Ergänzungsfach CHEMIE

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1 Maturaprüfung 2010 Note: Name:... Klasse:... Punktzahl:... Ergänzungsfach CHEMIE Lehrpersonen: Dr. Zoltán Molnár, Dr. Małgorzata Simson Prüfungsdatum und -Zeit:.tag,. Mai 2010, h Prüfungsdauer: 3 Stunden Allgemeine Hinweise: Wenn nicht anders vermerkt, müssen die Antworten, um die volle Punktzahl zu erreichen, ausführlich genug und klar begründet sein, sowie leserlich dargestellt sein. Ebenso müssen bei Berechnungen die in die verwendeten Formeln eingesetzte Zahlenwerte und die Lösungswege lückenlos ersichtlich sein. Die Resultate sind mit drei Ziffern und wenn sinnvoll mit Zehnerpotenzen anzugeben. Die Aufgaben müssen auf den Aufgabenblättern (... Seiten) gelöst werden. Bei Platzmangel dürfen Zusatzblätter abgegeben werden. Die Aufgabenblätter und allfällige Zusatzblätter (mit Name, Vorname und Klasse) müssen am Schluss vollständig abgegeben werden. Hilfsmittel: Taschenrechner TI 84, Speicher gelöscht Tabellen (Periodensystem, Säure-Base-Tabelle, Redox-Reihe, die natürlichen Aminosäuren, Formelsammlung) werden von den Lehrpersonen zur Verfügung gestellt. Bewertung: Das Punktemaximum beträgt 81.5 Punkte. Für die Note 6 ist nicht die volle Punktzahl erforderlich. Die Bewertung erfolgt linear. Viel Erfolg! 1

2 Bindungsarten, Verbindungstypen 1. Wie sind die Atome in den folgenden Stoffen miteinander verknüpft? Stellen Sie dies in chemisch korrekter Schreibweise der Bindungsarten dar. Stellen Sie die Struktur der kleinsten Teilchen dar und geben Sie die Art der Bindung an. (mesomere Übergangsformen nicht vergessen) (K3) (5.5) a) Hauptbestandteil der Luft b) MgCl 2 c) NO d) K 2 SO 3 e) SiO 2 2

3 Eigenschaften von Verbindungen 2. Kreuzen Sie unterhalb die richtige Eigenschaft an und begründen Sie anhand der abgebildeten Struktur (1-2 Sätze). (K2) (2x1) a) Vitamin C (Ascorbinsäure) b) Vitamin E (Tocopherol) O wasserlöslich O fettlöslich O wasserlöslich O fettlöslich Seife 3. a) Zeichnen Sie die Lewis-Formel von (klassischer) Seife und erläutern Sie ihre Eigenschaften anhand dieses Aufbaus. (K2) b) Erklären Sie anhand einer Skizze mit präzisem Kommentar, wie und warum Seife Fett in Wasser aufzulösen vermag. (K4) c) Seife bildet nicht nur in Wasser, sondern auch in Benzin Mizellen. Zeichnen Sie den Aufbau einer Seifen-Mizelle in Benzin. (K3) 3

4 4. Ihr neugieriger Hund Fido trinkt im Labor von der giftigen Bariumchlorid-Lösung. a) Welches Teilchen ist für die Giftwirkung verantwortlich? (Mit begründung) (K1) b) Was unternehmen Sie und warum, um ihn zu retten? Begründen Sie Ihre Antwort anhand einer vollständigen Reaktionsgleichung mit dem Gegenmittel (Chemikalie aus dem Labor) mit Kommentar. (K3) (2.5) 5. Verreibt man Ammoniumchlorid mit Natriumcarbonat, so lässt sich der stechende Geruch von. wahrnehmen. a) Formulieren Sie die dazugehörige vollständige Reaktionsgleichung. (K3) b) Um welchen Reaktionstyp handelt es sich? Zeigen Sie genau auf, wie die Teilchen wirken. (K3) (0,5) (0,5) 4

5 6. Man löst die in der folgenden Tabelle links aufgeführten Verbindungen in reinstem Wasser. Welchen Charakter hat die Lösung? Kreuzen Sie eine der drei möglichen Antworten an. (K3) (4) Eine Begründung wird nicht verlangt. Verbindung sauer neutral alkalisch MgCl 2 LiHSO 4 O 2 CO 2 K 2 SO 3 KH 2 PO 4 Fe(NO 3 ) 3 NaHPO 4 7. In welchem Bereich (<, =, > 7) liegen die ph-werte folgender Lösungen? Begründen Sie kurz anhand von vorliegenden bzw. beteiligten Verbindungen und den sich abspielenden Reaktionen. (K3) a) Hartes (Leitungs-)Wasser, b) Regenwasser. (2.5) 5

