Übungen Stoffchemie WIW: Aufg. 1-31

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1 Übungen Stoffchemie WIW: Aufg Welche Auffälligkeiten bemerken Sie bei der Betrachtung der Eigenschaften der Halogene? 2. Nennen Sie je eine (Laboratoriums-) Methode zur Herstellung der Halogene 3. Nennen Sie Methoden zur Herstellung wasserfreier Halogenide 4. Wie reagieren die Halogene in a) H 2 O b) Laugen 5. Welche Oxidationsstufen werden mit den jeweiligen Komponenten erreicht: a) W und Cl b) Re und F c) V und Cl d) V und F e) Pt und F f) Pt und Cl 6. Nennen Sia die Ihnen bekannten Interhalogenverbindungen 7. Welche der Halogenwasserstoffsäuren ist die stärkste? 8. Was versteht man unter sauren Salzen (Beispiel)? 9. Nennen Sie Darstellungsmöglichkeiten für die Halogenwasserstoffverbindungen 10. Nennen Sie die stabilen Oxide des Chlors und beschreiben Sie, falls gegeben, wie man daraus die Säuren gewinnen könnte. 11. Geben Sie drei Beispiele für Pseudohalogene 12. Geben Sie für jedes der Beispiele aus 11. eine typische Reaktion an, die die Verbindung als Pseudohalogen qualifiziert. Bitte unterschiedliche Reaktionen! 13. Welche Anomalität ist bei der Zusammenstellung der physikalischen Eigenschaften der Elemente der 6. Hauptgruppe besonders auffällig? 14. Beschreiben Sie die Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft a) technisch b) im Labormaßstab 15. Beschreiben Sie die Gewinnung von Ozon 16. Wodurch wird das sog. Ozonloch hervorgerufen? 17. Nennen Sie die Oxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und ihre Strukturen 18. Nennen Sie drei Strukturbeispiele für andere Metalloxide, 19. Welches sind die wichtigsten Ressourcen für Schwefel? 20. Wie wird Schwefel technisch gewonnen 21. In welchen Modifikationen / allotropen Formen tritt Schwefel auf? 22. Beschreiben und begründen Sie detailliert das Verhalten von Schwefel beim Erhitzen auf oberhalb 450 C

2 23. H 2 O ist ganz offensichtlich eine exotherme Verbindung. Wie steht es mit den restlichen Chalkogenwasserstoffen? 24. Beschreiben Sie mittels einer Skizze den "Kippschen Apparat". 25. Welche andren Methoden zur Gewinnung von Schwefelwasserstoff kennen Sie (Reaktionsgleichungen)? 26. Geben Sie die Struktur von H 2 O 2 wieder und nennen Sie eine Darstellungsmethode. 27. Nennen Sie sechs existente Halogenide des Schwefels und ihre Struktur. 28. Beschreiben Sie die großtechnische Herstellung der Schwefelsäure mit Hilfe einer Skizze, den elementaren Reaktionsgleichungen und den wichtigsten Stichworten. 29. Welche weiteren Säuren des Schwefels in der Oxidationsstufe +VI kennen Sie? 30. Nennen Sie zu den anderen Oxidationsstufen je eine Säure, so sie denn existiert. 31. Nennen Sie die 4 wichtigsten Oxidhalogenide des Schwefels und stellen Sie eine Reaktionsgleichung für die Reaktion mit Wasser auf.

