Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 1 von 11 Punkte

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1 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 1 von 11 Punkte Matrikelnummer: Name: Vorname: Bitte eintragen Fachsemester: Fachrichtung: Bitte ankreuzen: Chemie Biologie Biotechnologie Pharmazie Bitte prüfen Sie Ihre Klausur sofort auf Vollständigkeit (Seiten fortlaufend nummeriert von 1 bis 11, Fragen von 1 bis 18) und Lesbarkeit. Spätere Reklamationen werden nicht berücksichtigt! Frage 1 a) Die relative Atommasse des Elements Chlor beträgt 35.4 u. Es ist aus zwei Isotopen zusammengesetzt, deren Atommassen sich um 2 u unterscheiden. Eines dieser Isotope enthält 20 Neutronen. Um welche Isotope handelt es sich, und wie sind ihre prozentualen Anteile? 37 Cl: rdnungszahl 17, Isotop mit 20 Neutronen 17 Cl 1 P für die richtigen Isotope 35 leichtes Isotop: 17 Cl 2 P für richtige % Anteile (3) x * 35 + y * 37 = 35.4 x + y = x + 37 ( 1 x ) = 35.4 x = % 17 Cl, 20 % 17 Cl... b) Formulieren Sie die Gleichungen für folgende Kernreaktionen: β Zerfall von I I 54 Xe + e +E αzerfall von Ra 86 Rn+ 2e +E Ra Fusion von Deuterium und Tritium e + n +E... Frage 2 Welche elektromagnetische Strahlung (zur Auswahl stehen Röntgenstrahlung, ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotstrahlung) ist jeweils den folgenden Wellenlängen zuzuordnen: 500 nm sichtbares Licht 100 pm Röntgenstrahlung 10 7 m ultraviolettes Licht Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 1

2 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 2 von 11 Punkte a) Welches der nachfolgend angegebenen Elemente Frage 3 K Br Ni F hat die kleinste Ionisierungsenergie? hat die größte Protonenzahl? hat die größte Elektronegativität?...K......Br......F... b) Geben Sie die Valenzelektronenkonfiguration folgender Elemente bzw. Ionen an: Element bzw. Ion Valenzelektronenkonfiguration? C 2s 2 2p 2... P 3s 2 3p 3 Cu 2+ 3d 9... c) Welche Art der chemischen Bindung (kovalent, ionisch, metallisch) liegt in folgenden Elementen bzw. Verbindungen vor? Element/Verbindung Art der Bindung? Si kovalent. Al metallisch. BrF 3 kovalent... AlF 3 ionisch... Frage 4 Das Löslichkeitsprodukt von Ag 2 Cr 4 beträgt mol 3 /L 3. Wie ist die Konzentration der Ag + Ionen und der Cr 4 2 Ionen in einer gesättigten Ag2 Cr 4 Lösung? L = [Ag + ] 2 * [Cr 4 2 ] [Ag + ] = 2 [Cr 4 2 ] 4 * mol 3 /L 3 = 4 [Cr 4 2 ] 3 [Cr 4 2 ] = 10 4 M [Ag + ] = 2 * 10 4 M (3) Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 2

3 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 3 von 11 Punkte Frage 5 Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln folgender Moleküle: Verbindung Valenzstrichformel? C 2 2 Cl N 3 C C zwei EssigsäureMoleküle, die durch zwei Wasserstoff Brückenbindungen C C C C zusammengehalten werden 1 P für richtige Valenzformel von Essigsäure Frage 6 Beschreiben Sie folgende Moleküle durch mesomere Grenzformeln: Verbindung Mesomere Grenzformeln? Acetat 3 C C 3 C C + F F BF 3 B F B F F F B F F F Cl N N N C 3 C C Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 3

4 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 4 von 11 Punkte Frage 7 Skizzieren Sie die Valenzstrichformel folgender Moleküle so, dass der räumliche Bau deutlich wird, und beschreiben Sie den Molekülbau (z.b tetraedrisch ): Verbindung Skizze der Struktur Molekülbau I I I I 3 linear (3).. Cl Cl 3 trigonalpyramidal (3). Frage 8 Skizzieren Sie die Aufenthaltswahrscheinlichkeit ψ 2 eines Elektrons im 2srbital des Wasserstoffatoms als Funktion des Abstands r vom Atomkern. Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 4

5 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 5 von 11 Punkte b) Das Molekül 2 + ist als kurzlebige Spezies spektroskopisch nachweisbar. Skizzieren Sie das MolekülorbitalSchema von s A M A +... c) Welche Bindungsordnung liegt vor? 0.5 Frage 9 Wieso ist eine wässrige Lösung von FeCl 3 sauer? Formulieren Sie zur Erläuterung eine Reaktionsgleichung. FeCl 3 2 [Fe( 2 ) 6 ] 3+ [Fe()( 2 ) 5 ] Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 5

