Hinweise für den Schüler. Von den 2 Prüfungsblöcken A und B ist einer auszuwählen.

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1 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 2 Hinweise für den Schüler Aufgabenauswahl: Bearbeitungszeit: Von den 2 Prüfungsblöcken A und B ist einer auszuwählen. Die Arbeitszeit beträgt 210 Minuten, zusätzlich stehen 30 Minuten für die Wahl des Prüfungsblockes zur Verfügung. Hilfsmittel: nicht programmierbarer Taschenrechner Tafelwerk, das an der Schule verwendet wird 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 Tabellen 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 Gesamtumfangs entspricht.

2 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 3 Block A 1. Im Jahre 1923 gelang den deutschen Chemikern Pier und Mittasch die großtechnische 7 BE Herstellung von Methanol aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff in einer exothermen Reaktion. 1.1 Entwickeln Sie für die ablaufende Reaktion die Reaktionsgleichung! (1 BE) 1.2 Entscheiden Sie ohne Berechnungen, ob die molare Reaktionsentropie dieser (1 BE) Reaktion einen Beitrag zum spontanen Ablauf der Reaktion leistet! Begründen Sie Ihre Aussage! 1.3 Formulieren Sie für die vorliegende Reaktion das MWG! Geben Sie an, wie sich die Gleichgewichtskonstante K c bei einer Temperaturerhöhung ändert und begründen Sie! 1.4 Nennen Sie drei Möglichkeiten zur Erhöhung der Ausbeute an Methanol und begründen Sie diese! (3 BE) 2. Bei einem Experiment zur Synthese von Methansäuremethylester liegen zu Beginn der Reaktion 0,8 mol Methansäure und nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes 0,7 mol Ester vor. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung! Berechnen Sie die Stoffmenge des Methanols zu Beginn der Reaktion, wenn die Gleichgewichtskonstante K c = 4,9 beträgt! 4 BE 3. Die Eigenschaften der Stoffe werden durch ihren Bau bestimmt. 6 BE 3.1 Experiment: Überprüfen Sie die elektrische Leitfähigkeit einer wässrigen Methanollösung und einer Natriumhydroxidlösung! Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erklären Sie diese mit Ihren Kenntnissen über den Bau dieser Stoffe! 3.2 Beschreiben Sie ein weiteres Experiment zur Unterscheidung der beiden Stoffe! 4. Beim Einsatz von Metallen z.b. im Schiffbau und in der Automobilindustrie wird besonderer Wert auf den Korrosionsschutz gelegt. 4.1 Beschreiben Sie den Korrosionsvorgang des Eisens in neutralem sauerstoffreichem Wasser! Geben Sie für die wesentlichen Vorgänge die Reaktionsgleichungen an! 4.2 Auf zwei Eisenblechen liegen a) ein Stück Magnesium b) eine goldene Kette. Erläutern Sie die Vorgänge, die bei der Benetzung beider Bleche mit einer schwach sauren Elektrolytlösung ablaufen! 4.3 Geben Sie an und begründen Sie jeweils, inwiefern man mit Gold bzw. mit Magnesium einen Korrosionsschutz von Eisen erreichen kann! 4.4 Begründen Sie die folgenden Aussagen! a) Ein Auto rostet in einer schlecht belüfteten Garage schneller als im Freien. b) Durch das Salzstreuen im Winter auf den Straßen wird der Korrosionsvorgang am Auto beschleunigt. 11 BE (3 BE)

3 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 4 5. In einer Rinderfarm soll Biogas erzeugt werden, um kostengünstiger und umweltfreundlicher zu produzieren. Einem Projekt liegen folgende Fakten zugrunde: Güllemenge 98 m 3 pro 24 Stunden Biogasmenge 2000 l pro 1 m 3 Gülle bei Normbedingungen Biogaszusammensetzung 60 Vol% Methan, 40 Vol% Kohlendioxid. 5.1 Entwickeln Sie die Reaktionsgleichung für die vollständige Verbrennung von Methan! Ermitteln Sie das pro Tag erzeugte Volumen Methan und die Wärme, die täglich bei dessen Verbrennung entsteht! (Wasser ist gasförmig) 5.2 Ein hoher Gülleanteil beim Düngen von Feldern kann Binnengewässer unter anderem mit AmmoniumIonen belasten. Diese Ionen stehen im Wasser im chemischen Gleichgewicht mit Ammoniakmolekülen. Entwickeln Sie für dieses Gleichgewicht die Reaktionsgleichung in Elektronenschreibweise! Bestimmen Sie die Reaktionsart und geben Sie die korrespondierenden Paare an! 5.3 Hohe Ammoniakkonzentration zerstören die Kiemen von Fischen. Es besteht die Gefahr des Fischsterbens. Ermitteln Sie anhand der grafischen Darstellung, welchen Einfluss a) die Temperatur und b) der phwert auf den Ammoniakanteil im Wasser haben! Begründen Sie Ihre Aussagen mit Hilfe von Gleichgewichtsbetrachtungen! 12 BE Anteil NH 4 + in % NH 4 + ϑ / C Anteil NH 3 in % 80 NH ph 0 Grafik: Einfluss von phwert und Temperatur auf das Ammoniak/AmmoniumIonen Gleichgewicht