3 Übungen Stoffchemie WIW: Aufg Die N N Bindungsenergie beträgt ungefähr 300, 500, 700, 1000, 1300 kj / Mol. (Bitte ankreuzen) 33. Nennen Sie die Oxidationsstufen des Stickstoffs mit jeweils wenigstens einem Beispiel. 34. Was versteht man unter "salzartigen Nitriden" und wie reagieren diese mit Wasser (beispilehaft eine Reaktion angeben). 35. Schreiben Sie eine Reaktion eines Nitrids der Elemente P, S oder C mit starken Basen auf. 36. Kennen Sie Beispile, in denen N 3- als Ligand in Übergangsmetallen vorliegt? 37. Welche Strukturen besitzen die Nitride von B, Al, Ga, In? Nennen Sie zwei typische Eigenschaften dieser Stoffgruppe. 38. Beschreiben Sie die Positionierung des N Atoms in der Verbindung Ta 2 N. 39. Nennen Sie neben dem Hydrazin drei weitere Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs. 40. Stellen Sie eine Reaktionsgleichung für die Reaktion von NH 3 mit Nitriten auf. 41. Welche Rolle spielt Aceton in der (modernen) Herstellung des Hydrazins? 42. Wie würden Sie die Redoxeigenschaften des Hydroxylamins einschätzen? starkes Reduktionsmittel mittel starkes Oxidationmittel 43. Halogenide des Stickstoffs sind a) nicht bekannt b) existieren von Fluor, Chlor, Iod c) sämtlich explosiv: ja nein ; nicht explosiv ist / sind 44. Nennen Sie zwei Oxichloride des Stickstoffs und eine mögliche Herstellung eines davon. 45. Nennen Sie die wichtigsten Oxide des Stickstoffs in den (formalen) Oxidationsstufen +I, +II, +III, +IV und +V. Beschreiben Sie Ihre Reaktion jeweils a) mit sich selbst, b) mit Wasser 46. Geben Sie die wchtigsten Merkmale der Salpetersäureherstellung wieder (Ostwald-Verfahren, Reaktionsgleichungen). 47. In welchen Oxidationsstufen existiert der Phosphor. Jeweils ein Beispiel. 48. Wie reagiert P 4 a) mit Wasser b) in alkalischer Lösung (Rkt.-Gl.): 49. Beschreiben Sie die Darstellung und zeichnen Sie die Struktur von unterphosphoriger Säure, phosphoriger und Orthophosphorsäure.

4 (Wg. Umfang der Aufgabe sei sie hier wie zehn Aufgaben gewertet. Zur Überprüfung können Sie unter nachsehen). a) Vervollständigen Sie folgende das Diagramm : b) Geben Sie die Strukturen der mit " * " gekennzeichneten Verbindungen. c) welche der Verbindungendes Diagramms können als Säurechloride, welche als Anhydride aufgefasst werden? 61. Was sind das "Madrellsche" und das "Grahamsche" Salz? 62. Wie können hochreines Arsen und Antimon, z.b. für die Halbleiteindustrie, gewonnen werden? 63. Was ist die "magische Säure" und aus welchen Verbindungen erhält man sie? 64. Wie können arsenige und Arsensäure gewonnen werden? 65. Nennen Sie zwei (formal) sechsprotonige Säuren?

5 Übungen Stoffchemie WIW: Aufg Kohlenstoffgruppe: 66. Nennen Sie die drei Modifikationen des Kohlenstoffs, skizzieren Sie eine der Modifikationen, so dass eine eindeutige Zordnung möglich ist. 67. Wie kann aus Kohlenstoff ein nützlicher Faser-, wie ein glasähnlicher Werkstoff gewonnen werden? 68. Welches Verfahren wird technisch zur Gewinnung von Si und Sn genutzt? (Reaktionsgleichungen). 69. Beschreiben Sie den Herstellungsprozess vom Si bis hin zu Halbleitersilicium. 70. Welche "ionischen" Carbide kennen Sie? Nennen Sie deren Reaktionsprodukte mit Wasser. 71. Schreiben Sie die Molekülstruktur des Kohlensuboxids auf. 72. Wie kann man im Labor günstigerweise Kohlemonoxid gewinnen? 73. Was ist "Synthesegas"? (Reaktionsgleichung) 74. Was versteht man unter "Wasserhärte" und wie entsteht Kesselstein? 75. Was ist Phosgen und wofür wird es auf technischer Skala in großem Umfang benötigt? 76. Mit welchen Chemikalien kann SiO 2 zur Reaktion gebracht werden? (Reaktionsgleichungen) 77. Erläutern Sie die Begriffe Inselsilikate, Gruppensilikate, Ringsilikate, Bandsilikate, Schichtsilikate und Gerüstsilikate mit Skizzen. 78. Worin besteht der Unterschied der Gerüstsilikate zu den sog. Zeolithen? 79. Beschreiben Sie (kurzgefasst) den Unterschied zwischen Quarz, Quarzglas und Gläsern mit "Netzwerkwandlern"? 80. Erläutern Sie angand von Strukturüberlegungen, warum GeF 4 bei Raumtemperatur gasförmig, das höhere Homologe SnF 4 hingegen als Festkörper mit einem Schmelzpunkt von > 700 C vorliegt. Borgruppe: 81. Welches der Element der Borgruppe hat den höchsten, welches den niedrigsten ("schmizt im Mund aber auch in der Hand") Schmelzpunkt? 82. Beschreiben Sie das dem elemtaren Bor zugrunde liegende Strukturmotiv. 83. Wie könnte man den sehr hohen Schmelzpunkt erklären?

