Klausur 22.09.2003

Studienbegleitende Prüfung
Modul 12 – Anorganisch-Chemisches Grundpraktikum
SS 2003
22.09.2003
Name:
Vorname:
Matrikelnummer:
Fachsemester:
Punkte:
Note:
Frage 1
[6P]
Was geschieht, wenn Sie Lösungen folgender Kationen mit
a) (NH4)2S, versetzen?
Cu2+
Niederschlag von CuS
Pb2+
Niederschlag von PbS
b) verd. H2SO4?
Ba2+
Niederschlag von BaSO4
2+
Pb
Niederschlag von PbSO4
Pb2+
Niederschlag von PbCl
K+
nichts
c) verd. HCl?
Frage 2
[6P]
Berechnen Sie das Potential einer galvanischen Halbzelle aus [Co(H2O)6]2+ (0,456
mol/l) und [Co(H2O)6]3+ (0,987 mol/l) und geben Sie den Namen der verwendeten
Gleichung an.
Nernstsche Gleichung
∆E = ∆E0 −
E = E0 +
2,303 ⋅ R ⋅ T
⋅ logQ
n⋅F
∆E = ∆E0 −
0,059
⋅ logQ
n
E = E0 +
[Ox]
0,059
⋅ log
[Red]
n
0,059
0,059
c (Co3+ )
0,059
0,987
⋅ logQ = 1,808 +
⋅ log
= 1,808 +
⋅ log
= 1,82 V
2+
n
1
c (Co )
1
0,456
1
Frage 3
[6P]
Zu einer 5 • 10-5 mol/l AgNO3 Lösung wird eine 5 • 10-3 mol/l Lösung NaI gegeben.
Bildet sich ein Niederschlag?
AgI ⇄ Ag+ + I-
L = 10-16 = c(Ag+) • c(I-)
Produkt der Konzentrationen = (5 • 10-5) • (5 • 10-3) = 2,5 • 10-7
Produkt der Konzentrationen >> L
2,5 • 10-7 >> 10-16; AgI fällt aus (Ja, es bildet sich ein Niederschlag)
Frage 4
[6P]
Berechnen Sie, wie viel Kreide (Calciumcarbonat) sich in 100 ml Wasser löst.
M(CaCO3) = 100 g/mol
CaCO3 ⇄ Ca2+ + CO32-
L = 10-8,32 = c(Ca2+) • c(CO32-)
L = 10-8,32 = c(Ca2+)2 → c(Ca2+) = c(CO32-) = c(CaCO3) = √10-8,32 = 10-4,16
= 6,92 • 10-5 mol/l
0,1 l • 6,92 • 10-5 mol/l CaCO3 <> 6,92 • 10-6 mol CaCO3
<> 6,92 • 10-6 mol • 100 g/mol = 0,692 mg CaCO3
Frage 5
[6P]
Welchen pH-Wert besitzt eine Mischung aus 1 g Ca(OH)2 und 200 ml verdünnter
Salzsäure (c = 0,1 mol/l)
200 ml Salzsäure (c = 0,1 mol/l) enthält: 0,1 mol/l • 0,2 l = 0,02 mol H+
1,0 g Ca(OH)2 <> 1,0 g / 74,09 g/mol = 1,4 • 10-2 mol Ca(OH)2.
1,4 • 10-2 mol Ca(OH)2 enthalten 2 • 1,4 • 10-2 mol OH- = 2,70 • 10-2 mol OHnach Neutralisation verbleiben (0,027 - 0,02) • 10-2 mol OH- in 200 ml Lösung
c(OH-) = 0,007 mol / 0,2 l = 0,035 mol/l → pH = 12,54
Frage 6
[8P]
Wie lautet die Henderson-Hasselbalch-Gleichung?
pH = pK s − log
c (HA )
c A−
pH = pK s + log
( )
2
( )
c A−
c (HA )
Verwenden Sie diese Gleichung um den pH-Wert einer Pufferlösung aus 50 ml
H2PO4- (c = 0,6 mol/l) und 150 ml HPO42- (c = 0,20 mol/l) nach Zugabe von 0,010 mol
OH- Ionen (NaOH) zu berechnen:
0,010 mol OH-:
⇄
H2PO4-
Mol
Nach der Zugabe von OH-
H+
+
HPO42-
0,050 • 0,6
0,150 • 0,2
0,03
0,03
0,03 - 0,010
0,03 + 0,010
Vol. = 200 mL
0,03 - 0,010
c(HA )
0,2
pH = pK s − log
= 7,21− log
= 7,51
−
+ 0,010
0,03
c (A )
0,2
Frage 7
[8P]
a) Was bedeutet es in der Titrationskurve von H3PO4 wenn die Punkte 2 und 4
erreicht sind? Wie heissen sie?
b) In was für einem Bereich liegen die Punkte 1, 3 und 5? Wie sind die
Konzentrationen der verschiedenen Stoffe genau in der Mitte der Bereiche in 1, 3
und 5
5
3
4
1
2
3
1, 3, 5 liegen in den Puffer Bereichen
1 c(H3PO4) = c(H2PO4-)
3 c(H2PO4-) = c(HPO42-)
5 c(HPO42-) = c(PO43-)
2 und 4 sind Äquivalenzpunkte.