6 8. Bei der Zugabe von Ammoniak-Lösung zu einer Lösung von Eisen(III)-chlorid bildet sich eine rotbraune Fällung. a) Formulieren Sie die dazugehörige vollständige Reaktionsgleichung. (K3) b) Wie kann man diese Fällung wieder auflösen? Schlagen Sie eine geeignet Chemikalie (aus dem Labor) vor und formulieren Sie damit die vollständige Reaktionsgleichung. (K4) (3) (2) Stöchiometrie 9. Eine 20 % -ige (Massenprozent) Schwefelsäure-Lösung hat eine Dichte von 1,2 kg/dm 3.(1.5) Berechnen Sie die Konzentration in mol/l. (K3) 6

7 10. Gemäss aktueller Werbung hat ein neues Auto einen Kohlendioxid-Ausstoss von 90 g pro Kilometer Fahrt. a) Berechnen Sie aus dieser Angabe den Treibstoffverbrauch (Treibstoff = Heptan C 7 H 16, Dichte 0.78 kg/dm 3 ) in Litern auf 100 km. (K3) b) Wie viel Liter Sauerstoff und wie viel Liter Luft werden pro Kilometer umgesetzt (Normbedingungen)? (K3) (4) (3) 11. Wolfram(-Metall) wird durch die Reaktion von Wolfram(VI)-oxid mit Wasserstoff gas gewonnen, wobei noch Wasser entsteht. a) Formulieren Sie die korrekte Reaktionsgleichung. (K2) b) Welcher Reaktionstyp liegt hier vor? Zeigen Sie dies genau anhand der beteiligten / entstehenden Teilchen /Atome auf (wie wirken die einzelnenteilchen). (K2) c) Wie viele Kubikmeter Wasserstoffgas (bei NB) benötigt man, um eine Tonne Wolfram herzustellen? (K3) (4) 7

8 Chemisches Gleichgewicht 12. Im Sommer bei intensiver Sonneneinstrahlung bildet sich (in einer Gleichgewichtsreaktion) in der Luft in großer Höhe (Stratosphäre) Ozon O 3. a) Formulieren Sie die korrekte Reaktionsgleichung. (K1) (5) b) Diese (Hin-)Reaktion ist.therm. (K3) Begründung: c) Bei kühleren Temperaturen verschiebt sich dieses Gleichgewicht nach, d.h. die Konzentration von. nimmt.. und die Konzentration von. nimmt... (K3) Begründung: d) Bei Druckerhöhung verschiebt sich dieses Gleichgewicht nach, d.h. die Konzentration von. nimmt.. und die Konzentration von. nimmt... (K3) Begründung: e) Was passiert mit dem Gleichgewicht bei Zugabe eines Katalysators? Erklärung in 2-3 Sätzen. (K3) 8

9 Säure-Base-Reaktionen 13. Schlagen Sie jeweils zwei Chemikalien vor, aus welchen man im Labor in einer voll ständig ablaufenden Säure/Base-Reaktion folgende Stoffe herstellen könnte: (K4) a) H 2 S b) K 3 PO 4 Formulieren Sie die dazu gehörigen vollständigen Reaktionsgleichungen. (K3) (2x2) ph-berechnungen 14. a) Berechnen Sie den ph-wert einer 0.1 Molaren Fluorwasserstoff-Lösung. (K2) b) Zeichnen Sie den Verlauf der Titrationskurve von 8 ml 0.1 molarer Fluorwasserstoff-Lösung mit 0.1 molarer Natronlauge (= X) ein. (K2) c) Die Titrationskurve hat den Äquivalenzpunkt bei ml X und einen Wendepunkt (zwischen dem Start und dem Äquivalenzpunkt) bei... ml X und ph =. (auf zwei Kommastellen genau). (K2) ph ml X 9

