Ergänzungsfach CHEMIE

Maturaprüfung 2010
Note:
Punktzahl:
.........
Name: .......................................................................... Klasse: .........
Ergänzungsfach CHEMIE
Lehrpersonen: Dr. Zoltán Molnár, Dr. Małgorzata Simson
Prüfungsdatum und -Zeit: ….tag, ……. Mai 2010, 8.30 – 11.30 h
Prüfungsdauer: 3 Stunden
Allgemeine Hinweise:
•
Wenn nicht anders vermerkt, müssen die Antworten, um die volle Punktzahl zu erreichen,
ausführlich genug und klar begründet sein, sowie leserlich dargestellt sein.
Ebenso müssen bei Berechnungen die in die verwendeten Formeln eingesetzte Zahlenwerte
und die Lösungswege lückenlos ersichtlich sein. Die Resultate sind mit drei Ziffern und
wenn sinnvoll mit Zehnerpotenzen anzugeben.
•
Die Aufgaben müssen auf den Aufgabenblättern (........................... Seiten) gelöst werden. Bei
Platzmangel dürfen Zusatzblätter abgegeben werden.
•
Die Aufgabenblätter und allfällige Zusatzblätter (mit Name, Vorname und Klasse) müssen am
Schluss vollständig abgegeben werden.
Hilfsmittel:
•
Taschenrechner TI 84, Speicher gelöscht
•
Tabellen (Periodensystem, Säure-Base-Tabelle, Redox-Reihe, die natürlichen Aminosäuren,
Formelsammlung) werden von den Lehrpersonen zur Verfügung gestellt.
Bewertung:
•
Das Punktemaximum beträgt 81.5 Punkte.
•
Für die Note 6 ist nicht die volle Punktzahl erforderlich.
•
Die Bewertung erfolgt linear.
Viel Erfolg!
1
Bindungsarten, Verbindungstypen
1.
Wie sind die Atome in den folgenden Stoffen miteinander verknüpft?
Stellen Sie dies in chemisch korrekter Schreibweise der Bindungsarten dar. Stellen
Sie die Struktur der kleinsten Teilchen dar und geben Sie die Art der Bindung an. (mesomere Übergangsformen nicht vergessen) (K3)
(5.5)
a) Hauptbestandteil der Luft
(1)
b) MgCl2
(1)
c) NO
(1)
d) K2SO3
(1,5)
e) SiO2
(1)
2
Eigenschaften von Verbindungen
2.
Kreuzen Sie unterhalb die richtige Eigenschaft an und begründen Sie anhand der abgebildeten Struktur (1-2 Sätze). (K2)
a) Vitamin C (Ascorbinsäure)
b)
O wasserlöslich
O wasserlöslich
O fettlöslich
(2x1)
Vitamin E (Tocopherol)
O fettlöslich
Seife
3.
a) Zeichnen Sie die Lewis-Formel von (klassischer) Seife und erläutern Sie ihre Eigenschaften anhand dieses Aufbaus. (K2)
b) Erklären Sie anhand einer Skizze mit präzisem Kommentar, wie und warum Seife
Fett in Wasser „aufzulösen“ vermag. (K4)
c) Seife bildet nicht nur in Wasser, sondern auch in Benzin Mizellen. Zeichnen Sie den
Aufbau einer Seifen-Mizelle in Benzin.
(K3)
(1)
(1,5)
(1)
3
4.
5.
Ihr neugieriger Hund Fido trinkt im Labor von der giftigen Bariumchlorid-Lösung.
(2.5)
a) Welches Teilchen ist für die Giftwirkung verantwortlich? (Mit begründung) (K1)
b) Was unternehmen Sie und warum, um ihn zu retten?
Begründen Sie Ihre Antwort anhand einer vollständigen Reaktionsgleichung mit
dem „Gegenmittel“ (Chemikalie aus dem Labor) mit Kommentar. (K3)
(1)
(1,5)
Verreibt man Ammoniumchlorid mit Natriumcarbonat, so lässt sich der stechende
Geruch von ……………………. wahrnehmen.
(0,5)
a) Formulieren Sie die dazugehörige vollständige Reaktionsgleichung. (K3)
(1)
b) Um welchen Reaktionstyp handelt es sich? Zeigen Sie genau auf, wie die Teilchen
wirken. (K3)
(0,5)
4
6.
Man löst die in der folgenden Tabelle links aufgeführten Verbindungen in reinstem
Wasser. Welchen Charakter hat die Lösung? Kreuzen Sie eine der drei möglichen Antworten an. (K3)
(4)
Eine Begründung wird nicht verlangt.
Verbindung
sauer
neutral
alkalisch
MgCl2
LiHSO4
O2
CO2
K2SO3
KH2PO4
Fe(NO3)3
NaHPO4
7.
In welchem Bereich (<, =, > 7) liegen die pH-Werte folgender Lösungen?
