Technische_Fragen_u_Loesungsformeln_e

Gesamten Offenen Prüfungsfragen der letzten Jahre mit Lösung:
Erstellt von Bahls Jürgen PGN Roth L70
Reaktionen mit Saurem Regen:
1. Saurer Regen zerstört viele Baustoffe und Materialien und erzeugt große wirtschaftliche
Schäden.
a) Beschreiben(Nennen) Sie die Enstehung von Sauerem Regen mithilfe von
chemischen Verbindungen. (Gase)
b) Erläutern Sie zwei geeignete Maßnahmen, um die Auswirkungen in der Luft zu
verringern.
Antwort:
a) Saurer Regen entsteht aus den Gasen, Co2, SO2, und NO2, NOX, die sich, z.B. als Folge
von Verbrennungsvorgängen, in der feuchten Luft zu Säuren verbinden.
b) Durch Einbau von Katalysatoren im Kfz und eine bessere Überwachung von
Feuerungsanlagen (Einbau von Filtern) sollen die den sauren Regen bildenden Abgase
reduziert werden.
2. Magnesium verbindet sich unter heftiger exothermer Reaktion mit Sauerstoff.
a) Geben Sie den Namen dieser Reaktionsart an.
b) Bezeichnen Sie das Reaktionsprodukt
c) Erläutern Sie den Begriff exotherme Reaktion
Antwort:
a) Oxidation: Die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff nennt man Oxidation
b) Magnesiumoxid: Das Reaktionsprodukt bei einer Oxidation nennt man Oxid
c) Ein exothermer Vorgang ist eine chemische Raktion, bei der Energie freigesetzt wird.
3. Wenn folgende Elemente ionisiert würden, welche Arten von Ionen müssten sie bilden,
und welche Ladungszahlen würden sie erhalten?
Elemente: F, Na, Ca, Mg, O, Li
Antwort:
Element
F
O
Na
Ca
Mg
Li
Ion
FO²Na+
Ca²+
Mg²+
Li+
Anion
Kation
Ladungszahl
einfach negativ
zweifach negativ
einfach positiv
zweifach positiv
zweifach positiv
einfach positiv
Korrosion:
4. Oxidations- und Reduktionsreaktionen haben große Auswirkungen in
Fertigungsprozessen der Metallindustrie und sind oft mit Korrosionsvorgängen
verbunden.
a) Getränkedosen können aus Weißblech bestehen.
b) Stahlgitter erhalten oft einen Metallüberzug zum Schutz gegen Rosten
Antwort:
a) Weißblech ist ein sehr dünn ausgewalztes oder gezogenes Stahlblech, das meist bei
dseitig mit einer Zinnschicht überzogen ist. Da Zinn edler als Eisen ist, darf der
Innenüberzug von Dosen nicht beschädigt sein, wenn in der Dose z.B. Lebensmittel, Säfte
usw. konserviert werden. Eisen löst sich langsam auf.
b) Zink ist unedler als Eisen und opfert sich für das Eisen so lange, wie Zink vorhanden ist.
Eisen bleibt geschützt. Elektrochemische Spannungsreihe.
5. Oxidations- und Reduktionsreaktionen haben große Auswirkungen in
Fertigungsprozessen der Metallindustrie und sind oft mit Korrosionsvorgängen
verbunden.
a) Getränkedosen können aus Weißblech bestehen. Nennen Sie die Bestandteile
dieses Werkstoffes. Worauf muss geachtet werden, wenn solche Dosen im
inneren beschädigt sind? (Chemische Begründung)
b) Stahlgitter erhalten oft einen Metallüberzug zum Schutz gegen Rosten.
Begründen Sie die Maßnahme einer Oberflächenverzinkung.
Antwort:
a) Weißblech ist ein sehr dünn ausgewalztes oder gezogenes Stahlblech, das meist
beidseitig mit einer Zinnschicht überzogen ist. Da Zinn edler als Eisen ist, darf der
Innenüberzug von Dosen nicht beschädigt sein, wenn in der Dose z.B. Lebensmittel, Säfte
usw. konserviert werden. Eisen löst sich langsam auf.
b) Zink ist unedler als Eisen und opfert sich für das Eisen so lange, wie Zink vorhanden ist.
