Wiederholung Chemie 11 eA

Wiederholung Chemie 11 eA
(1) Thermodynamik
a) Nenne den 1. Hauptsatz der Thermodynamik für die 3 relevanten Arten chemischer
Systeme in Gleichungsform!
b) Wie kann man die thermodynamischen Größen messen?
c) Was bedeutet das „pro Mol“ bei molaren Größen?
d) Berechne die molare Reaktionsenthalpie der Methan-Verbrennung (Tipp: Hess)
e) Berechne die Reaktionsenthalpie bei der Verbrennung von 1,3m³ Methan.
f) Nenne den 2. Hauptsatz der Thermodynamik.
g) Berechne, ab welcher Temperatur sich Blei(II)oxid in die Elemente zersetzt.
(2) Bohr-Sommerfeldt-Modell
a) Gib die Elektronenkonfiguration von Zirkonium (Element Nr. 40) in folgenden
Schreibweisen an: Energieniveauschema, ausführlich, verkürzt und Pauling
b) Erkläre, weshalb Mangan in den Ox-Stufen +2, +6 und +7 stabil ist.
(3) Organik
a) Notiere die verkürzten Strukturformeln von ...
2-Penten, Benzen, 1,3-Pentadien, Glycol, Oxalsäure, 2-Hydroxy-Pentanal, EssigsäureButyl-Ester, Nitroglycerin
b) Notiere je eine Reaktionsgleichung zur Addition, Substitution, Eliminierung und
Alkoholat-Bildung, Ester-Hydrolyse
c) Erkläre die fettlösende Wirkung von Tensiden
(4) Polymere
a) Erkläre die jeweils namensgebende Eigenschaft von Thermoplast, Duroplast und
Elastomeren anhand der Struktur!
b) Notiere je eine Reaktionsgleichung zur Polymerisation und Polykondensation
(5) Reaktionskinetik
a) Definiere v und v für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid
b) In 30 Tagen entwichen 2,8l Sauerstoff aus einer Literflasche 17%iger H2O2-Lösung.
Berechne die mittlere Reaktionsgeschwindigkeit in diesem Zeitraum!
(Hinweis: Erst musst du den Massenanteil 17% in eine Konzentration umrechnen)
c) Nenne Wege, diese Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen! Erkläre per Stoßtheorie!
(6) Chemisches Gleichgewicht
a) Nenne die Merkmale eines dynamischen GG-Zustandes!
b) Erstelle das MWG für die Gasreaktion „unvollständige Butan-Verbrennung“!
c) Die Veresterung von Propansäure mit Ethanol hat die GG-Konstante Kc=4,6. Wie hoch
ist die Ausbeute bei der Reaktion von 12mol Säure und 460g Ethanol?
d) Wie kann man das GG des Kontaktverfahrens zu Gunsten von SO3 verschieben?
(7) Brønsted-Theorie
a) Was versteht Brønsted unter einer Protolyse-Reaktion?
b) Berechne den pH-Wert von 0,3M Salzsäure
(stark) und 2M HNO2 (schwach)
c) Berechne den pH-Wert von 0,02M
Kalkwasser (stark) und 0,5M Soda (schwach)
(Kalkwasser = Calciumhydroxid-Lösung, Soda = Natriumcarbonat)
d) Erkläre anhand dieser Kurve, was ein Puffer
ist/soll und was ein Indikator ist/soll!
e) Wenn diese Kurve zur Bestimmung von 5ml
einer Essigsäure-Probe mit 0,2M Maßlösung
ist: Wie ist die Essig-Konzentration?
f) Nenne einen geeigneten Farb-Indikator dieser Titration!
(7) Brønsted-Theorie
a) Was versteht Brønsted unter einer Protolyse-Reaktion?
b) Berechne den pH-Wert von 0,3M Salzsäure
(stark) und 2M HNO2 (schwach)
c) Berechne den pH-Wert von 0,02M
Kalkwasser (stark) und 0,5M Soda (schwach)
(Kalkwasser = Calciumhydroxid-Lösung, Soda = Natriumcarbonat)
d) Erkläre anhand dieser Kurve, was ein Puffer
ist/soll und was ein Indikator ist/soll!
e) Wenn diese Kurve zur Bestimmung von 5ml
einer Essigsäure-Probe mit 0,2M Maßlösung
ist: Wie ist die Essig-Konzentration?
f) Nenne einen geeigneten Farb-Indikator dieser Titration!
(7) Brønsted-Theorie
a) Was versteht Brønsted unter einer Protolyse-Reaktion?
b) Berechne den pH-Wert von 0,3M Salzsäure
(stark) und 2M HNO2 (schwach)
c) Berechne den pH-Wert von 0,02M
Kalkwasser (stark) und 0,5M Soda (schwach)
(Kalkwasser = Calciumhydroxid-Lösung, Soda = Natriumcarbonat)
d) Erkläre anhand dieser Kurve, was ein Puffer
ist/soll und was ein Indikator ist/soll!
e) Wenn diese Kurve zur Bestimmung von 5ml
einer Essigsäure-Probe mit 0,2M Maßlösung
ist: Wie ist die Essig-Konzentration?
f) Nenne einen geeigneten Farb-Indikator dieser Titration!
Lösungen
(1) Thermodynamik
a) abgeschlossen: E = 0 bzw. U = 0
geschlossen: E = Q bzw. U = Q
offen: E = Q+W bzw. U = Q – pV
b) Wie kann man die thermodynamischen Größen messen? Kolbenprober, Kalorimetrie
c) Was bedeutet das „pro Mol“ bei molaren Größen? Energiebetrag bei der Reaktion
von 1 mol Formelumsatz, also den Stoffmengen der ausgeglichenen Gleichung
d) CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O
RHm = BHm(CO2) + 2 BHm(H2O-Gas) - BHm(CH4) – 2 BHm(O2)
kJ
kJ
kJ
kJ
kJ
= -393 mol
+ 2  (-242 mol
)
– (-74,67 mol
) – 2  0 mol
= -802,33 mol
e) nFU = nCH4 =
VCH4
Vm

