Allgemeine und Anorganische Chemie

Wiederholungsklausur
(14.02.02)
für
Studenten
des
Studienganges
Chemie
Experimentalvorlesung Allgemeine und Anorganische Chemie (6SWS im WS01/02)
zur
Punkte
1. Nennen Sie die systematischen Namen folgender Verbindungen:
7
PbS, HF, HClO3, KClO4, S8, SO3, CaF2, HNO3, NO, NaNO3, P4O6, CaCO3, [Cu(NH3)4]2+, NaOCl
PbS
HF
HClO3
KClO4
S8
SO3
CaF2
HNO3
NO
NaNO3
P4O6
CaCO3
[Cu(NH3)4]2+
NaOCl
-
Bleisulfid
Fluorwasserstoff
Chlorsäure
Kaliumperchlorat
Cyclooctaschwefel
Schwefeltrioxid
Calciumfluorid
Salpetersäure
Stickstoffmonoxid
Natriumnitrit
Tetraphosphorhexaoxid
Calciumcarbonat
Tetraamminkupfer(II)
Natriumhypochlorit
(je 0,5)
2. Zeichnen Sie
das Molekülorbital-Schema
für
das
Berechnen Sie anhand des Schemas die Bindungsordnung!
AO (N)
MO-Schema (N2)
Energie
Distickstoff-Molekül,
N2!
4
AO (N)
 (x)
 (z)
 (y)
2p
2p
b (x)
b (z)
b (y)
* (2s)
2s
2s
b (2s)
(3)
-
Bindungsordnung :
1
2
(8-2) = 3
(1)
3. Wasser und Schwefelwasserstoff sind typische Molekülverbindungen.
Welche Art der chemischen Bindung besteht in diesen Molekülen zwischen den Atomen?
Welche Strukturen haben diese Moleküle? Warum ist Wasser unter Normalbedingungen
(25 °C, 1,013 bar) eine Flüssigkeit und Schwefelwasserstoff ein Gas? Erklären Sie diesen
Sachverhalt u.a. mit den Begriffen Elektronegativität und Partialladung.
4
-
Kovalente Bindung
(1)
Gewinkelt
(1)
Zwischen den H2O-Molekülen werden Wasserstoffbrücken-Bindungen ausgebildet.
(1)
Die Bindungen zwischen H und O im H2O-Molekül sind polarer, als zwischen H und S im
H2S-Molekül, da die Elektronegativitätsdifferenzen größer sind. Die H-Atome im Wasser
besitzen positive Partialladungen und die O-Atome negative Partialladungen. Zwischen den
positivierten H-Atomen und den O-Atomen anderer H2O-Moleküle kommt es zu
Anziehungskräften (Wasserstoffbrücken-Bindungen).
(1)
4. Was ist ein Säure-Base-Indikator? Wie ist der Umschlagsbereich für einen Säure-Base-Indikator
allgemein definiert? Benutzen Sie zur Beantwortung dieser Frage die Henderson-HasselbalchGleichung! Wann ist ein Indikator für eine Säure-Base-Titration geeignet?
4
Ein Säure-Base-Indikator ist eine schwache Säure bzw. Base, wobei Säure und
korrespondierende Base bzw. Base und korrespondierende Säure sich in der Farbe unterscheiden
(2)
Ind- + H3O+
IndH + H2O
Der Umschlagsbereich eines Säure-Base-Indikators beträgt etwa zwei pH-Einheiten. Er erstreckt
sich um den pKS-Wert der Indikatorsäure.
pH = pKS(IndH) + lg
c(Ind )
c(HInd)
Umschlagsbereich: pH = pKS(IndH)  1
(1)
Ein Säure-Base-Indikator ist für eine Säure-Base-Titration geeignet,
Umschlagsbereich im Bereich des pH-Sprunges am Äquivalenzpunkt liegt.
wenn
sein
(1)
5. Das Behelfsmodell Oxidationszahl vereinfacht die Beschreibung von Redoxreaktionen.
Welche Oxidationszahlen kann man den Elementen in folgenden Verbindungen und Ionen
zuordnen?