Eisen bleibt geschützt. Elektrochemische Spannungsreihe (Opferanode)
6. Was ist bei der Verwendung verschiedener Metalle im Maschinenbau in Bezug auf die
Korrosion zu beachten?
Antwort:
Werden verschiedene Metalle miteinander in irgendeiner Weise verbunden (auch
verschiedene Stähle), so können bei Zutritt von Feuchtigkeit (elektrolyt) elektrochemische
Elemente entstehen, die zur schnellen Korrosion führen.
7. Baugruppen und Bauteile von Maschinen müssen sowohl während der Fertigung als
auch zum Versand mit einem Korrosionsschutz versehen werden. Erläutern Sie die
erforderlichen Arbeitsschritte beim Aufbringen der Schutzschichten begründen Sie die
Notwendigkeit der einzelnen Schritte.
Antwort:
Vor dem Aufbringen von Schutzschichten jeglicher Art müssen die Oberflächen der Teile
gründlich gesäubert (Entfernung von potenziellen Korrosionsherden) und sorgfältig entfettet
(Haftfähigkeit gewährleisten) werden, da andernfalls die Schutzschicht nicht die erforderliche
Haftung bekommt. Entfettungsfehler zeigen sich später in Form von Abblättern und Beulen.
Eventuell Oberfläche versiegeln (Abwehr von Schadstoffen)
8. Was ist bei der Verwendung verschiedener Metalle im Maschinenbau in Bezug auf die
Korrosion zu beachten?
Antwort:
Werden verschiedene Metalle miteinander in irgendeiner Weise verbunden
(auch verschiedene Stähle), so können bei Zutritt von Feuchtigkeit elektrochemische
Elemente entstehen, die zur schnellen Korrosion führen. (Elektorlyt)
9. Was geschieht bei einem Stahlteil, wenn eine zum Korrosionsschutz aufgebrachte
a) Zinkschicht
b) Kupferschicht
So verletzt wird, dass der Stahlgrund freiliegt?
Antwort:
a) Eine chemische Reaktion erfolgt nur dann, wenn die Übergangsstelle mit Wasser
(Elektrolyt) überbrückt ist. Da Zink das unedlere von beiden Metallen ist, wird es zersetzt.
(Opferanode)
b) Bei einer verletzten Kupferschicht zersetzt sich der Stahl, weil der Stahl das unedlere
Metall ist.
Wasser - PH-Wert / Säuren Laugen
10. Der PH-Wert von Industriegebrauchwasser ist für die weitere Verwendung im Betrieb
von Wichtigkeit. Wie könnte man den zu hohen alkalischen Anteil des Wassers aus
einer Waschanlage so herabsetzen, dass der ph-Wert in die Nähe des Neutralpunktes
käme?
Antwort:
Durch Neutralisation mit geeigneter Säure (HCI) könnte man den ph-Wert in die Nähe von pH7 bringen, dabei entstehen auch Salze, die das Wasser ebenfalls belasten.
11. Warum sind Laugen meist gefährlicher für die Haut als verdünnte Säuren?
Antwort:
Die Haut hat einen pH-Wert von ca. 5,5. Die zerstört den Säureschutzmantel und greift die
Haut an.
12. Der pH- Wert von Industriegebrauchwasser ist für die weitere Verwendung im Betrieb
von Wichtigkeit. Wie könnte man den zu hohen alkalischen Anteil des Wassers aus
einer Waschanlage so herabsetzen, dass der ph-Wert in die Nähe des Neutralpunktes
(pH-Wert 7) käme? Schlagen Sie eine Möglichkeit vor und erwähnen Sie entstehende
Nebenprodukte.
Antwort:
Durch Neutralisation mit geeigneter Säure (HCI) könnte man den ph-Wert in die Nähe von pH
7 bringen, dabei entstehen auch Salze, die das Wasser ebenfalls belasten.
(Durch Neutralisation entstehen Salze und Wasser)
13. a) In Welche Ionen zerfällt Wasser durch die Elektrolyse?
b) Schreiben Sie die Ionengleichung auf.
