1 Klausur in Anorganischer Chemie zum Praktikum Chemie für Biologen, SS2000 Kurse SS Sa 20.05.2000 Name:... Vorname:... Wenn Nachschreiber aus einem der Vorkurse, bitte eintragen: Geb. am in Semester des Labor-Kurses Unterschrift............ 1) Blut und Atmung mögliche/erreichte Punkte a) Welche nicht durch Proteine komplexierten, einfachen anorganischen Kationen und Anionen sind im Blut gelöst? b) Welches ist der ph-wert des Blutes und wie beeinflußt dieser Wert die im Blut vorliegende Form der anorganischen Ionen (1a) und Proteine? c)) Diskutieren Sie qualitativ für drei der Ionen unter 1a) die Konzentrationsunterschiede im Blut und im Innern einer Zelle! Welche Auswirkungen haben diese Konzentrationsunterschiede? d) Beschreiben Sie den Weg des Sauerstoffs von der Luft bis zur Cytochrom-c-Oxidase in der Mitochondrienmembran in Einzelschritten! Welche Redoxreaktion katalysiert die Cytochrom-c-Oxidase (Gleichung!)? 1 Pkt.
2 Löslichkeitsprodukt und Säurekonstante 2a) Die Basenkonstante von Ammoniak beträgt 1,8 10-5, das Löslichkeitsprodukt von Magnesiumhydroxid 1,12 10-11. Welches sind die jeweiligen Einheiten? 2b) Bestimmen Sie die erforderliche Ammoniumionenkonzentration, um das Ausfallen von Magnesiumhydroxid aus einer Lösung zu verhindern, die im Liter 0,010 mol Ammoniak und 0,0010 mol Magnesiumionen enthält! 1 Pkt.
3 3) Säure-Base-Titration 100 ml Coca-Cola werden einige Minuten zum Sieden erhitzt und danach wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Hiernach wird die vorhandene Phosphorsäure mit 0,1 molarer Natronlauge titriert und der ph-wert bis in den basischen Bereich aufgezeichnet. a) Weshalb wird vor der Titration zum Sieden erhitzt? Formulieren Sie die ablaufende Reaktion! b) Zeichnen Sie qualitativ die sich ergebende Titrationskurve mit 1 Pkt. Achsenbeschriftungen und Lagen der Wendepunkte! c) Der erste Wendepunkt wird nach 4,25 ml Natronlauge erreicht. Wie hoch ist die molare Konzentration an Phosporsäure in der titrierten Lösung? Wieviel g Phosphat enthält die Lösung? pk-werte von Phosporsäure 2,1-7,3-12,1. M(Phosphat) = 94,975 g/mol.
4 4) Redox-Reaktion Zur Bestimmung des Alkoholgehaltes von Spirituosen wird ein bekanntes Volumen des Getränkes in einem ersten Schritt zu einem bekannten, im Überschuß vorliegenden Volumen einer eingestellten sauren Kaliumdichromat-Lösung gegeben. Hierbei wird das gesamte Ethanol zu Essigsäure oxidiert. Im zweiten Schritt wird das nicht verbrauchte Dichromat mit einer eingestellten Eisen(II)-Lösung zurücktitriert. Als Indikator dient die Eigenfärbung des Dichromats. a) Stellen Sie die zu den beiden Schritten gehörenden Reaktionsgleichungen 1 Pkt. auf! Welche Farben/Farbumschläge tre- ten jeweils auf? b) Wieviel ml einer 0,02 molaren Kaliumdichromat-Lösung müssen mindestens vorgelegt werden, um eine Probe mit maximal 0,05 g Ethanol zu untersuchen? M(Ethanol) = 46,07 g/mol.