6 84. Nennen Sie die wichtigsten Vorkommensarten der Elemente Bor und Aluminium. 85. Beschreiben Sie in wenigstens einer Reaktionsgleichung Möglichkeiten, elementares Bor herzustellen. 86. Welche Methode ist für die Herstellung von Aluminium (Reaktionsgleichung, Prinzipskizze), aber auch anderer hochreaktiver Metalle geeignet? 87. Al 2 O 3 ist eine anorganischer Feststoff von großer Bedeutung. Beschreiben Sie die Gewinnung aus natürlich vorkommenden Erzen. 88. Welche sind die "stabilsten" Oxidationsstufen der Elemente Al, In, Ga, Tl? 89. Beschreiben Sie eine Synthesemöglichkeit für das technisch wichtige LiAlH Beschreiben Sie die Strukturen der Halogenide des Aluminiums und Galliums in kondensierter und in der Gasphase. Erdalkalimetalle: 91. Wie reagieren die Erdalkali-Ionen typischerweise mit "einzähnigen" Liganden? 92. Nennen Sie stabile Komplexe der Erdalkaliionen! 93. Kennen Sie metallorganische Verbindungen der Erdalkalimetalle? Wasserstoff und Alkalimetalle: 94. Geben Sie Gleichungen für die Technische Gewinnung von Wasserstoff an. Wie ist die Wärmetönung der zugrunde liegenden Reaktionen? 95. Erläutern Sie die Begriffe "ionische", "salzartige" und "kovalente" Hydride; geben Sie jeweils ein Beispiel. Wie reagieren sie mit Wasser? 96. Welches der Alkalimetalle hat den höchsten, welchen den niedrigsten Schmelzpunkt? (Haben Sie für den Befund einen Erklärungsansatz?) 97. Welche stabilen Komplexen der Alkalimetalle sind Ihnen bekannt? 98. Metallorganische Verbindungen des Lithiums sind recht zahlreich bekannt und spielen in einer Reihe technischer Prozesse eine wichtige Rolle. Skizzieren Sie die Struktur einer dieser Verbindungen. 99. Beschreiben Sie eine Darstellungsroute für eine einfache Lithiumalkylverbindung. Edelgase: 100. Geben Sie ein Beispiel für eine kurzleboige und eine "stabile" Edelgasverbindung.

7 Übungen Stoffchemie / Struktur- und Reaktivitätsaspekte Welche Strukturvorschläge können Sie für die folgenden Verbindungen unterbreiten? (M sei ein Metall mit Pauling-Elektronegativität < 2. Geben Sie Beispiele.) Halogenide: MX M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2; X=Cl, F) MX 2 M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2; X=Cl, F) MX 3 X=Cl, Br, I, F (M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2) MX 4 X=Cl, Br, I, F MX 5 X=Cl, Br, I, F MX 6 X=Cl, Br, I, F Oxide: MO MO 2 wenn 1. M "groß", 2. M "klein" wenn 1. M "groß", 2. M "klein" MO 3 M 2 O 3 M 3 O 4 Geben Sie Beispiele für Sulfide: MS wenn 1. M "groß", 2. M "klein" MS 2 Wie reagieren die Metallhalogenide typischerweise mit Wasser? MX M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2; X=Cl, F) MX 2 M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2; X=Cl, F) MX 3 X=Cl, Br, I, F (M= Metall mit Pauling-Elektronegativität <2) MX 4 X=Cl, Br, I, F MX 5 X=Cl, Br, I, F MX 6

8 Nennen Sie ionische, kovalente und "metallische" Nitride Carbide Boride Hydride Welche der folgenden Verbindungen reagieren mit Wasser unter Bildung der Sauerstoffsäuren: NH 3 PH 3 AsH 3 P 4 O 6 P 4 O 10 PCl 5 PCl 3 Cl 2 O 7 N 2 O 5 [SCl 3 ]Cl SF 6 SOCl 2 SO 2 Cl 2 BCl 3 [SbF 5 ] 4 NOCl Welche Verbindungen kann man als Anhydride von Säuren auffassen; nennen sie die zugehörige Säure. Cl 2 O H 2 O 2 I 2 O 5 NO 2 N 2 O 3 N 2 O 5 CO CO 2 ClO 2 F 2 O NO SO 3 Nennen Sie die Säurechloride der folgenden Sauerstoffsäuren: Si(OH) 4 H 3 PO 4 H 2 SO 4 H 2 SO 3 H 3 PO 2 HClO 4 HNO 3 HNO 2