2. Klausur zum Chemischen Grundpraktikum im WS 2017/18 vom 16. März 2018

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1 2. Klausur zum Chemischen Grundpraktikum im WS 2017/18 vom 16. März 2018 A1 A2 A3 A4 A5 A6 P7 P8 P9 Note NAME/VORNAME:... Matrikelnummer:... Pseudonym für Ergebnisveröffentlichung Schreiben Sie bitte gut leserlich: Name und Vorname in Druckbuchstaben. Unleserliche Teile werden nicht gewertet! Die Bewertung der einzelnen Aufgaben ist jeweils in Klammern nach der Aufgabennummerierung angegeben; insgesamt sind 100 Punkte erreichbar. Wichtig: 1. Überprüfen Sie zu Beginn das ausgegebene Klausurexemplar auf ordnungsgemäße Vollzähligkeit der Blätter! 2. Schreiben Sie bitte die Lösungen nur auf das Blatt der entsprechenden Aufgabe einschließlich der Rückseite. 3. Mit Bleistift geschriebene Aufgaben werden nicht gewertet! 4. Als Hilfsmittel ist nur ein nicht programmierbarer Taschenrechner zugelassen. 5. Falls Sie Zusatzblätter benötigen, fordern Sie diese bitte an und verwenden Sie nur gekennzeichnete Zusatzblätter! Viel Erfolg beim Lösen der Aufgaben! Die Klausur umfasst 9 Aufgaben auf insgesamt 11 Blättern (1 Schmierblatt und PSE im Anhang).

2 Vorname: Nachname: 2/12 1. [20] Wie werden folgende Verbindungen üblicherweise im chemischen Labor dargestellt? Geben Sie jeweils eine Reaktionsgleichung an. a) [2] Kohlenmonoxid: b) [2] Stickstoff: c) [2] Ammoniak: d) [2] Schwefeldioxid: e) [2] Chlorwasserstoff:

3 Vorname: Nachname: 3/12 f) [2] Chlor: g) [2] Stickstoffmonoxid: h) [2] Wasserstoff: i) [2] Wasserstoffperoxid: j) [2] Kohlendioxid:

4 Vorname: Nachname: 4/12 2. [6] a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid, indem Sie zunächst Teilreaktionen formulieren, aus denen Sie die Gesamtreaktion zusammenstellen. Welcher spezielle Reaktionstyp liegt hier vor? Berechnen Sie, welches Gasvolumen an Schwefelwasserstoff erforderlich ist, um 10 Liter Schwefeldioxid vollständig umzusetzen (T = K). 2. [4] b) Der Gehalt einer Natronlauge wird mit einer Salzsäure-Maßlösung (c = 0.1 mol L 1 ) bestimmt. Berechnen Sie den Verbrauch an Titratorlösung am Äquivalenzpunkt, wenn sich 50.5 mg NaOH in der Vorlage befanden. Denken Sie, dass Phenolphthalein ein geeigneter Indikator für die Bestimmung ist? (Begründung!)

5 Vorname: Nachname: 5/12 3. [2] a) Eine wässrige Lösung ist äquimolar aus Essigsäure und dem korrespondierenden Natriumsalz zusammengesetzt (c =1 mol L 1 ; pks(acoh) = 4.75). Welcher ph-wert errechnet sich für diese Lösung? 3. [3] b) Welchen ph-wert nimmt diese Lösung an, wenn 0.15 mol Natronlauge zugegeben werden? 3. [3] c) Welchen ph-wert nimmt diese Lösung an, wenn 0.20 mol Salzsäure zugegeben werden? 3. [2] d) Bei welcher quantitativen Bestimmungsmethode des von Ihnen durchgeführten Praktikumsprogramms musste beispielsweise in essigsaurer, acetatgepufferter Lösung gearbeitet werden? Erläutern Sie diese kurz.

6 Vorname: Nachname: 6/12 4. [10] a) Die Elemente Lithium, Natrium und Kalium reagieren auf unterschiedliche Weise mit Sauerstoff. Formulieren Sie dazu jeweils die entsprechende Reaktionsgleichung und benennen Sie das Hauptreaktionsprodukt. Formulieren Sie für diese jeweils die Reaktion mit Wasser und charakterisieren Sie den Reaktionstyp.

7 Vorname: Nachname: 7/12 5. [6] a) Eine unbekannte reine Verbindung setzt sich aus den Elementen Chlor und Chrom zusammen. Zur Analyse der Substanz wurde das gesamte Chlor als Silberchlorid ausgefällt und gewogen. Welche empirische Summenformel errechnet sich für diese Verbindung, wenn g Silberchlorid aus 8.61 g der Verbindung erhalten wurden? 5. [4] b) Die Elementaranalyse einer chemischen Verbindung ergab die folgende Zusammensetzung: K, und Cr, %. Bei dem Restbestandteil handelt es sich um Sauerstoff. Berechnen Sie die empirische Formel der Verbindung.

