Probeklausur zur Vorlesung Chemie für Physiker, Werksto wissenschaftler und Geographen WS 2003/2004

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1 Probeklausur zur Vorlesung Chemie für Physiker, Werksto wissenschaftler und Geographen WS 2003/2004 PD Dr. Guido Kreiner Anorganische Chemie Zusammenfassung Klausurtermin: 23. Februar, 2004, 7:30 Uhr bis 10:50 Uhr Ort: FOE/ANOR/E Fritz-Foerster-Bau, Mommsenstr. 6 Beginn: 7:30 Uhr, Abgabe spätestens 10:30 (180 Minuten) Erlaubt sind nur folgende Hilfsmittel: Klausurvorlage, Kugelschreiber (keine rote Tinte), einfacher Taschenrechner, beigefügtes Periodensystem. Name Matrikel-Nr U nterschrif t Gesamtpunktzahl: 1

2 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Was ist ein Reinsto (auch reine Sto e)? 2 P 2. Was ist eine Emulsion? 2 P 3. Um welchen Faktor ist ein Atom ungefähr größer als ein Atomkern? 2 P 4. Was ist Tritium? 2 P 5. Vervollständigen Sie die folgende Gleichung indem Sie für die Platzhalter () 2 P die richtigen Zahlen eintragen. Be + 4 He! 12 C + 1 0n

3 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Welche Werte durchläuft die Nebenquantenzahl l für die Hauptquantenzahl 2 P n = 3? 7. Skizzieren Sie die Gestalt eines p-orbitals mit Angabe der Phase. 2 P 8. Skizzieren Sie die Elektronenkon guration des Sticksto s im Kästchenschema. 2 P 9. Mit wieviel Elektronen können die 3d-Orbitale insgesamt besetzen? 2 P 10. Notieren Sie die Elektronenkon guration von Mangan (z.b. Fluor: [He]2s 2 2p 5 ). 2 P 11. Notieren Sie die Valenzelektronenkon guration der Pentele. 2 P

4 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Wie großist die Ionisierungsenergie für Wassersto in Elektronenvolt? 2 P 13. Ordnen Sie die Elemente Ar, Mg, Cs, He nach steigender Ionisierungsenergie 2 P I Ordnen Sie die Elemente K, Li, Cs, Rb, Na nach steigendem Atomradius. 2 P 15. Nennen Sie alle Hauptbindungsarten. 2 P 16. Was ist ein Inselsilicat? 2 P

5 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Welche Koordinationszahl besitzt Na + in der Natriumchlorid-Struktur? 2 P 18. Ist heiße konzentrierte Salpetersäure ein Oxidations- oder Reduktionsmittel? 2 P 19. Ist weißer oder roter Phosphor reaktiver? 2 P 20. Welche Verbindung bildet sich beim Einleiten von gasförmigen SO 3 in konzen- 2 P trierte Schwefelsäure? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung. 21. Bestimmen Sie die Oxidationszahlen der Atome in den folgenden Verbindun- 4 P gen/anionen.

6 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Mg 3 N 2 B(OH) 4 HCOOH (CN) 2 H 2 SO 3 H 2 SO Wie ist das Zentralatom der folgenden Verbindungen/Anionen hybridisiert. 4 P BCl 3 NH 3 CO 2 3 HNO 3 CH Skizzieren Sie die Valenzstrichformel für NO 2. Berücksichtigen Sie mesomere 4 P Grenzformeln. 24. Welche Werte besitzen x und y in der Summenformel der Borsäure H x BO y? 4 P 25. Welche Molekülgestalt ist nach der VSEPR-Therorie für AsF 5 zu erwarten. 4 P

7 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Formulieren Sie die Reaktionsgleichung des Boudouard-Gleichgewichts. 4 P 27. Berechnen Sie die Konzentration an H 3 O + bei einem ph-wert von 13; 5. 4 P 28. Formulieren Sie für die folgende Redoxreaktion beide Teilgleichungen der Oxi- 4 P dation und Reduktion: Bleidioxid oxidiert Mangan(II)-Ionen im Sauren zu Permanganat(VII)-Anionen und wird zu Blei(II)-Ionen reduziert.