1300l
≈ 58mol;
22,4 moll
kJ
Q = RHm  nFU = -802,33 mol
 58mol = -46 535 kJ
f) Die Entropie (Grad der Unordnung) kann in einem isolierten System nicht fallen.
g) 2 PbO  2Pb + O2
kJ
kJ
RH = 0 mol
- 2(-217 mol
) = 434
Gibbs-Helmholtz: RG = RH – TRS
kJ
mol
RS = 2 65 K Jmol + 205 K Jmol - 2(69 K Jmol ) = 197 K Jmol
Gibbs-Helmholtz: RG = RH – TRS
kJ
 0 = 434 mol
- T 0,197 K kJ
 mol
|solve
T = 2203K = 1930°C
(2) Bohr-Sommerfeldt-Modell
a) ausführlich: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2
5s
4d
verkürzt: [Kr] 5s2 4d2
Pauling: [Kr] ↑↓ ↑ ↑
b) nur mündlich
(3) Organik und (4) Polymere
Lösungen nur mündlich
(5) Reaktionskinetik
a) 2 H2O2  2 H2O + O2 
v= 
1 dcH2O2

2 dt
und
v = 
1 cH2O2

2
t
g
b) n(H2O2) = m : M = 170g : 34 mol
= 5mol  cStart(H2O2) = 5 moll
nO2 = V : Vm = 2,8l : 22,4 moll = 0,125 mol
 Wenn 0,125mol O2 entstehen, verbraucht dies 2 0,125mol H2O2
5mol  0,25mol
 c2(H2O2) =
= 4,75 moll
1l
1 cH2O2
1  0,25 moll
mol
mol
v =  
= v =  
= 0,00417
oder 4,82 10-8
2
t
2
30d
l d
l s
c)
Katalysator (ändert Reaktionsweg, so dass weniger EAkt für wirksamen
Zusammenstoß nötig ist

höher konzentrierte H2O2 , denn dann stoßen Teilchen öfter zusammen

erwärmen  Teilchenbewegung schneller  mehr Zusammenstöße sind wirksam

(Verteilungsgrad passt hier nicht)

(6) Chemisches Gleichgewicht
a) unvollständiger Stoffumsatz; vhin = vrück ; Konstanz der Konzentrationsverhältnisse,
einstellbar von beiden Seiten
b) 2C4H10 + 9O2
c) RGl:
Start
8CO + 10H2O  Kp 
C2H5COOH + C2H5OH
460 g
12mol
g =10mol
46
12-x
n
n
MWG: Kn  Ester Wasser
nSäure  nAlkohol
10-x
(pC4H10 )2  (pO2 ) 9
x
 4,6 
(eigentlich kein GG)
C2H5COO-C2H5 + H2O
0mol
0mol
mol
GG:
(pCO )8  (pHhO )10
xx
|solve
(12  x)(10  x)
x
 x = 7,4mol (20,7mol entfällt, da sonst nSäure negativ wäre)
praktische Re aktionsmen ge
7,4mol
η=
=
= 74%
Reaktionsm enge ohne Rückreaktion
10mol
d) 2SO2




+ O2
2SO3 ; RH = -196 kJ/mol
Zugabe von SO2 oder Sauerstoff
Entnahme von SO3
Erwärmen
Druckerhöhung (denn 3mol Gas  0mol Gas)
(7) Brønsted-Theorie
a) Protolyse = Reaktion, bei der ein H+ vom Säure- zum Basenteilchen wechselt.
b) 0,3M HCl  cH+ = 0,3 moll  pH=-lg(...) = 0,52
2M HNO2 (schwach)  KS 
 cH+ =
cH   cNO 
KS  cHNO2  7,2  10 4
cHNO2
mol
l
2

(cH  )²
cHNO2
 2 moll = 0,38 moll  pH=-lg(...) = 1,42
c) 0,02M Ca(OH)2  cOH- = 0,04 moll  cH+ = 10-14 moll²² :cOH- = 2,5 10-13 moll  pH = 12,6
0,5M Na2CO3  KB 
cOH   cHCO 
cCO 2
3

3
 cOH- =
KB  cCO 2  2,51  104
3
(cOH  )²
cCO 2
3
mol
l
 0,5 moll =0,11 moll  cH+ = 8,9 10-13 moll  pH=12,05
d) Puffer = System aus einer schwachen Säure und
deren korrespondieren der schwachen Base
Zugabe von Säure oder Base ändert den pHWert nur geringfügig, da das zugegebene
Teilchen mit einem der Pufferbestandteile
reagiert und so verbraucht wird. (siehe (1) )
Ein Indikator ist ein Säure-Base-Paar, dessen
beide Bestandteile sich in der Farbe
unterscheiden. Er soll beim pH-Sprung einer
Titration umschlagen (siehe (2) )
(2)
(1)
e) Titergleichung: cProbe  vProbe = cMaßlösung  VMaßlösung
cEssig  vEssig = cNaOH  VNaOH
cEssig  5ml = 0,2 moll  20ml | :5ml
 cEssig = 0,8 moll
f) Äquivalenzsprung im basischen Bereich (schwache Säure und starke Base)
 Indikator Phenolphthalein oder Thymolblau oder ...