atom 3 He oder ein Atom 3 H (das auch Tritium genannt wird)? (c) Wie präzise müsste basierend auf Ihrer Antwort zu Teil (b) ein Massenspektrometer sein, um zwischen den beiden Peaks von 3 He + und 3 H + unterscheiden zu können? (2.43) Ein Goldwürfel mit einer Seitenlänge von 1,00 cm hat eine Masse von 19,3 g. Ein einzelnes Goldatom hat eine Masse von 197,0 ame. (a) Aus wie vielen Goldatomen besteht der Würfel? (b) Schätzen Sie aus den angegebenen Informationen den Durchmesser eines ein zelnen Goldatoms in Å ab. (c) Welche Annahmen haben Sie bei der Beantwortung von Teil (b) gemacht? 12

4 2 Atome, Moleküle und Ionen 2.44 Das Element Sauerstoff hat drei natürlich vorkommende Isotope, in deren Kernen sich jeweils 8, 9 und 10 Neutronen befinden. (a) Geben Sie die vollständigen chemischen Symbole dieser drei Isotope an. (b) Beschreiben Sie die Ähnlichkeiten und Unterschiede dieser drei Atomarten des Sauerstoffs. (2.45) Es gibt zwei verschiedene Isotope von Brom. Elementares Brom liegt unter Standardbedingungen als Br 2 -Molekül vor. Die Masse des Br 2 -Moleküls ist gleich der Summe der Massen der beiden Atome im Molekül. Das Massenspektrum von Br 2 besteht aus drei Peaks: Masse (ame) Relative Intensität 157,836 0, ,834 0, ,832 0,2431 (a) Welchen Ursprung haben die einzelnen Peaks (aus welchen Isotopen bestehen die Peaks jeweils)? (b) Welche Masse haben die einzelnen Isotope? (c) Bestimmen Sie die durchschnittliche Molekülmasse eines Br 2 -Moleküls. (c) Bestimmen Sie die durchschnittliche Atommasse eines Br-Atoms. (e) Be - rechnen Sie die Häufigkeiten der beiden Isotope Geben Sie die Namen der folgenden Oxide an: Welche Ladung haben die Metallelemente, wenn Sie annehmen, dass die Verbindungen ionisch aufgebaut sind: (a) NiO, (b) MnO 2, (c) Cr 2 O 3, (d) MoO 3? 2.48 Geben Sie die chemischen Namen der folgenden allgemein bekannten Verbindungen an: (a) NaCl (Kochsalz), (b) NaHCO 3 (Backpulver), (c) NaOCl (Bestandteil vieler Bleichmittel), (d) NaOH (Ätznatron), (e) (NH 4 ) 2 CO 3 (Riechsalze), (f) CaSO 4 (Gips) Viele Ionen und Verbindungen haben sehr ähnliche Namen und können deshalb sehr leicht verwechselt werden. Schreiben Sie die korrekten chemischen Formeln auf, um zwischen (a) Calciumsulfid und Calciumhydrogensulfid, (b) Bromwasserstoffsäure und Bromsäure, (c) Aluminiumnitrid und Aluminiumnitrit, (d) Eisen(II)oxid und Eisen(III)oxid, (e) Ammoniak und dem Ammoniumion, (f) Kaliumsulfit und Kaliumhydrogensulfit, (g) Quecksilber(II)-chlorid und Quecksilber(I)chlorid, (h) Chlorsäure und Perchlorsäure zu unterscheiden Wählen Sie aus der folgenden Liste der Elemente Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O dasjenige aus, auf das die jeweilige Beschreibung am besten passt. Geben Sie jedes Element nur ein Mal an: (a) ein Al - kalimetall (b) ein Erdalkalimetall (c) ein Edelgas (d) ein Halogen (e) ein Metalloid (f) ein Nichtmetall aus Gruppe 1A (g) ein Metall, das ein 3+-Ion bildet (h) ein Nichtmetall, das ein 2 -Ion bildet (i) ein Element, das Aluminium ähnelt. 13

