Klausur zur Vorlesung "Grundzüge der Chemie" für Studierende des Maschinenbaus BITTE AUSFÜLLEN BITTE HALTEN SIE IHREN STUDENTAUSWEIS BEREIT

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1 1 PUNKTZAL NTE Klausur zur Vorlesung "Grundzüge der hemie" für Studierende des Maschinenbaus Termin: 17. Juni 2003 rt: Z 10 Zeit: Uhr Dauer: 120 Minuten BITTE AUSFÜLLEN BITTE ALTEN SIE IREN STUDENTAUSWEIS BEREIT Matr.-Nr. Name: Vorname: Bei den Rechenaufgaben sind die verwendeten Formeln, Ansätze und die wesentlichen Zwischenergebnisse aufzuschreiben. Die erreichbare Punktzahl ist in eckigen Klammern angegeben. (Gesamtpunktzahl: 96; zum Bestehen der Klausur benötigte Punktzahl: 40) AUFGABE PUNKTZAL Anmerkung Σ

2 2 1. Wieviel Protonen, Neutronen und Elektronen sowie Valenzelektronen weist ein Atom des Barium- Isotops 137 Ba auf? [4] 56 Protonen 56 Elektronen 81 Neutronen 2 Valenzelektronen 2. Eine Analyse einer Substanz, die aus den Elementen alcium, Kohlenstoff und Sauerstoff aufgebaut ist, ergab die folgenden Massenprozente: 40,04 % a und 12,00 %. Ermitteln Sie die Substanzformel! [7] a 3 3. Berechnen Sie die molare Masse folgender Verbindungen: 4, S 2, al 2 und us 4! [8] 4 : 16,04 g/mol S 2 : 64,07 g/mol al 2 : 110,98 g/mol us 4 : 159,61 g/mol

3 4. Geben Sie für die folgenden Moleküle und Ionen Valenzstrichformeln an. a) Geben Sie alle gebundenen und freien Elektronenpaare, ggf. Formalladungen und ggf. mesomere Grenzstrukturen an [7] 3 2, 2 2, l 2, N 3 -, 3, 3 2-, 2 l l + N + N + N

4 4 b) Geben Sie für die folgenden Moleküle Valenzstrichformeln an. Geben Sie alle gebundenen und freien Elektronenpaare und ggf. Formalladungen an. 6 6 (Benzol), 4 10 (Butan), 3 6 (Propen). [6] 5. a) Zur erstellung von Wasserstoff für die Brennstoffzelle wird Methanol mit Wasser katalytisch umgesetzt: 3 (g) + 2 (g) 2 (g) (g) = +50,7 kj/mol. Wie groß ist der -Wert, um 1 kg 2 (g) zu erhalten? Muss Wärme zugeführt werden oder wird sie frei? [4] 1 kg 2 entspricht 496,08 mol; zur Entstehung von 3 Mol 2 müssen = +50,7 kj zugeführt werden. Daher müssen zur Produktion von 496,08 mol (496,08/3)*50,7 = 8383,8 kj zugeführt werden. b) Ist die Wärmemenge größer, kleiner oder bleibt sie gleich, falls die Umsetzung ohne Katalysator durchgeführt wird? [1] gleich, der Katalysator erhöht nur die Reaktionsgeschwindigkeit.

5 c) Welche Wärmemenge wird freigesetzt, wenn 1 kg Wasserstoff verbrennt. [4] (g) + 2 (g) 2 2 (l) = -572,04 kj/mol 1 kg 2 entspricht 496,08 mol Bei der Verbrennung von 2 mol 2 werden 572,02 kj frei; daher werden bei der Verbrennung von 496,08 mol 2 (496,02/2)* = ,8 kj frei. 6. Geben Sie die Elektronenkonfiguration eines Stickstoffatoms an. [2] 1s 2 2s 2 2p 3 7. Wie viel Gramm Gips lösen sich in 200 ml Wasser (K L (as 4 ) = 6, mol 2 /L 2 )? [7] c(a 2+ ) = c(s 4 2- ) = (6, ) 1/2 = 7, mol/l; M(aS 4 ) = g/mol; d.h. 7, mol/l entsprechen 1,06 g as 4 / Liter bzw. 0,212 g in 200 ml.

6 8. Magnesium reagiert mit Sauerstoff spontan unter Normalbedingungen. a) Geben Sie die stöchiometrisch richtige Redoxgleichung an. [2] 6 2 Mg Mg b) Geben Sie die Änderung der xidationszahlen/stufen für die beteiligten Redoxpartner an. Welches Element ist xidationsmittel, welches Reduktionsmittel [3] 2 (0) 2 (-II) xidationsmittel Mg (0) Mg (+II) Reduktionsmittel c) Benennen Sie xidations- und Reduktionsmittel in folgender Reaktion: [2] 2 S S 3 Geben Sie die Änderung der xidationszahlen/stufen für die beteiligten Redoxpartner an. S (+IV) 2 S (+VI) 3 Reduktionsmittel 2 (0) 2 (-II) xidationsmittel

7 9. Stellen Sie die folgenden Redoxgleichungen stöchiometrisch richtig. 7 a) W W [4] b) 2 Mn l - 2 Mn l [4] (am besten zunächst die Teilgleichungen aufstellen) c) Si Si + 2 [4] 10. Geben Sie die xidationszahlen aller Elemente in folgenden Verbindungen an: [8] Zn +II l -I 2, Fe +III 2 -II 3, N +V -II 3 -, +IV -II 3 2-

8 8 11. Berechnen Sie die p-werte der folgenden Lösungen. Vernachlässigen Sie Volumeneffekte und geben Sie die Ergebnisse auf eine Nachkommastelle an. a) 50 ml einer wässrigen Lösung, die 1,00 g Na enthält. [4] p = 13,7 b) 250 ml einer wässrigen Lösung, die 0,05 mol Essigsäure enthält sowie 0,05 mol Natriumacetat (pks = 4,75). [4] enderson-asselbach Gleichung (Pufferlösung): p = pks + log ([Ac - ]/[Ac]) = pks = 4,75 c) Wie groß sind c( + ) (Konzentration der + -Ionen) und c( - ) (Konzentration der - -Ionen) bei p = 9? [2] c( + ) = 10-9 mol/l; c( - ) = 10-5 mol/l

9 9 12. Beantworten Sie kurz die folgenden Fragen. a) Wie heißen die drei Arten der chemischen Bindung? [1] ionisch, kovalent, metallisch b) Welche der folgenden Bindung ist stärker polar: - oder -S? [1] - c) Welches Element ist elektronegativer, Fluor oder hlor? [1] Fluor d) Ist alcium ein Metall? [1] ja e) Was versteht man unter einem Ion? [2] Ein geladenes Atom oder Molekül. f) Zeichnen Sie die Valenzstrichformel eines Alkohols. [1] z.b. Ethanol:

10 10 g) Welche Summenformel hat Bariumnitrat? [1] Ba(N 3 ) 2 h) Nennen Sie ein xid, das, in Wasser gelöst, eine starke Base ergibt. [1] Na 2, a etc. allgemein Alkali- und Erdalkalimetalloxide.