10 Redox-Reaktionen 15. Man gibt die Lösungen von Kaliumiodid KI und Kaliumiodat KIO 3 zusammen. a) Welche Reaktion wird zwischen den angegebenen Verbindungen stattfinden? Begründen Sie, weshalb die beiden Verbindungen sicher miteinander reagieren wer- den und Sie deshalb die Bildung von.., eines Ihnen aus dem Labor gut bekannten Stoffes als (Haupt-) Produkt werden beobachten können. Formulieren Sie die Teilgleichungen und die Gesamtreaktionsgleichung. (K3) (2.5) b) Beim Durchführen des Experiments tritt wider Erwarten die vorausgesagte Reaktion nicht ein. Für diese Beobachtung gibt es eine einfache Erklärung. Welche? c) Wie kann man durch Zugabe einer geeigneten Chemikalie aus dem Labor zeigen, dass die Reaktion doch funktioniert? Welche Chemikalie wird man einsetzen? Erklären Sie, was sie bei der Reaktion bewirkt und formulieren Sie die korrekte und vollständige Reaktionsgleichung dazu. (K4) (0,5) 10

11 Organische Chemie 16. Verschiedene organische Verbindungen mit drei Kohlenstoffatomen. (7.5) a) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare einer organischen Verbindung an, welche Wasserstoffatome und genau drei Kohlenstoffatome und ein Stickstoffatom enthält. (K2) b) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält, nicht zu den Carbonsäuren gehört und gut wasserlöslich ist. (K2) c) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält und in wässriger Lösung einen ph-wert aufweist, der deutlich unterhalb von 7 liegt. (K2) d) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält und zum Aufbau von Eiweissmolekülen verwendet werden kann. (K3) 11

12 e) Geben Sie die Lewisformel einer organischen Verbindung an, welche aus genau 4 Kohlenstoffatomen besteht und in der Dunkelheit spontan mit Brom reagieren kann. Zeichnen Sie den kompletten Mechanismus auf, wie aus dem Edukt mit Brom das Produkt entsteht. (K3) (2,5) 12

13 17. Zeichen Sie die Skelettformeln folgender Verbindungen: (K3) a) 1,3,5-Cyclohexantriol (5.5) b) Butylphenylamin c) 3-Pentensäure d) Ethansäuremethylester 13

14 18. Benennen Sie die abgebildeten Moleküle mit dem systematischen Namen gemäss der IUPAC-Nomenklatur. (K3) (5) OH O O O H 2 N 14

15 19. Nehmen Sie die drei Aminosäuren Alanin, Leucin und Glycin (siehe beigelegte Liste) und verbinden Sie sie zum Tripeptid Ala-Leu-Gly. Zeichnen Sie von diesem Tripeptid die Skelettformel. (K3) (2) 15

16 20. In unserem Magen werden lange Aminosäureketten (Eiweisse) von den Verdauungsenzymen zu kürzeren Aminosäureketten gespalten, diesen Vorgang nennt man Verdauung. Trypsin ist so ein Verdauungsenzym. Es spaltet die Aminosäureketten immer nur an der Stelle, wo ein Arginin in der Kette vorkommt. Ein anderes Verdauungsenzym wäre Chymotrypsin, es spaltet die Aminosäurekette an der Stelle, wo ein Tyrosin in der Kette vorkommt. Betrachten Sie das Bild unten und erklären Sie: (2.5) a) Um welche Reaktionsart es sich bei der Peptidspaltung handelt. (1 Wort) (K1) (0,5) b) Wie das Enzym Trypsin die unterschiedlichen Aminosäuren in den Aminosäureketten erkennen kann. (K3) c) Was würden Sie an der Protease Trypsin ändern, damit sie wie Chymotrypsin wirken kann? (Mehrere Antworten möglich) (K3) 16

17 Synthese 21. a) Aus welchen zwei Molekülen A und B (Skelettformel) würde man im Labor das abgebildete Produkt C herstellen? Welches Nebenprodukt D entsteht ebenfalls? (K3) (2,5) b) Benennen Sie C mit dem systematischen Namen gemäss der IUPAC-Nomenklatur. (K3) H + N + O A B C D 22. Gegeben sei die Fischerprojektion des Zuckermoleküles Mannose. a) Bestimmen Sie die absolute Konfiguration an jedem Chiralitätszentrum. (K3) (5.5) b) Handelt es sich bei diesem Zucker um eine Aldose oder um eine Ketose? (Begründung) (K2) (0,5) c) Zeichnen Sie zum Zuckermolekül Mannose ein mögliches Enantiomeres E und ein mögliches Diastereomeres D. (K3) (2) E D 17

18 d) Zeichnen Sie aus der Fischerprojektion des Zuckermoleküls Mannose die Pyranoseform α-d-mannose. (K3) (2) 18