5 5) Kondensationsreaktion/Hydrolysereaktion a) Formulieren Sie das Gleichgewicht Chromat/Dichromat als Ionenformel, und erklären Sie die beiden Reaktionstypen Kondensation und Hydrolyse hieran! b) Welchen Einfluß hat der ph-wert auf die Gleichgewichtseinstellung? Welche Farbänderungen treten auf? c) Schreiben Sie die Gleichung von Aufgabe 5a) räumlich! Welche Koordinationspolyeder sind beteiligt? 0,5 Pkt 0,5 Pkt 0,5 Pkt
6 6) Komplex-Bildung Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) bildet mit Calciumionen einen stabilen Komplex. a) Schreiben Sie die Strukturformel von EDTA und zeichnen Sie 1 Pkt. die räumliche Strukturformel seines Komplexes mit Calciumionen! b) Wieviel zähnig ist EDTA, welches ist die Koordinationszahl von Calcium, und welcher Koordinationspolyeder wird gebildet? Weshalb bezeichnet man diesen Komplex auch als "Chelat- Komplex"? a) Formulieren Sie die Gleichgewichtskonstante für den Komplex! d) Beschreiben Sie das Vorgehen bei einer Titration mit EDTA! e) Erklären Sie die Wirkungsweise des Indikators! f) Warum muß die zu titrierende Lösung gepuffert sein?
7 7) Photometrie Der molare dekadische Extinktionskoeffizient eines Bi(III)-Harnstoffkomplexes beträgt bei 470 nm 9,35 10 3 l cm -1 mol -1. a) Berechnen Sie die Extinktion einer 2,52 10-5 molaren Lösung dieses Komplexes bei 470 nm unter Verwendung einer 1,25-cm-Küvette! 1 Pkt. b) Welcher Konzentrationsbereich von Bi(III)-Ionen läßt sich 1 Pkt. unter Verwendung dieses Komplexes bestimmen, wenn eine 1-cm-Küvette verwendet wird und die Extinktion zwischen 0,1 und 0,9 liegen soll?
8 8) Chromatographie Chlorid, Bromid und Iodid lassen sich chromatographisch auf einer Celluloseplatte mit einem Gemisch aus Methanol, Aceton und 25%iger Ammoniak-Lösung als Laufmittel trennen. a) Was muß dabei bezüglich des Kations beachtet werden? b) Wie werden die Ionen nach der Chromatographie "sichtbar" gemacht? (Reaktionsgleichung für ein Anion angeben!). c) Auch Sulfat kann getrennt werden. Weshalb kann es nach der Trennung nicht sichtbar gemacht werden?
9 9) Qualitative Analyse a) Schlagen Sie einen Weg zur Trennung von Blei(II)- und Silber(I)-Ionen vor, und stellen Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen auf! b) Beschreiben Sie für beide Ionen eine Nachweis-Reaktion, und formulieren Sie die Reaktionsgleichung dazu! 1 Pkt.
10 10) Schadstoffe und Auto-Abgas-Katalysator Nach der Europäischen Abgasnorm für Kraftfahrzeuge 91/441 gilt ein Kfz als schadstoffarm, das nicht mehr als 2,72 g CO und 0,97 g (NO x + CH y ) pro gefahrenen km abgibt. Nehmen Sie einen Durchschnittsverbrauch von 7 Liter Benzin (Oktan C 8 H 18, Dichte 0,703 g/ml) pro 100 km und ein Verhältnis NO x : CH y = 1 : 1 an. a) Wieviel % des getankten Benzins können hierbei erlaubterweise als Schadstoffe verloren gehen? b) Wieviel Liter Luftsauerstoff und Luftstickstoff werden auf 100 0,5 Pkt km umgesetzt? c) Weshalb sind die entstehenden Schadstoffe schädlich? d) Formulieren Sie die Gleichungen, nach denen der Abgaskatalysator diese Schadstoffe unschädlich macht! e) Weshalb ist Schwefeldioxid für Kraftfahrzeuge kein Schadstoffproblem? Molmassen: C 12,011 - H 1,008 - N 14,007 - O 15,999. Gase: 22,4 liter/mol.
11 Summe der Punkte 20