Äquivalenzpunkt: Punkt während einer Titration, bei dem äquivalente Mengen
der Reaktanden vorhanden sind c(H3O+) = c(OH-).
Frage 8
[6P]
Wie lautet die Arrhenius-Gleichung? Zeichnen Sie das energetische Profil einer
exothermischen Reaktion mit einem Übergangszustand. Wie ändert es sich nach der
Zugabe eines Katalysators?
Arrhenius-Gleichung:
E
K = A • e-Ea/RT
Ea(ohne)
Ea(mit)
Frage 9
[6P]
Wie lautet das Lambert-Beer’sche Gesetz? Was bedeuten alle Konstanten und
Parameter?
A=ε•b•c
A = Absorption
ε = molarer Absorptionskoeffizient
c = Konzentration
d = Schichtdicke
Frage 10
[6P]
Versetzen Sie eine Aluminiumchlorid-Lösung mit verdünntem Ammoniak. Verteilen
Sie die Niederschläge und geben Sie in eines verdünnte Salzsäure, in das andere
verdünnte Natronlauge. Erklären Sie ihre Beobachtungen mit Reaktionsgleichungen.
Nach der Zugabe von NH3:
4
Al3+(aq) + 3 NH3(aq)+ 3 H2O(aq) Al(OH)3(s) + 3 NH4+(aq)
Nach der Zugabe verdünnte Natronlauge:
Al(OH)3(s) + OH-(aq) ' Al(OH)4-(aq)
Nach der Zugabe verdünnte Salzsäure:
Al(OH)3(s) + 3 H+(aq) ' Al3+(aq) + 3 H2O(l)
Der Niederschlag von Al(OH)3 löst sich in überschuss HCl oder NaOH.
Frage 11
[4P]
EDTA wird zur titrimetrischen Bestimmung von Kationen verwendet. Im Praktikum
wurde bei einem entsprechenden Versuch der Ca2+-Ionen-Gehalt in Wasser
bestimmt. Dazu wurden auch eine Indikator-Puffer-Tablette und Ammoniak
verwendet.
Welche der folgenden Aussagen zum Praktikumsversuch trifft nicht zu?
a) EDTA ist ein Indikator, der von rot nach grün umschlägt.
X
b) EDTA besetzt bis zu sechs Koordinationsstellen am Metallion.
c) EDTA bildet Chelat-Komplexe.
d) EDTA bindet stärker an Ca2+-Ionen als Ammoniak.
e) EDTA verdrängt den Indikator aus dem Ca2+-Komplex.
Frage 12
[4P]
Eine chemische Reaktion befindet sich im Gleichgewicht:
A + 2B ' C + 4D
Schreiben Sie die Gleichgewichtskonstante.
K=
c C ⋅ c D4
c A ⋅ c B2
Frage 13
[14P]
Welche der folgenden Liganden bilden Chelatkomplexe?
EDTA, Ethylendiamin, Ammoniak, Wasser, DAD (Diacetylglyoxim)
Sagen Sie die Zähnigkeit alle Liganden und zeichnen Sie die Lewis Formeln (mit
allen Valenzelektronen) von EDTA, Ethylendiamin und Ammoniak.
Bei Fehler 2P Abzug !!
5
EDTA
Ja
sechszähnig
DAD (Diacetylglyoxim)
Ja
zweizähnig
Ethylendiamin
Ja
zweizähnig
Wasser
Nein
einzähnig
Ammoniak
Nein
einzähnig
Frage 14
In
der
[14P]
letzter
Woche
wurden
die
folgende
Komplexe
synthetisiert:
Bis(glycinato)kupfer(II) und Kaliumbis(oxalato)cuprat(II). Wie haben Sie ihre Reinheit
bestimmt? Erklären Sie das entsprechender Verfahren mit Reaktionsgleichungen.
Iodometrische Bestimmung von Kupfer (II)
Die iodometrische Bestimmung von Kupfer(II)-Salzen beruht auf der Reaktion:
2 Cu2+ + 4 I- ' 2 CuI ↓ + I2
Es
bildet
sich
Kupfer(I)-iodid.
ein
Man
schwerlöslicher,
titriert
gelblichweißer
dass
Niederschlag
ausgeschiedene
Iod
von
mit
Natriumthiosulfatlösung, so dass Iodid-Ionen zurückgewonnen werden und
diese erneut Cu2+ reduzieren.
I2 + 2 S2O32- → 2 I- + S4O62-
Als entsprechenden Indikator verwendet man eine Stärkelösung, die durch Iod
blau gefärbt wird. Wenn das gesamte Iod durch Natriumthiosulfat reduziert
worden ist, wird die Lösung gelblichweiß. Der Endpunkt ist erreicht, wenn der
bläuliche Farbton gerade verschwunden ist und die trübe Flüssigkeit nur noch
gelblichweiß erscheint.
6