Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main Institut für Pharmazeutische Chemie

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1 Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main Institut für Pharmazeutische Chemie Name: Matrikelnummer: Beurteilung: / Zwischenklausur zum Praktikum QUALITATIVE ANORGANISCHE ANALYSE Termin: 3. Mai 2004 Beantworten Sie die Fragen bitte präzise, vollständig und kurz. Achten Sie hierbei auf das Wesentliche. Begründen Sie Ihre Antworten und geben Sie, wenn möglich stets Reaktionsgleichungen und/oder Formeln an. Schreiben Sie bitte deutlich, leserlich und übersichtlich. Maximal erreichbare Punktezahl: 62 Zum Bestehen erforderliche Punktezahl: Teilgebiet I: 25 Teilgebiet II: 6 Teilgebiet I 1. Eine alkalische, wässrige Probelösung enthalte die Kationen Kalium, Strontium, Magnesium, Barium und Calcium. Bei der Umsetzung mit Natriumcarbonat kommt es zur Niederschlagsbildung. Welche Niederschläge haben sich gebildet? 2. Der Nachweis von Calcium mittels GBHA wird von Barium und Strontium gestört. Wie kann diese Störung beseitigt werden, ohne dass ein Trennungsgang gekocht wird. Erklären Sie kurz! 3. Welche Kationen werden zur Ammoniumsulfid-Gruppe gezählt? (1 Punkt) 4. Eine neutrale, wässrige Probelösung, die die Erdalkalie-Kationen enthält, wird mit Natronlauge versetzt. Dabei fällt ein weißer Niederschlag aus. Dieser Niederschlag löst sich nach Zugabe entsprechender Mengen Ammoniumchlorid auf. Um welchen Niederschlag handelt es sich? (1 Punkt)

2 5. Um die Kationen der löslichen Gruppe nachweisen zu können muss unter Umständen Sulfat abgetrennt werden. Beschreiben Sie diesen Vorgang kurz! (Reaktionsgleichungen!) 6. Der Kaliumnachweis mit Perchlorsäure wird durch Anwesenheit bestimmter Kationen gestört. Welche Kationen stören den Nachweis? 7. Nennen Sie zwei Möglichkeiten des Nitratnachweises. Geben Sie, wenn möglich, die entsprechenden Reaktionsgleichungen an! 8. Ordnen Sie die Erdalkalicarbonate (ohne Radium und Beryllium) nach steigender Löslichkeit in Wasser. 9. Laut Beschriftung soll der Inhalt eines Gefäßes Lithiumchlorid sein. Geben Sie die Löslichkeit der Verbindung an. Wie identifizieren Sie Lithium und Chlorid aus dieser Verbindung? Geben Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen an! 10. Welche der folgenden Aussagen über das analytische Verhalten von Natrium trifft nicht zu? A) Eine alkalische Lösung von K[Sb(OH) 6 ] bildet, mit Na + versetzt, einen weißen Niederschlag. B) Natrium kann als Ammoniumnatriumphosphat nachgewiesen werden. C) Natriumverbindungen verursachen eine gelbe Flammenfärbung. D) Natriumperchlorat ist leichter löslich als Kaliumperchlorat. E) Natriumchlorid ist in Ethanol schwerer löslich als Lithiumchlorid.

3 11. Welche der folgenden Anionen ergeben in verdünnter salzsaurer Lösung schwerlösliche Bariumsalze? 1) C 2 O 4 2-2) SO 4 2-3) PO 4 3-4) CO 3 2- A) nur 1 ist richtig B) nur 2 ist richtig C) nur 2 und 3 sind richtig D) nur 2, 3 und 4 sind richtig E) alle sind richtig 12. Welche Aussagen treffen zu? Der Nachweis von Ba 2+ als BaCrO 4 neben Sr 2+ wird in essigsaurer, acetatgepufferter Lösung durchgeführt, weil 1) in salzsaurer Lösung die CrO 4 2- Konzentration so gering ist, dass BaCrO 4 und SrCrO 4 nicht ausfallen. 2) in alkalischer Lösung die CrO 4 2- Konzentration zur Fällung von BaCrO 4 nicht ausreichend hoch ist. 3) in essigsaurer, acetatgepufferter Lösung die CrO 4 2- Konzentration zur Fällung von BaCrO 4 ausreichend hoch, zur Fällung von SrCrO 4 zu gering ist 4) in salzsaurer Lösung die CrO 4 2- Ionen so weitgehend in Cr 2 O 7 2- Ionen überführt worden sind, dass die CrO 4 2- Konzentration zur Fällung von BaCrO 4 nicht ausreicht. A) nur 1 und 2 sind richtig B) nur 2 und 3 sind richtig C) nur 2 und 4 sind richtig D) nur 3 und 4 sind richtig E) nur 1, 3 und 4 sind richtig 13. Welche Aussage trifft nicht zu? Mit folgenden Reagenzien können jeweils bestimmte Gruppen von Ionen bei der qualitativen Analyse nachgewiesen oder abgetrennt werden: (A) (B) (C) (D) (E) Schwefelwasserstoff verd. Salzsäure Iod-Lösung verd. Salpetersäure Silbernitrat-Lösung 14. Welche Aussage trifft nicht zu? Folgende Kationen bilden in 1 M-salzsaurer Lösung beim Einleiten von Schwefelwasserstoff ein schwerlösliches Sulfid: A) Hg 2+ B) Pb 2+ C) Cu 2+ D) Sn 2+ E) Zn 2+