Antwort:
Chemische Zersetzung eines Elektrolyten durch den elektrischen Strom. Dabei wandern die
positiven Ionen zur Katode und die negativen Ionen zur Anode. An den Elektroden werden die
Ionen entladen.
- Gewinnung reinster Metalle: Elektrolytkupfer
- Oberflächenveredlung
a) Zerfall in H3O+ und Ohb) 2 H2O
H3O+ + OH-
14. Wasser ist für alle Leben auf der Erde ein unverzichtbarer Stoff.
a) In welchem Aggregatszuständen kann Wasser auftreten und wie werden diese
im Allgemeinen bezeichnet?
b) Bezeichnen Sie die einzelnen Übergänge von einem Aggregatszustand in den
anderen.
c) Die Industrieluft ist mitverantwortlich für die Bildung von saurem Regen, z.B.
durch schweflige Säure. Beschreiben Sie die Entstehung von saurem Regen.
Antwort:
a) 1. fest (Eis), 2. flüssig (Wasser), 3. gasförmig (Wasserdampf)
b) – fest wird flüssig durch schmelzen,
- flüssig wird fest durch erstarren
- flüssig wird gasförmig durch verdampfen
- gasförmig wird flüssig durch kondensieren
c) Bei der Verbrennung von Schwefel entsteht Schwefeldioxid. Dieses verbindet sich mit
Regenwasser zu schwefliger Säure und bildet so den Sauren Regen.
15. Das vom Wasserwerk in der Firma angelieferte Trinkwasser weist eine relativ hohe
Wasserhärte (z.B. 21°dH) auf und soll zum Schutz von Heißwasserbereitern und Rohren
teilweise entkalkt werden. Schlagen Sie eine Möglichkeit vor.
Antwort:
Zum Beispiel Ionenaustauscher mit Kochsalzregenerierung. Ca- und Mg-Ionen werden durch
Na-Ionen ersetzt und können beim Erhitzen keinen festen Festkalkstein (Kesselstein) bilden.
Nachteil: Kosten für Salz und Belastung der Kläreinrichtung durch das Salz.
Nicht so wirksam und wissenschaftlich nicht bewiesen, sind magnetische und elektrische
Feldverfahren, die die Kalkmodifikation verändern sollen.
16. Bei Wartungsarbeiten an der Metallätzanlage Ihres Großbetriebes hat ein Mitarbeiter
Salzsäure verschüttet; dabei entstand ein stechender Geruch und der Betonboden
wurde angegriffen. Welche Maßnahmen zur Gefahrenbeseitigung
a)müssen sie gegenüber Ihren Mitarbeitern sofort anordnen?
b)können sie mit chemischen Mitteln ergreifen, wenn ihnen diese sofort zur Verfügung
stehen?
c)Wie könnten Sie die Wirksamkeit der chemischen Maßnahmen zur Beseitigung der
Säurewirkung überprüfen lassen?
Antwort:
a) Mitarbeiter aus dem Gefahrenbereich abziehen, da sich Chlorwasserstoffdämpfe in den
Atemwegen wieder lösen und zu Verätzen führen.
b) Neutralisieren mit Laugen, und viel Wasser einsetzen
c) Messmittel mit pH-Indikatoren verwenden (Lakusmuspapier), bei pH 7 ist die Säure
neutralisiert.
17. Vollentsalztes Wasser wird häufig in der Industriellen Fertigung eingesetzt.
a) Geben Sie einen Verwendungsfall an.
b) Weshalb ist der allgemeine Gebrauch als Lebensmittel nicht zu empfehlen.
Antwort:
a) Vollentsalztes Wasser wird eingesetzt z.B. als
- Lösungsmittel: Bleiakkumulator (Autobatterie)
- Prozesswasser bei chemischen Reaktionen, bei denen Wasser als
Reaktionspartner benötigt wird.
- Wasser an Dampferzeugern
b) Vollentsalztes Wasser kann den Elektrolytenhaushalt des menschlichen Organismus
stören und die vermehrte Ausscheidung von Mineralstoffen fördern.