4 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 5 Block B 1. Angelaufene Silbergegenstände (Silber mit einer Schicht Silber(I)sulfid) kann man zu neuem Glanz bringen, wenn man sie in essigsaurer Lösung auf eine Aluminiumfolie legt. 5 BE In einer ersten Reaktion Ag 2 S + 2 H 3 O + H 2 S + 2 H 2 O + 2 Ag + entstehen SilberIonen, die in einer zweiten Reaktion mit Aluminium reagieren. 1.1 Bestimmen und begründen Sie für die erste Reaktion die Reaktionsart! (1 BE) 1.2 Formulieren Sie für die zweite Reaktion die Reaktionsgleichung und begründen Sie, warum die Reaktion abläuft! 1.3 Berechnen Sie die Masse des entstandenen Silbers, wenn sich 40 mg Aluminium aufgelöst haben! 2. Bei der technischen Gewinnung von Silber fällt dieses als Rohsilber an, das mit Gold und Kupfer verunreinigt ist. Ähnlich wie bei der Kupfergewinnung erfolgt die Raffination durch eine Elektrolyse, bei der das Rohsilber als Anode geschaltet wird. Die Elektrolytlösung ist eine angesäuerte Silbernitratlösung. 2.1 Stellen Sie in einer beschrifteten Skizze dar, wie eine Versuchsanordnung für die Silberraffination aufgebaut sein könnte! 2.2 Erläutern und begründen Sie die elektrochemischen Vorgänge, die für die Trennung der Metalle wichtig sind! 6 BE 3. Mit Hilfe des Löslichkeitsproduktes können Konzentrationen berechnet werden. 11 BE 3.1 Definieren Sie den Begriff Löslichkeitsprodukt! Diskutieren Sie die Temperaturabhängigkeit des Löslichkeitsproduktes! 3.2 Berechnen Sie die Konzentration der SilberIonen, wenn eine Spatelspitze Silberchlorid in wenig Wasser aufgeschlämmt wurde! 3.3 Eine Lösung enthält IodidIonen und BromidIonen c(i ) = c(br ) = 0,1 mol l Geben Sie an, welches Silbersalz zuerst ausfällt, wenn tropfenweise Silbernitratlösung (1 BE) dazu gegeben wird! Begründen Sie Ihre Aussage! Wie hoch muss die Konzentration der SilberIonen sein, damit Silberbromid ausfällt? Wie hoch ist dann die Konzentration der IodidIonen in der Lösung? 4. Experiment: Sie erhalten 3 Lösungen mit Chlorid, Bromid oder IodidIonen. Identifizieren Sie die 3 Lösungen anhand der SilberhalogenidNiederschläge! Untersuchen Sie die Löslichkeit der Niederschläge in AmmoniakLösung und in NatriumthiosulfatLösung (Na 2 S 2 O 3 )! 4.1 Führen Sie die Experimente durch! Protokollieren Sie die Experimente! Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen! Hinweis: In den KomplexIonen hat Silber die Koordinationszahl Schlussfolgern Sie aus Ihren Beobachtungen, wie man die einzelnen Halogenid Ionen eindeutig nachweisen kann! 11 BE (10BE) (1 BE) 5. Komplexverbindungen spielen in Natur und Technik eine bedeutende Rolle. 7 BE 5.1 Beschreiben Sie am Beispiel des TetraamminzinkIons den Aufbau von Komplexionen! Nutzen Sie dabei die Modellvorstellung über koordinative Atombindungen! 5.2 Entscheiden Sie, ob am Zentralion Edelgaskonfiguration erreicht wird! (1 BE) Begründen Sie Ihre Entscheidung! 5.3 Erläutern Sie an 2 Beispielen die Bedeutung von Komplexverbindungen in der Natur und/oder in der Technik!