4 15. Welche Aussage trifft nicht zu? (A) (B) (C) (D) (E) Im dynamischen Gleichgewicht sind in einem geschlossenen System die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion gleich groß. Die Gleichgewichtslage lässt sich durch einen Katalysator verändern. Die Gleichgewichtslage lässt sich durch die Änderung der Konzentration eines der Reaktionspartner verändern. Die Gleichgewichtslage lässt sich durch Energiezufuhr verändern. Die Gleichgewichtslage lässt sich mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes beschreiben. 16. In einer sauren Lösung wird Manganat durch Wasserstoffperoxid reduziert, dabei entsteht u.a. elementarer Sauerstoff. Formulieren Sie die stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichung und geben Sie bitte die Oxidationszahlen an. 17. Welches der folgenden Moleküle bzw. Teilchen ist Brönsted-Säure, Brönsted- Base und Lewis-Säure zugleich? (A) HClO 4 (B) AlCl 3 (C) F - (D) H 3 O + (E) H 2 O 18. Welche der folgenden schematisiert dargestellten Dissoziationsreaktionen können als Redoxvorgänge aufgefaßt werden? (1) MnCl 4 -> MnCl 2 + Cl 2 (2) CaCO 3 -> CaO + CO 2 (3) CH 3? C? CH 2? C CH 3? C? CH 3 + CO 2 O (4) H 2 SO 3 -> H 2 O + SO 2 O OH O (A) nur 1 ist richtig (B) nur 1 und 3 sind richtig (C) nur 2 und 4 sind richtig (D) nur 1, 2 und 3 sind richtig (E) nur 2, 3 und 4 sind richtig

5 19. Beim Erwärmen von einer wässrigen Lösung einer hypochlorigen Säure entstehen Salzsäure und Chlorsäure. Formulieren Sie die entsprechende Reaktionsgleichung. 20. Welche der folgenden Stoffe können gasförmige Giftstoffe freisetzen 1) Arsenverbindungen 2) Quecksilberverbindungen 3) Thioacetamid 4) Salpetersäure conc. 5) Sulfide A) nur 1 B) nur 5 C) 1 und 2 D) 1,2 und 4 E) alle 21. Organische Lösungsmittel müssen im Abzug gehandhabt werden. Geben Sie dafür eine Begründung (2 Gründe ). Was müssen Sie außerdem beim Umgang beachten? 22. Welche der folgenden Elemente gehören zu der Kohlenstoffgruppe? (1) Aluminium (2) Silicium (3) Blei (4) Gallium (5) Zinn (A) nur 1 ist richtig (B) nur 3 ist richtig (C) nur 3 und 5 sind richtig (D) nur 2, 3 und 5 sind richtig (E) nur 3, 4 und 5 sind richtig 23. Wieviele Elektronen mit der Hauptquantenzahl 4 können maximal in einem Atom enthalten sein? (A) 10 (B) 16 (C) 18 (D) 32 (E) 36

