Klausur M - htw saar

Hochschule für Technik und Wirtschaft - M - Prozesstechnik
29. 9. 2006
Klausur zur Vorlesung „Einführung in die Chemie“
SJ 2005/2006
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Name
Vorname
Matr. Nr.
Stud.J.
Versuch
Unterschrift
--- Geben Sie bitte auf jedem Lösungsblatt an: Name, Vorname; Matrikelnummer.
Teil A: ohne Unterlagen (Zeit: 60 min)
1.
* = Sonderpunkt
Erklären Sie die Begriffe, nennen Sie Beispiele:
a) Dosis b) Diffusion
c) Halbzelle (Elektrode)
(jeweils einige kurze Sätze bzw. Stichworte) (je ½P)
2.
d) Explosionsgrenzen
a) Was ist eine Säure, was eine Base (Definition nach Brönstedt) ? (½P)
b) Welche Strukturelemente müssen Säuren bzw. Basen aufweisen ? (½P)
Welche der folgenden Stoffe können in Wasser Säuren, welche Basen sein:
HF, H2O, NH3, CH4;;H2CO3, HCO3-, CO32-; ClOH, SO2, Natriumhydrid
Ordnen Sie die Stoffe in jeder der 3 Gruppen nach ihrer Säurestärke und nach ihrer Basenstärke
(stark, mittel, schwach, keine). Begründen Sie kurz Ihre Angaben (1P).
3.
Geben Sie für die folgenden Stoffe an (mit logischer Begründung): Struktur- bzw. Summenformel
(ggf. mit Mesomerie); Bindungsart; Molmasse; ggf. Hybridisierung der Zentralatome und
geometrische Anordnung; Polarität, (formale) Ladung und Oxidationszahlen der Atome:
a) Ammoniumnitrat (1/2P)
b) Schwefelsäure (1P) c)
d) Chlordioxid (1P)
4.
Nennen Sie die drei wichtigsten Syntheseverfahren für Kunststoffe (Polymere). Beschreiben Sie
jeweils den Reaktionsablauf für ein charakteristisches Beispiel. (1P)
5.
a) Beschreiben Sie kurz Aufbau und Wirkungsweise eines Bleiakkumulators (½P)
b) Formulieren Sie die Elektrodenreaktionen für Entlade- und Ladevorgang (½P)
c) Welcher Pol ist jeweils Anode, welcher Kathode (½P)
d) Die Klemmenspannung liegt im Mittel pro Zelle bei 2V. Welche Masse wäre zur Bereitstellung
von 1 kWh Energie (mindestens) erforderlich, wenn die eingesetzten Mengen an Schwefelsäure,
Blei und Bleidioxid vollständig umgesetzt werden könnten? (1P)
____________________________________________________________________________________
Elektronegativitäten:
H 2,1; Li 1,0; C 2,5; N 3; O 3,5; F 4,0; Na 0,9; Al 1,5; S 2,5; Cl 3,0; K 0,8; P 2,1; Br 2,8, J 2,5.
Faraday-Konstante
F = 96500 As/mol
PT060929.doc
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29. 9. 2006
Klausur zur Vorlesung „Einführung in die Chemie“
SJ 2005/2006
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Name
Vorname
Matr. Nr.
Stud.J.
Versuch
Unterschrift
Teil B: mit Unterlagen (Aufschriebe, 1 Buch, Zeit: 60 min)
6.
Benennen Sie folgende Stoffe aus dem Bereich der organischen Chemie (je ¼ P.):
a) H2C=CH–CH–CH3 b) n-C4H9NH2 c) HO–
CH3
H
CH3
e) CF2Cl2
f) C=C
g) H2N-CH-COOH
CH3 H
CH3
–CH3
d) O(C6H5)2
h) CH3–C–O–C2H5
O
7.
Schreiben Sie Summen- und Strukturformeln für folgende Stoffe (je ¼ P.):
a) 2,2-Dimethylpropan
b) α-Aminoessigsäure c) Methylformiat
d) o-Chlorphenol
e) Triethylamin
f) trans-3-Hexen
8..
Die Reaktion C + CO2
2 CO (Boudouard-Gleichgewicht) liefert bei Rotglut (650°C) und 1 bar
40 Vol% CO.
a) Formulieren und berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante (½ P)
b) Welche Konzentration erreicht das giftige CO im Verbrennungsgas, wenn in einem Kohleofen
bei 650°C und 1 bar die Luftzufuhr soweit gedrosselt wird, daß sich dieses Gleichgewicht
einstellen kann ? (Luft hat ca. 20 vol% O2; Volumenänderung vernachlässigen, rechnen Sie nur
bis zur Aufstellung der quadratischen Gleichung) (1 P)
c) Rechnen Sie die CO-Konzentration (0,18bar) um in g/m3 im Normzustand (0°C, 1013 mbar) (½
P)
9.
a) Welchen pH-Wert hat eine Lösung von 1 mol Ameisensäure (pKa = 3,8) und 1 mol
Natriumformiat in 1 l Wasser? (½P)
b) Den pH-Wert kann man mit Hilfe einer Sauerstoffelektrode messen. Welches Potential (gegen
Standardwasserstoffelektrode) ergibt sich bei 25°C und 1 bar Luft (21 Vol% O2) ? Entnehmen Sie
der Literatur das Standardpotential. (½P)
10.