5 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 6 Standardelektrodenpotentiale Element/Verbindung oxidierte Form I reduzierte Form E in V Blei Pb 2+ (aq) + 2 e I Pb (s) 0,13 PbO 2(s) + 4 H + (aq) + 2 e I Pb 2+ (aq) + 4 H 2 O (l) 1,46 Chlor Cl 2(g) + 2 e I 2 Cl (aq) 1,36 Eisen Fe 2+ (aq) + 2 e I Fe (s) 0,41 Fe 3+ (aq) + e I Fe 2+ (aq) 0,77 Gold Au 3+ (aq) + 3 e I Au (s) 1,41 Kupfer Cu 2+ (aq) + 2 e I Cu (s) 0,35 Magnesium Mg 2+ (aq) + 2 e I Mg (s) 2,36 Mangan MnO 4 (aq) + 8 H + (aq) + 5 e I Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O (l) 1,51 Natrium Na + (aq) + e I Na (s) 2,71 Nickel Ni 2+ (aq) + 2 e I Ni (s) 0,23 Sauerstoff O 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 4 e I 4 OH (aq) 0,40 O 2 (g) + 4 H + (aq) + 4 e I 2 H 2 O (l) 1,23 Silber Ag + (aq) + e I Ag (s) 0,80 Stickstoff NO 3 (aq) + 4 H + (aq) + 3 e I NO (g) + 2 H 2 O (l) 0,96 Wasserstoff 2 H + (aq) + 2 e I H 2(g) 0,00 2 H 2 O (l) + 2 e I H 2(g) + 2 OH (aq) 0,83 Zink Zn 2+ (aq) + 2 e I Zn (s) 0,76 Hinweis: Die Elektrodenpotentiale sind alphabetisch nach Elementen geordnet. 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 Ammoniak NH 3 g Chlor Cl 2 g Chlorwasserstoff HCl g Distickstofftetraoxid N 2 O 4 g Ethanol C 2 H 5 OH g HydroniumIonen H 3 O + aq HydroxidIonen OH aq Kohlendioxid CO 2 g Kohlenmonoxid CO g Methan CH 4 g Methanol CH 3 OH g Nonan C 9 H 20 l Salpetersäure HNO 3 l Sauerstoff O 2 g Schwefeldioxid SO 2 g Schwefeltrioxid SO 3 g Stickstoffdioxid NO 2 g Wasser H 2 O g Wasser H 2 O l Wasserstoff H 2 g WasserstoffIonen H + aq 0 0

6 Abitur 2002 Chemie Gk Seite 7 Säurekonstanten und Basekonstanten bei 22 C Formel der Säure Säurekonstante 1 K S in mol l Formel der Base Basekonstante 1 K B inmol l HCl 1, O 2 1, H 2 SO 4 1, NH 2 1, H 3 O + 5, OH 5, HNO 3 2, PO 4 4, HSO 4 1, CO 3 2, H 3 PO 4 7, NH 3 1, CH 3 COOH 1, HPO 4 1, H 2 CO 3 3, HCO 3 3, H 2 PO 4 6, CH 3 COO 5, NH 4 5, H 2 PO 4 1, HCO 3 4, SO 4 8, HPO 4 2, H 2 O 1, H 2 O 1, Cl 1, Löslichkeitsprodukte bei 25 C Name Formel Zahlenwert Einheit Bariumcarbonat BaCO mol 2 l 2 Bariumsulfat BaSO mol 2 l 2 Calciumphosphat Ca 3 (PO 4 ) mol 5 l 5 Calciumsulfat CaSO mol 2 l 2 Eisen(II)sulfid FeS mol 2 l 2 Kupfer(II)sulfid CuS mol 2 l 2 Magnesiumhydroxid Mg(OH) mol 3 l 3 Silberbromid AgBr mol 2 l 2 Silberchlorid AgCl mol 2 l 2 Silberiodid AgI mol 2 l 2 Normbedingungen: T n = 273 K; p n = 101,3 kpa Faradaysches Gesetz: FaradayKonstante: I t = n F z 4 F = 9,65 10 A s mol 1