6 24. Ordnen Sie bitte den in Liste 1 aufgeführten Molekülen die jeweils zutreffende räumliche Anordnung der Atome aus Liste 2 zu. Liste 1 Liste 2 (1) PF 5 (A) Oktaeder (2) ClF 3 (B) Gewinkelt (3) SF 6 (C) Trigonal pyramidal (4) H 2 O (D) T-förmig (E) Tetraedrisch 25. Bei welchen Elementpaaren handelt es sich um Inversionen? (1) F / Ne (2) Li / Be (3) Ar / K (4) Te / I (5) Co / Ni (A) nur 1 ist richtig (B) nur 3 ist richtig (C) nur 3 und 5 sind richtig (D) nur 2, 3 und 5 sind richtig (E) nur 3, 4 und 5 sind richtig 26. Welche der folgenden Ionen besitzen im Grundzustand die Elektronenkonfiguration 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3p 6? (1) S 2- (2) Na + (3) K + (4) Ca 2+ (5) Mg 2+ (A) nur 1,2 und 4 sind richtig (B) nur 1, 2 und 5 sind richtig (C) nur 1, 3 und 4 sind richtig (D) nur 1, 3 und 5 sind richtig (E) nur 2, 3, 4 und 5 sind richtig

7 Teilgebiet II Geben Sie den vollständigen Rechengang zur Lösung der Aufgaben an. Vergessen Sie nicht auf die Angabe der Einheiten. Ergebnisse werden sonst nicht gewertet. 1.) Sie mischen 200 ml einer 0,5 molaren mit 300 ml einer 0,2 molaren Schwefelsäure. Das erhaltene Gemisch hat eine Dichte von 1,02 kg/dm 3. a) Berechnen Sie den Massenanteil der Lösung! b) Wieviel Gramm Wasser muß man entfernen, um eine 10%ige H 2 SO 4 -Lösung zu erhalten? [M(H 2 SO 4 ) = 98,0 g/mol] (3 Punkte)

8 2.) 25ml einer Na 2 SO 4 -Lösung mit der Massenkonzentration? 1 = 0,1 g/ml werden mit 75ml einer Na 2 SO 4 -Lösung (? 2 = 2 mg/ml) vereint. 10ml dieser Mischung werden mit 10ml einer Bariumchlorid-Lösung mit c=0,5?mol/ml gemischt. Kommt es zur Fällung von Bariumsulfat? K L (BaSO 4 ) = 1,8*10-10 (mol/l) 2, M(Na 2 SO 4 )=142,04 g/mol, M(BaCl 2 )=208,24 g/mol,?(h 2 O)=1,00 g/ml (3 Punkte)

9 3.) Von einer Bleinitrat-Lösung mit c=3*10-4 mol/l sollen 25ml mit je 25ml einer wässrigen Lösung von a) Natriumiodid und b) Na 2 SO 4 versetzt werden. Welche Konzentrationen der Anionen müßten in den Lösungen a) und b) jeweils vorliegen, damit es zur Fällung kommt? K L (PbI 2 ) = 1,4*10-9 (mol/l) 3, K L (PbSO 4 ) = 1,06*10-8 (mol/l) 2 (3 Punkte)

10 4.) Zu einer unbekannten Menge Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7 wird NaCl im Überschuß gegeben. Man übergießt das Gemisch mit konzentrierter Schwefelsäure H 2 SO 4, wobei sich rotbraunes, gasförmiges Chromylchlorid CrO 2 Cl 2 bildet (Reaktionsgleichung I). Das Gas wird in verdünnter Natronlauge NaOH aufgefangen. Dabei reagiert CrO 2 Cl 2 zum Chromation CrO 4 2-, das die Natronlaugelösung gelb färbt (Reaktionsgleichung II). Die Chloridionen Cl - und die Chromationen werden mit Silbernitrat AgNO 3 gefällt (Reaktionsgleichung III). Für die vollständige Fällung benötigt man 1 ml einer Silbernitratlösung mit der Massenkonzentration 10,194 g/ml. a) Handelt es sich bei den Reaktionsgleichungen I und II um Redoxreaktionen? Begründen Sie bitte kurz! b) Wieviel Gramm K 2 Cr 2 O 7 hat der Reaktionsansatz enthalten, wenn man 20 % des Chromylchlorids bei der Überführung in die Natronlauge verliert? [M(AgNO 3 ) = 169,9 g/mol; M(K 2 Cr 2 O 7 ) = 294,2 g/mol] I. K 2 Cr 2 O NaCl + 3 H 2 SO 4? 2 CrO 2 Cl 2 + K 2 SO Na 2 SO H 2 O II. 2 CrO 2 Cl OH -? 2 CrO Cl H 2 O III. 8 AgNO CrO Cl -? 2 Ag 2 CrO AgCl + 8 NO 3 - Alles Gute! (3 Punkte)