5
SO32-, P4O6, NaOCl, MnO2, NH4NO3, CO, FeS2, NO
+IV-II
SO32(0,5)
+III-II
P4O6
(0,5)
-III+I+V-II
NH4NO3
+II-II
CO
(1)
(0,5)
+I -II+I
NaOCl
(0,75)
+II-I
FeS2
(0,75)
+IV-II
MnO2
(0,5)
+II-II
NO
(0,5)
6. Das Standardredoxpotential E° für das Redoxpaar H2/2H3O+ beträgt definitionsgemäß 0 V
{Standardbedingungen: c(H3O+) = 1 mol/l, p(H2) = 1,013 bar, T = 25 °C}.
Wie groß ist das Redoxpotential E für das Redoxpaar H2/2H3O+ in neutralem Wasser
{p(H2) = 1,013 bar, T = 25 °C}. Berechnen Sie E(H2/2H3O+) mit Hilfe der Nernstschen
Gleichung!
E  E 
0,059
c(Ox)
lg
n
c(Red)
(0,5)
4
2H3O+ + 2e-
H2 + 2H2O
E = E°(H2/2H3O+) +
(0,5)
c 2 (H3O  )
0,059
lg
p(H 2 )
2
(1)
c(H3O+) in neutralem H2O = 10-7 mol/l
p(H2) = 1
E=0+
E° = 0 V
(1)
(10 7 ) 2
0,059
lg
1
2
(0,5)
E = -0,41 V
(0,5)
7. Vervollständigen
Sie
folgende
Reaktionsgleichungen
Niederschlagsbildungen und Gasentwicklungen kennzeichnen):
(Farbveränderungen,
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+
violett
2Mn2+
+ 10CO2 + 8H2O
2S2O32- + I2
blau (Iodstärke)
S4O62-
+ 2I-
Cl2
+ 2NaOH(aq)
NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O
3S2-
+ 2As3+
2As2S3
150 °C
(Kat. MnO2)
2KClO3
gelb
2KCl
+ 3O2
+ Br2
2Br-
+ Cl2
2Cl-
2Ag+
+ CrO42-
Ag2CrO4
braun
rotbraun
Cu2+
+ 4NH3
hellblau
[Cu(NH3)4]2+
dunkelblau
CaF2
2HF
+ CaSO4
Ca2+
+ 2HCO3-
NH4+
+ OH-
+ 2H2SO4 (konz.)
CaCO3 + CO2
NH3
+ H2O
+ H2O
(je 2)
22
8. Wie erfolgt die technische Herstellung von Chlor, Cl2? Erläutern Sie das Amalgam-Verfahren!
Verwenden Sie zur Beantwortung auch Reaktionsgleichungen!
-
Elektrolyse wässeriger konzentrierter NaCl-Lösungen (Chloralkali-Elektolyse)
-
Amalgambildner:
-
Anode:
2Cl-
Kathode:
xNa+ + xe-
Cl2
Hg
6
(1)
(1)
+ 2e-
(1)
NaxHg
Amalgamzersetzer:
NaxHg + xH2O
1
xNaOH + x 2 H2
+ Hg
(2)
Bruttogleichung:
2NaCl(aq) + 2H2O
Cl2
+ H2 + 2NaOH(aq)
(1)
9. Wie werden folgende Ionen in der qualitativen anorganischen Analyse nachgewiesen
(Reaktionsgleichungen, eventuelle Farbänderungen und Niederschlagsbildungen nicht
vergessen):
NO3- und PO43- ?
Für jedes Ion nur einen Nachweis angeben!
NO3- (Ringprobe):
HNO3 + 3Fe2+ + 3H+
NO
+ [Fe(H2O)6]2+
3Fe3+ + NO + 2H2O
(1,5)
[Fe(H2O)5NO]2+ + H2O
(1,5)
brauner Ring
PO43-:
(3)
Zwei Möglichkeiten:
a) -als schwerlösliches Magnesiumammoniumphosphat-hexahydrat
HPO42- + Mg2+ + NH4+ + OH- + 5H2O
MgNH4PO4 . 6H2O
farblos (weiß)
6
b) -als gelbes schwerlösliches Ammoniumsalz der Dodecamolybdatophosohorsäure
H2PO42- + 22H+ + 3NH4+ + 12MoO42-
(NH4)3[P(Mo3O10)4 . aq]
gelb
Gesamtpunktzahl 62.
Die Klausur ist mit 31 Punkten bestanden.
+ 12H2O