Begründen Sie kurz anhand von vorliegenden bzw. beteiligten Verbindungen und den
sich abspielenden Reaktionen. (K3)
(2.5)
a) Hartes (Leitungs-)Wasser,
b) Regenwasser.
(1,5)
(1)
5
8.
Bei der Zugabe von Ammoniak-Lösung zu einer Lösung von Eisen(III)-chlorid bildet (3)
sich eine rotbraune Fällung.
a) Formulieren Sie die dazugehörige vollständige Reaktionsgleichung. (K3)
b) Wie kann man diese Fällung wieder auflösen? Schlagen Sie eine geeignet Chemikalie (aus dem Labor) vor und formulieren Sie damit die vollständige
Reaktionsgleichung. (K4)
(2)
(1)
Stöchiometrie
9.
Eine 20 % -ige (Massenprozent) Schwefelsäure-Lösung hat eine Dichte von 1,2 kg/dm3. (1.5)
Berechnen Sie die Konzentration in mol/L. (K3)
6
10.
Gemäss aktueller Werbung hat ein neues Auto einen Kohlendioxid-Ausstoss von 90 g
pro Kilometer Fahrt.
a) Berechnen Sie aus dieser Angabe den Treibstoffverbrauch (Treibstoff = Heptan
C7H16, Dichte 0.78 kg/dm3) in Litern auf 100 km. (K3)
b) Wie viel Liter Sauerstoff und wie viel Liter Luft werden pro Kilometer umgesetzt
(Normbedingungen)?
(K3)
11.
Wolfram(-Metall) wird durch die Reaktion von Wolfram(VI)-oxid mit Wasserstoff
gas gewonnen, wobei noch Wasser entsteht.
a) Formulieren Sie die korrekte Reaktionsgleichung. (K2)
(4)
(3)
(1)
(4)
(1,5)
b) Welcher Reaktionstyp liegt hier vor? Zeigen Sie dies genau anhand der beteiligten / (1,5)
entstehenden Teilchen /Atome auf (wie wirken die einzelnenTeilchen). (K2)
c) Wie viele Kubikmeter Wasserstoffgas (bei NB) benötigt man, um eine Tonne
Wolfram herzustellen? (K3)
(1)
7
Chemisches Gleichgewicht
12.
Im Sommer bei intensiver Sonneneinstrahlung bildet sich (in einer Gleichgewichtsreak- (5)
tion) in der Luft in großer Höhe (Stratosphäre) Ozon O3.
a) Formulieren Sie die korrekte Reaktionsgleichung. (K1)
(1)
b) Diese (Hin-)Reaktion ist ……….therm. (K3)
Begründung:
(1)
c) Bei kühleren Temperaturen verschiebt sich dieses Gleichgewicht nach …………,
(1)
d.h. die Konzentration von ……. nimmt ….. und die Konzentration von …….
nimmt …...
(K3)
Begründung:
d) Bei Druckerhöhung verschiebt sich dieses Gleichgewicht nach …………,
(1)
d.h. die Konzentration von ……. nimmt ….. und die Konzentration von …….
nimmt …...
(K3)
Begründung:
e) Was passiert mit dem Gleichgewicht bei Zugabe eines Katalysators?
Erklärung in 2-3 Sätzen. (K3)
(1)
8
Säure-Base-Reaktionen
13.
Schlagen Sie jeweils zwei Chemikalien vor, aus welchen man im Labor in einer voll
ständig ablaufenden Säure/Base-Reaktion folgende Stoffe herstellen könnte: (K4)
a) H2S
b) K3PO4
(2x2)
Formulieren Sie die dazu gehörigen vollständigen Reaktionsgleichungen. (K3)
pH-Berechnungen
14.
a) Berechnen Sie den pH-Wert einer 0.1 Molaren Fluorwasserstoff-Lösung. (K2)
(1)
b) Zeichnen Sie den Verlauf der Titrationskurve von 8 mL 0.1 molarer
Fluorwasserstoff-Lösung mit 0.1 molarer Natronlauge (= X) ein. (K2)
(1,5)
c) Die Titrationskurve hat den Äquivalenzpunkt bei ………mL X
(1)
und einen Wendepunkt (zwischen dem Start und dem Äquivalenzpunkt)
bei …... mL X und pH = ………. (auf zwei Kommastellen genau). (K2)
pH
14
12
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ml X
9
Redox-Reaktionen
15.
Man gibt die Lösungen von Kaliumiodid KI und Kaliumiodat KIO3 zusammen.
(2.5)
a) Welche Reaktion wird zwischen den angegebenen Verbindungen stattfinden?
Begründen Sie, weshalb die beiden Verbindungen sicher miteinander reagieren wer-
(1)
den und Sie deshalb die Bildung von ……………….., eines Ihnen aus dem Labor gut
bekannten Stoffes als (Haupt-) Produkt werden beobachten können.
