1 Vorlesung Chemie für Biologen: Klausur 1 WS 02-03 Sa 07.12.02 Name:... Ihre Unterschrift:... Vorname:... Matrikel-Nr.:... Studienbeginn: SS: WS:...... Tutor der Übungen: (Dort Klausureinsicht.) Punkteschlüssel Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Summe max Pkte. 10 10 12 8 10 10 10 10 10 10 100 Bewertung
2 1) Stöchiometrie 1-Methylcyclohexen hat eine Dichte von 0,81 g/cm 3 und verbrennt mit Sauerstoff vollständig zu Kohlendioxid und Wasser. a) Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf! 5 Pkt. b) Es entstehen 1,5 mol Kohlendioxid. Wieviel Liter 1-Methylcyclohexen wurden eingesetzt? 5 Pkt. Σ= 10 Pkt. Molmassen (in g/mol) C : 12,01 H : 1,01 O : 16
3 2) Nomenklatur und 13 C-NMR-Signale i. ii. iii. H 3 C Cl CH CH 3 C a) Benennen Sie die obigen drei Moleküle nach der IUPAC- Nomenklatur, und entscheiden Sie für i. und ii. auch die Stellung E/Z, bzw. cis/trans! b) Wieviele 13 C-NMR-Signale treten jeweils auf? Welche Hybridisierung hat jedes dieser C-Atome? Unterteilen Sie nach primärem/sekundärem/tertiärem/quaternärem C! Cl H 3 C Br 6 Pkt. 4 Pkt. Σ= 10 Pkt. C H
4 3) Reaktionsmechanismus HBr addiert an 2,3-Dimethyl-2-penten. a) Welches Produkt entsteht? b) Beschreiben Sie den Reaktionsmechanismus unter Verwendung 5 Pkt. der entsprechenden Fachbegriffe! Begründen Sie die von Ihnen unter a) getroffene Entscheidung! c) Skizzieren Sie qualitativ den Verlauf der Reaktionsenergie! Welche Schritte sind exergonisch, bzw. endergonisch, und welche Schritte sind schnell, bzw. langsam? Begründen Sie jeweils ihre Entscheidung! 5 Pkt. Σ=12 Pkt
5 4) Thermodynamik Für die elektrophile Addition von HCl an Ethylen findet man bei T = 298 K H = -64,9 kj/mol und S = -131 J K -1 mol -1. a) Berechnen Sie G und K eq! 4 Pkt. b) Handelt es sich um eine exergonische oder um eine endergonische Reaktion? c) Beschreiben Sie den Wärmeumsatz mit einem Fachbegriff! Σ= 8 Pkt Gaskonstante R = 8,315 J K -1 mol -1.
6 5) Kinetik Das radioaktive Nuklid 60 27Co hat eine Halbwertszeit von 5,27 Jahren. a) Welche Masse ist von einer 10 mg-probe nach einem Jahr 8 Pkt. noch vorhanden? b) Wieviel 60 27Co ist nach 10 Halbwertszeiten noch vorhanden? Σ= 10 Pkt
7 6) MO-Schemata a) Erstellen Sie das MO-Schema von He + 2! Beschriften Sie alle Achsen und Niveaus! b) Geben Sie an, ob dieses Molekül existieren kann, und begründen Sie Ihre Entscheidung! c) Vergleichen Sie mit dem Molekül He 2! Ist dieses Molekül stabiler oder weniger stabil als He + 2? Begründen Sie Ihre Entscheidung! 6 Pkt. Σ= 10 Pkt.
8 7) Funktionelle Gruppen und Polarität Drei Moleküle sind gegeben: i. i. Cl iii. H3 C CH 3 O Cl O H C OH S CH3 H N OH O HO Cl a) Markieren Sie alle funktionellen Gruppen, und benennen Sie diese! b) Geben Sie jeweils die Polarität der Kohlenstoffatome an diesen funktionellen Gruppen an! NH 2 8 Pkt. Σ= 10 Pkt.
9 8) Konformation Zeichnen Sie die Strukturformeln der folgenden Moleküle! Geben Sie jeweils die stabilste Konformation bezüglich der C 3 -C 4 -Bindung in der Newman-Projektion und in der Sägebock-Darstellung an! a) 2,3-Dimethylpentan. 5 Pkt. b) 5-Ethyl-2,2-dimethylheptan. 5 Pkt. Σ=10 Pkt
10 9) Cyclohexan a) Zeichnen Sie zwei verschiedene Konformationen von t- Butylcyclohexan mit allen H-Atomen! b) Bezeichnen Sie jeweils axiale und äquatoriale Substituenten! c) Welches Konformere liegt im Gleichgewicht bevorzugt vor? Begründen Sie Ihre Entscheidung! 6 Pkt. Σ= 10 Pkt
11 10) Mesomerie Vier anorganische Ionen sind gegeben: Sulfat, Nitrat, Carbonat, Ammonium. a) Geben Sie die vier Formeln! b) Welche Hybridisierung hat jeweils das Zentralatom, und welche Geometrie liegt vor? c) Geben Sie jeweils sämtliche mesomeren Grenzstrukturen! 4 Pkt. d) Geben Sie die räumliche Gestalt in der MO-Schreibweise mit punktierter Verteilung der Doppelbindungen! Σ= 10 Pkt.
12 Fortsetzung zu Aufgabe Nr. :
13 Fortsetzung zu Aufgabe Nr. :