Skizzieren Sie die Neutralisationskurve mit HCl (pH-Wert in Abhängigkeit der HCl-Menge) von
1M NaOH und von 1M Natriumcarbonat (pKs–Werte von Kohlensäure: 1- Stufe 6,5; 2. Stufe
10) mit Berechnung der Eckpunkte. (1P)
11.
Lesen Sie untenstehenden Text aufmerksam durch.
a) Was versteht man unter „Komplexverbindung“ (½P).
b) Formulieren sie die Gleichgewichtskonstante der Reaktion (3) (½P)
c) Der Sauerstoff-Partialdruck in der Lunge beträgt bei 1 bar Luftdruck ca. 150 mbar. Berechnen
Sie mit Hilfe der Angaben im Diagramm den Zahlenwert der Gleichgewichtskonstanten
(Verwenden Sie dazu die Kurve bei 250 ppm CO, da die Reaktion in Wahrheit komplizierter ist,
als hier angenommen und daher die Gleichgewichts-„Konstante“ etwas von der COKonzentration abhängt. Beachten Sie die eingezeichneten Hilfslinien. Die Konzentrationen von
HbCO2 und freiem Hb können in der Lunge vernachlässigt werden.) (½P)
d) Warum wird bei Behandlung der Vergiftung reiner Sauerstoff eingesetzt, oft sogar unter
erhöhtem Druck (½P)
e) Ein „Durchschnittsmensch“ hat etwa 6 l Blut mit einer Hänoglobin-Konzentration von 10 mM.
Berechnen Sie aus der Anfangssteigung der Kurve „500 ppm CO“ das Atemluftvolumen pro Stunde in
Ruhe (Molvolumen von Gasen bei Raumtemperatur ca. 25 l/mol) (½P)Wirkungen von CO beim Menschen
SEA30422
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Hämoglobin ist im menschlichen Blut für den Transport von Sauerstoff zuständig. Hämoglobin (Kurzzeichen Hb) ist der rote Blutfarbstoff
in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten) der Wirbeltiere. Eingeatmeter Sauerstoff wird als Oxyhämoglobin, Hb02, von der Lunge bis
zu den Körperzellen, z. B. in Muskeln, transportiert. Das Stoffwechsel-Endprodukt ist Kohlendioxid, C02; es gelangt zu einem großen Teil
als CO2Hb von den Zellen wieder zurück zur Lunge und wird dort ausgeatmet.
(1)
(2)
Hb + O2
Hb + CO2
HbO2
CO2Hb
Soweit der "normale" Transport von O2 und CO2 im Blut. Aber auch Kohlenmonoxid kann mit Hämoglobin in den roten
Blutkörperchen reversibel eine Verbindung bilden: den Koordinationskomplex Carboxyhämoglobin, COHb. CO kann also im
Blutfarbstoff den Sauerstoff ersetzen und so den Sauerstofftransport im Blut behindern.
(3)
HbO2 + CO
COHb + O2
Je nach Gehalt an Carboxyhämoglobin im Blut werden verschieden starke Vergiftungserscheinungen beobachtet (s.
Diagramm). Schon ein CO-Volumenanteil in der Atemluft von 100 ppm beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit des Menschen.
Tod tritt ein, wenn ca. 60 % des Hämoglobins für den Sauerstofftransport ausfallen. (Der Normalwert von
Carboxyhämoglobin, der "Hintergrundlevel", im normalen Blut liegt bei 3 %.)
Wenn CO auf den menschlichen Organismus einwirkt, stellt sich das Gleichgewicht [Gl. 3) nicht spontan ein. Es dauert
normalerweise einige Stunden, bis die maximale COHb-Konzentration im Körper erreicht ist. Die Geschwindigkeit, mit der
sich CO an Hämoglobin bindet, hängt neben dem CO-Volumenanteil von der Aktivität des Stoffwechsels und damit von der
Atemfrequenz ab: Erhöhte körperliche Anstrengungen können diese Zeitspanne erheblich verkürzen (Abb. 9-4).
Zur Behandlung von CO-Vergiftungen wird viel frische Luft - besser: mit Sauerstoff angereicherte Luft - empfohlen.
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