Formulieren Sie die Teilgleichungen und die Gesamtreaktionsgleichung.
(K3)
b) Beim Durchführen des Experiments tritt wider Erwarten die vorausgesagte Reaktion nicht ein. Für diese Beobachtung gibt es eine einfache Erklärung. Welche?
(0,5)
c) Wie kann man durch Zugabe einer geeigneten Chemikalie aus dem Labor zeigen, dass (1)
die Reaktion doch funktioniert? Welche Chemikalie wird man einsetzen? Erklären
Sie, was sie bei der Reaktion bewirkt und formulieren Sie die korrekte und vollständige Reaktionsgleichung dazu. (K4)
10
Organische Chemie
16.
Verschiedene organische Verbindungen mit drei Kohlenstoffatomen.
a) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare
einer organischen Verbindung an, welche Wasserstoffatome und genau drei Kohlenstoffatome und ein Stickstoffatom enthält. (K2)
(7.5)
(1)
b) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare
(1)
einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält, nicht zu
den Carbonsäuren gehört und gut wasserlöslich ist. (K2)
c) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare
einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält und in
wässriger Lösung einen pH-Wert aufweist, der deutlich unterhalb von 7 liegt. (K2)
(1)
d) Geben Sie die Lewis-Formel einschliesslich aller nicht bindenden Elektronenpaare
(1)
einer organischen Verbindung an, welche genau drei Kohlenstoffatome enthält und zum
Aufbau von Eiweissmolekülen verwendet werden kann. (K3)
11
e) Geben Sie die Lewisformel einer organischen Verbindung an, welche aus genau 4
Kohlenstoffatomen besteht und in der Dunkelheit spontan mit Brom reagieren kann.
Zeichnen Sie den kompletten Mechanismus auf, wie aus dem Edukt mit Brom das Produkt entsteht.
(K3)
(1)
(2,5)
12
17.
Zeichen Sie die Skelettformeln folgender Verbindungen:
(K3)
(5.5)
a) 1,3,5-Cyclohexantriol
(1)
b) Butylphenylamin
(1,5)
c) 3-Pentensäure
(1,5)
d) Ethansäuremethylester
(1,5)
13
18.
Benennen Sie die abgebildeten Moleküle mit dem systematischen Namen gemäss der
IUPAC-Nomenklatur. (K3)
(5)
(1)
(1,5)
OH
O
O
(1,5)
O
H2N
(1)
14
19.
Nehmen Sie die drei Aminosäuren Alanin, Leucin und Glycin (siehe beigelegte Liste)
und verbinden Sie sie zum Tripeptid Ala-Leu-Gly. Zeichnen Sie von diesem Tripeptid
die Skelettformel.
(K3)
(2)
15
20.
In unserem Magen werden lange Aminosäureketten (Eiweisse) von den Verdauungsenzymen zu kürzeren Aminosäureketten gespalten, diesen Vorgang nennt man Verdauung.
Trypsin ist so ein Verdauungsenzym. Es spaltet die Aminosäureketten immer nur an der
Stelle, wo ein Arginin in der Kette vorkommt. Ein anderes Verdauungsenzym wäre
Chymotrypsin, es spaltet die Aminosäurekette an der Stelle, wo ein Tyrosin in der Kette
vorkommt. Betrachten Sie das Bild unten und erklären Sie:
a) Um welche Reaktionsart es sich bei der Peptidspaltung handelt. (1 Wort)
(K1)
b) Wie das Enzym Trypsin die unterschiedlichen Aminosäuren in den Aminosäureketten
erkennen kann.
(2.5)
(0,5)
(1)
(K3)
c) Was würden Sie an der Protease Trypsin ändern, damit sie wie Chymotrypsin wirken
(1)
kann? (Mehrere Antworten möglich) (K3)
16
Synthese
21.
a) Aus welchen zwei Molekülen A und B (Skelettformel) würde man im Labor das abgebildete Produkt C herstellen? Welches Nebenprodukt D entsteht ebenfalls?
(K3)
(2,5)
b) Benennen Sie C mit dem systematischen Namen gemäss der IUPAC-Nomenklatur.
(1,5)
(K3)
H
N
+
+
O
A
22.
B
C
D
Gegeben sei die Fischerprojektion des Zuckermoleküles Mannose .
(5.5)
a) Bestimmen Sie die absolute Konfiguration an jedem Chiralitätszentrum. (K3)
(1)
b) Handelt es sich bei diesem Zucker um eine Aldose oder um eine Ketose? (Begründung) (K2)
(0,5)
c) Zeichnen Sie zum Zuckermolekül Mannose ein mögliches Enantiomeres E und ein
mögliches Diastereomeres D. (K3)
(2)
E
D
17
d) Zeichnen Sie aus der Fischerprojektion des Zuckermoleküls Mannose die Pyranose- (2)
form α-D-Mannose. (K3)
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