8 Vorname: Nachname: 8/12 6. [5] a) 12 g Kaliumhydrogenphthalat wurden bei 110 C bis zur Massekonstanz getrocknet. Nach dem Abkühlen im Exsikkator auf Raumtemperatur wurden davon genau g eingewogen und im Maßkolben auf 250 ml mit Wasser aufgefüllt. Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration der nun resultierenden Urtiterlösung. Wofür haben Sie eine so präparierte Lösung im Praktikum verwendet? 6. [5] b) Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Umsetzung von verdünnter Salpetersäure mit Kupfer(II)-sulfid, indem Sie die Gesamtgleichung aus Teilgleichungen folgerichtig herleiten. Wichtige Hinweise: Die Reaktion erfolgt unter Entwicklung eines farblosen Gases, wenn sie unter Luftabschluss ausgeführt wird. An der Luft erfolgt eine Braunfärbung des Gases. Außerdem wird bei der Reaktion eine Abscheidung von gelben Tröpfchen beobachtet.

9 Vorname: Nachname: 9/12 Elektrochemie 7. a) [4] Welchen Potenzialwert (E 0 ) weist die NWE bei einem ph-wert von 0.00 auf? Wie groß ist das Potenzial für diese Elektrode bei einem Wert von ph = 5.50? Leiten Sie die mathematische Beziehung für ihre Berechnung aus der Grundgleichung für elektrochemische Prozesse her. 7. b) [6] Wir betrachten ein galvanisches Element (T = K) bestehend aus den Halbzellen Zn 2+ /Zn (E 0 = 0.76 V) und Pb 2+ /Pb (E 0 = 0.13 V). Geben Sie die vollständige Redoxgleichung für dieses Element an: Formulieren Sie nun die Nernst-Gleichung für dieses galvanische Element: Berechnen Sie die Nernstspannung für diese Zelle bei der angegebenen Temperatur, wenn eine Konzentration an Zinkionen von 10-5 mol L 1 und eine Konzentration an Bleiionen von 10-1 mol L 1 in der Lösung vorliegen. Verwenden Sie evtl. dazu die Zahlenwerte RT/F = V bzw. 2.3 RT/F = V.

10 Vorname: Nachname: 10/12 Farben [11] 8. a) [1] Sortieren Sie die folgenden Farben nach ihrer Frequenz: Blau, Rot, Gelb und Grün. Beginnen Sie mit der größten Frequenz. 8. b) [5] Skizzieren Sie den experimentellen Aufbau zur Messung des Fluoreszenzspektrums einer flüssigen Probe. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Wellenlänge des absorbierten Lichts und des Fluoreszenzlichts eines Farbstoffmoleküls? 8. c) [3] Eine Probe habe die optische Dichte OD = 0,3. Wie viel Prozent der eingestrahlten Intensität werden transmittiert? Wie viel Prozent werden absorbiert? 8. d) [2] Eine Farbstofflösung enthalte einen Farbstoff mit dem Extinktionskoeffizienten = L/(mol cm). Sie messen eine optische Dichte von OD = 1,5 für die Schichtdicke d = 1 cm. Berechnen Sie daraus die Konzentration des Farbstoffs.

11 Vorname: Nachname: 11/12 Reaktionskinetik [9] 9. a) [1] Wie ist die Halbwertszeit einer Reaktion definiert? 9. b) [1] Für welche Reaktionsordnung ist die Halbwertszeit unabhängig von der Konzentration der Reaktanden? 9. c) [4] Die Verbrauchsgeschwindigkeit von B in der Reaktion A + 3B 2C + 2D beträgt vb= -6,0 mol/(l s). Wie groß sind die Reaktionsgeschwindigkeit, die Verbrauchsgeschwindigkeit von A sowie die Bildungsgeschwindigkeiten der anderen Reaktionspartner? 9. d) [1] Welchen Einfluss hat ein Katalysator auf die Aktivierungsenergie einer Reaktion? 9. e) [2] Für eine thermisch aktivierte Reaktion messen Sie die Geschwindigkeitskonstante k(t) für zwei verschiedene Temperaturen T. Sie bestimmen experimentell k(t1)= 100s -1 und k(t2)= 2 s -1 für T1 = 295 K und T2 = 110 K. Berechnen Sie hieraus die Aktivierungsenergie EA der Reaktion. (Boltzmannkonstante kb = 1, J/K).

12 Vorname: Nachname: 12/12 Schmierblatt: sämtliche Notizen auf diesem Blatt werden nicht gewertet!