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6 Kapitel 3 Stöchiometrie: Das Rechnen mit chemischen Formeln und Gleichungen Ausgleichen chemischer Gleichungen 3.1 (a) Welches wissenschaftliche Prinzip oder Gesetz wird beim Ausgleichen chemischer Gleichungen angewendet? (b) Warum dürfen beim Ausgleichen von Gleichungen die Indizes der chemischen Formeln nicht verändert werden? (c) Wie lauten die Symbole, mit denen Gase, Flüssigkeiten, Festkörper und wässrige Lösungen in chemischen Gleichungen repräsentiert werden? 3.2 Gleichen Sie die folgenden Gleichungen aus: (a) CO(g) + O 2 (g) CO 2 (g) (b) N 2 O 5 (g) + H 2 O(l) HNO 3 (aq) (c) CH 4 (g) + Cl 2 (g) CCl 4 (l) + HCl(g) (d) Al 4 C 3 (s) + H 2 O(l) Al(OH) 3 (s) + CH 4 (g) (e) C 5 H 10 O 2 (l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(g) (f) Fe(OH) 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) + H 2 O(l) (g) Mg 3 N 2 (s) + H 2 SO 4 (aq) MgSO 4 (aq) + (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) 3.3 Gleichen Sie die folgenden Gleichungen aus: (a) Li(s) + N 2 (g) Li 3 N(s) (b) La 2 O 3 (s) + H 2 O(l) La(OH) 3 (aq) (c) NH 4 NO 3 (s) N 2 (g) + O 2 (g) + H 2 O(g) (d) Ca 3 P 2 (s) + H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) + PH 3 (g) (e) Ca(OH) 2 (aq) + H 3 PO 4 (aq) Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + H 2 O(l) (f) AgNO 3 (aq) + Na 2 SO 4 (aq) Ag 2 SO 4 (s) + NaNO 3 (aq) (g) CH 3 NH 2 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(g) + N 2 (g) 3.4 Geben Sie für jede der folgenden Beschreibungen eine ausgeglichene chemische Gleichung an: (a) Fes - tes Calciumcarbid CaC 2 reagiert mit Wasser zu einer wässrigen Lösung von Calciumhydroxid und gasförmigem Acetylen C 2 H 2. (b) Festes Kaliumchlorat zerfällt beim Erhitzen zu festem Kaliumchlorid und gasförmigem Sauerstoff. (c) Festes Zink reagiert mit Schwefelsäure zu gasförmigem Wasserstoff und einer wässrigen Lösung von Zinksulfat. (d) Wenn flüssiges Phosphor trichlorid in Wasser gegeben wird, reagiert es zu einer wässrigen Lösung von Phosphonsäure, H 3 PO 3 (aq), und Salzsäure (Chlorwasserstoffsäure). (e) Wenn gasförmiges Wasserstoff sulfid (Schwefelwasserstoff) über erhitztes festes Eisen(III) hydroxid geleitet wird, entstehen festes Eisen(III) sulfid und gasförmiges Wasser. Muster chemischer Reaktivität 3.5 (a) Wie können Sie die chemische Formel des Produkts der Reaktion von metallischem Natrium mit nichtmetallischem Brom, Br 2 (l), ableiten? Woher wissen Sie, ob das Produkt bei Zimmertemperatur ein Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Gas ist? Geben Sie die ausgeglichene chemische Gleichung der Reaktion an. (b) Welcher Reaktant ist bei der Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs an Luft abgesehen vom Kohlenwasserstoff selbst noch an der Reaktion beteiligt? Welche Produkte entstehen? Geben Sie die ausgeglichene chemische Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Benzol, C 6 H 6 (l), an Luft an. 3.6 Geben Sie die ausgeglichene chemische Reaktionsgleichung für (a) die Reaktion von Mg (s) mit Cl 2 (g), 15