6 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 6 von 11 Punkte Frage 10 Welchen pwert haben folgende wässrige Lösungen: a) 0.01 M Cl 2 b) 10 4 M Na 10 c) M 2 S 4 4 d) Eine Mischung aus 50 ml einer 0.02 M Essigsäure und 50 ml 0.02 M Natronlauge; pks (Essigsäure) = 4.8 (Rechenweg angeben). (3) 50 ml 0.02 M C 3 C + 50 ml 0.02 M Na 100 ml 0.01 M C 3 CNa p = ½ (pk B lg [C 3 C ]) pk B = 14 pk S = 9.2 p = ½ ( 9.2 ( 2)) = 5.6 p = 14 p = 8.4 e) Eine Mischung aus 10 ml einer 0.1 M N 3 Lösung und 25 ml 0.01 M Schwefelsäure; pks (N 4 + ) = ml 0.1 M N ml 0.01 M 2 S 4 N 4 + / N 3 1 / 1 (10 3 Mol) (5*10 4 Mol + ) p = pk S = 9.3 Volle Punktzahl für richtige Lösung (9.3) Frage 11 Eine Indikatorsäure Ind hat den pkswert 8. Berechnen Sie den pwert, bei dem Ind zu 99% in Ind übergegangen ist. Ind Ind + + [ + ] K s = [Ind ] [Ind] [ + ] ~ [Ind ] [Ind] = 99 = K s [ + ] K 10 8 s M = = M p = 10 (3) Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 6

7 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 7 von 11 Punkte Frage 12 a) Geben Sie an, von wie vielen nächsten Nachbaratomen bzw. ionen ein Atom bzw. Ion in folgenden Festkörperstrukturen umgeben ist: Metallatom in einer hexagonaldichtesten Kugelpackung 12 Metallatom in einer kubischinnenzentrierten Packung 8 Zn 2+ Ion in Zinkblende (ZnS) 4 Ca 2+ Ion in Fluorit (CaF 2 ) 8 b) Zeichnen Sie die Elementarzelle von NaCl! Frage 13 a) Um welchen Faktor ändert sich der osmotische Druck der idealen Lösung einer Molekülverbindung, wenn die Konzentration der Molekülverbindung verdoppelt wird? 2 die Temperatur von 300 K auf 330 K erhöht wird? 1.1 b) Eine nicht flüchtige Molekülverbindung wird in Wasser gelöst. Wie ändern sich die folgenden Flüssigkeitsparameter (Zunahme, Abnahme, Gleichbleiben): Dampfdruck Abnahme Siedepunkt Zunahme Gefrierpunkt Abnahme Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 7

8 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 8 von 11 Punkte c) Welches Volumen nehmen 5 Mol eines idealen Gases bei 0 C und 1 atm Druck ein? 112 L Frage 14 Schreiben Sie Gleichungen für folgende Beziehungen auf: a) Druck P eines idealen Gases = Funktion von Volumen V, Molzahl n und Temperatur T: p = nrt V b) Gleichgewichtskonstante K = Funktion von freier Enthalpie G und Temperatur T K = exp ( G / RT)... c) Energie E = Funktion von Masse m und Lichtgeschwindigkeit c E = m * c 2... Frage 15 a) Zeichnen sie die Valenzstrichformel des Chelatliganden Ethylendiamin: 2 N 2 C C 2 N 2 b) Formulieren Sie das Gleichgewicht für die Reaktion des Komplexes [Ni(N 3 ) 6 ] 2+ mit drei Äquivalenten Ethylendiamin (dieses mit en abkürzen) [Ni(N 3 ) 6 ] en [Ni(en) 3 ] N 3 Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 8

9 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 9 von 11 Punkte c) Skizzieren Sie die energetische KristallfeldAufspaltung der drbitale und deren Besetzung mit Elektronen für den Komplex [Ni( 2 ) 6 ] 2+. Aufspaltungsschema und Elektronenbesetzung: E (3) d) Welche Art von Stereoisomerie zeigt der oktaedrische Komplex [Ni(en) 3 ] 2+? Spiegelbildisomerie ( oder Enantiomerie).. Frage 16 Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für folgende Umsetzungen: a) Verbrennung von Schwefel an Luft S + 2 S 2 b) Reaktion von Cu mit Wasserstoff bei 250 C Cu + 2 Cu + 2 Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 9

10 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 10 von 11 Punkte c) Disproportionierung von Chlor in Natronlauge Cl Cl + Cl + 2 (oder: Cl Na NaCl + NaCl + 2 ) d) Auflösen von Aluminium in Natronlauge Al [Al() 4 ] (oder: Al Na Na[Al() 4 ] ) Frage 17 Berechnen Sie das Potential E einer Mn 2+ / Mn 4 albzelle ( E = 1.51 V ) bei 25 C und p 1 gegenüber der Normalwasserstoffelektrode, wenn [Mn 4 ] = 0.1 mol/l und [Mn 2+ ] = 10 4 mol/l betragen. Mn e Mn (4) 0,059 V E = E 0 + lg 5 [Mn [ + ] 8 4 ] [Mn 2+ ] = 0,059 V 1,51V + lg *(10 1 ) = 0,059 V 1,51V + (5) ~ 1,45 V 5 Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 10

11 Klausur Grundvorlesung Testat vom Seite 11 von 11 Punkte Sind die folgenden Aussagen richtig oder falsch: Frage 18 a) Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion richtig b) Ein Katalysator verschiebt das Gleichgewicht der Reaktion falsch c) Das Gleichgewicht einer exothermen Reaktion richtig verschiebt sich bei Temperaturerniedrigung nach rechts d) Die Gleichgewichtskonstante einer exothermen Reaktion richtig ändert sich bei Temperaturerniedrigung e) Das Gleichgewicht der Reaktion von N 2 (g) zu N 2 4 (g) falsch verschiebt sich bei Druckerhöhung nach links Viel Erfolg! Testat, , Grundvorlesung Chemie, Seite 11