8 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Formulieren Sie für die folgende Redoxreaktion die Reaktionsgleichung: Chlor- 4 P kalk (Ca(OCl)Cl) reagiert mit Salzsäure. 30. Formuieren Sie die Reaktionsgleichung für die Disproportionierung des H 2 O 2. 4 P

9 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Berechnen Sie die Dichte von üssigen D 2 O unter der Annahme, dass 1 Liter 8 P D 2 O und 1 Liter H 2 O gleichviele Moleküle enthalten. Dichte von H 2 O: 1000 g l Molmasse von H 2 O: 18 g mol Molmasse von D 2 O: p = 1 atm 1 1

10 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Ein Gramm (1 g) des Minerals Bleiglanz (P bs), wurde aus einem Uranerz 8 P gewonnen. Bleiglanz ist das wichtigste Erz des Bleis und dient zur großtechnischen Produktion von Blei. Nach der Reduktion des P bs wurden 0; 8654 g Bleimetall gewonnen. Berechnen Sie die relative Atommasse des Uranbleis (Isotopen reines 207 P b) Angaben: Relative Atommasse: S = 32; 066

11 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Eine anorganische Verbindung enthält 26,6 Gew-% Kalium, 35,4 Gew-% Chrom 8 P und 38,0 Gew-% Sauersto. Wie lautet die Summenformel der Verbindung unter der Vorgabe, dass der stöchiometrische Index von Chrom in der Summenformel 2 ist? Angaben: Relative Atommassen: K = 39; Cr = 52; O = 16.

12 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Eine wäßerige Lösung aus 20 mg NaOH-Plätzchen neutralisiert 100 ml einer 8 P Schwefelsäure. Welche Molarität hat die Schwefelsäure und wieviel mg Schwefelsäure sind in 100 ml enthalten? Angaben: Relative Atommassen: Na = 23; H = 1; O = 16; S = 32

13 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Bei 986 C sind Kohlendioxid und Wassersto im chemischen Gleichgewicht 8 P mit Kohlendioxid und Wasser CO 2 (g) + H 2 (g) CO(g) + H 2 O(g) Ausgehend von 49; 3 mol CO 2 und 50; 7 mol H 2 ndet man nach der Gleichgewichtseinstellung 21; 4 mol CO 2, 22; 8 mol H 2, 27; 9 mol CO und 27; 9 mol H 2 O. (a) Formulieren Sie das Massenwirkungsgesetz der Reaktion. (b) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante K x der Reaktion (c) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonzentration (Molenbrüche, x i ) aller Spezies ausgehend von x CO2 = 0; 6 und x H2 = 0; 4.

14 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Gegeben sind die Redoxpaare Fe/Fe 2+ mit " o = 0; 44 V und Co/Co 2+ mit 8 P " o = 0; 28 V. (a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für eine galvanische Kette. (b) Berechen Sie das Standardzellpotential E o der Kette. (c) Formulieren Sie die Nernst-Gleichung der Kette und berechnen Sie die Zellspannung für c(co 2+ ) = 0; 5 mol l 1 und c(f e 2+ 1 ) = 1 mol l (d) Berechnen Sie das Verhältnis c(f e 2+ )=c(co 2+ ) wenn die Reaktion im chemischen Gleichgewicht ist.

15 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Gegeben ist das ideale Gasgesetz pv = nrt 8 P (a) Leiten Sie aus dem idealen Gasgesetz einen Zusammenhang zwischen der Dichte und der Molmasse M ab (b) Berechnen Sie die Dichte in g l 1 von Sauersto und Sticksto bei 0 C und p = 1 atm mit Hilfe dieser Näherung (c) Berechnen Sie die Dichte in g l 1 von Luft in Näherung als Sauersto /Sticksto Gemisch bei 0 C und p = 1 atm (d) Warum steigt Wasserdampf in Luft auf? Angaben: R = 0; l atm K 1 mol 1 ; M(N 2 ) = 28 g mol 32 g mol 1 1 M(H 2 O) = 18 g mol 1 ; M(O 2 ) =

16 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Berechnen Sie H298 o für die folgende Reaktion (1): 8 P C 2 H 4 (g) + H 2 O(l)! C 2 H 5 OH(l) (1) Angaben: C 2 H 5 OH(l)+3O 2 (g)! 2CO 2 (g)+3h 2 O(l) H o 298 = 1367 kj mol C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g)! 2CO 2 (g) + 2H 2 O(l) H o 298 = 1411 kj mol 1 1 (2) (3)

17 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Gegeben sei die folgende Reaktion (1): 8 P C(s) + CO 2 (g) 2CO(g) (1) (a) Leiten Sie eine Gleichung für den Partialdruck des CO(g) als Funktion des Gesamtdrucks p ab (b) Berechnen Sie für den Gesamtdruck p = 1 bar und p = 10 bar die Partialdrücke von CO(g) und CO 2 (g) in bar. Angaben: K p (700 C) = 0; 81 bar

18 Physiker, Werksto wissenschaftler, Geographen WS2003/ Berechnen Sie die Löslichkeit in mg von CaF 2 (s) in 10 l Wasser. 8 P Angaben: K L = mol l 1 3, M(CaF2 ) = 78 g mol 1

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