18. In eine Chlorwasserstofflösung (verdünnte Salzsäure) werden zwei Elektronen getaucht
und eine Gleichspannung angelegt. Welche Reaktionen laufen an den beiden
Elektroden ab?
Antwort:
An der Kathode werden die H+ Ionen der Salzsäure entladen, es entsteht Wasserstoff (H2),
an der Anode werden die Chlorionen entladen, es entsteht Chlor (CL2)
K (Kathode)= H+ E-
A (Anode) = CL-
H
H +H
CL + ECL + CL
H2
CL2
VDE - SCHUTZMASSNAHMEN
19. Durch Schutzmaßnahmen sollen Fehler an elektrischen Anlagen vermieden werden.
Nennen Sie vie VDE-Schutzmaßnahmen und Erklären Sie eine der genannten genauer.
Antwort:
Schutzisolierung, Kleinspannung, Fehlerstrom-Schutzschalter, Geräteschutzsicherungen,
Z.B.: Schutzisolierung, es sind alle der Berührung zugänglichen Teile, die im Fehlerfall
Spannung gegen Erde annehmen können, zusätzlich zur Betriebsisolierung isoliert.
20. Durch Schutzmaßnahmen sollen Fehler an elektrischen Anlagen vermieden werden.
a) Nennen Sie vier VDE-Schutzmaßnahmen.
b) Erklären Sie eine der genannten Schutzmaßnahmen genauer.
Antwort:
a) Schutzisolierungen, Trenntransformator, Kleinspannung, Fehlerstrom Schutzschalter
b) Zum Beispiel Schutzisolierung: Es sind alle der Berührung zugänglichen Teile die im Fehlerfall
Spannung gegen Erde annehmen können, zusätzlich zur Betriebsisolierung isoliert.
Allgemeines - Energie, Energieersparnis, Kraftmaschinen, Technische Fragen
21. Da die Stromerzeugung in Kernkraftwerken mit Risiken verbunden ist, ist man auf der
Suche nach Alternativen zur Energieerzeugung.
a) Nennen Sie vier alternative Energieerzeugungsmöglichkeiten.
b) Erklären Sie den Unterschied zwischen den Begriffen „Primärenergie“ und
„Sekundärenergie“ und ordnen Sie den Begriffen je drei Energieträger zu.
Antwort:
a) Wind, Sonne, Wasser, Erdwärme, Biogase, Biosprit
b) – Primärenergie: Verbrauchsenergie = Stoffe und Vorgänge, die Energie liefern und von
der Natur direkt angeboten werden. Z.B. Kohle, Gas, Erdöl, Erdgas, Uran
-
Sekundärenergie: Kernenergie = Durch Umwandlungsprozesse können durch
Primärengerien, Sekundärenergien gewonnen werden, z.B. Wärme, mechanische
Energie, elektrische Energie, Druckluft.
22. Als Meister sind sie bestrebt, in Ihrem Betrieb mit Energie sparsam umzugehen.
Nennen Sie fünf Möglichkeiten, wie man Energie einsparen könnte.
Antwort:
a) Energiesparende Maschinen und Geräte einsetzen
b) Nicht benötigte Verbraucher ausschalten, Maschinen, Licht usw.
c) Anlagestörungen sofort beseitigen
d) Wärmeleitungen und Gebäude optimal isolieren
e) Wasser sparende Armaturen einbauen
23. In der Technik unterscheidet man zwischen Kraft- und Arbeitsmaschinen. Erläutern sie
den Unterschied und geben sie je ein Beispiel an für:
a) Kraftmaschine
b) Arbeitsmaschine
Antwort:
a) Kraftmaschinen dienen der Energieumwandlung. Z.B. Automotor, Turbine
b) Arbeitsmaschinen sind stoffumsetzende Maschinen, z.B. Werkzeugmaschinen, Verdichter
QA – Qualitätsfragen
24. Als Meister in einer neu organisierten Fertigungsabteilung Metall für Drehteile sollen
Sie den Aufbau der Quälitätssicherung unterstützen.
a) Welche Schritte zur Qualitätserfassung werden Sie vorschlagen?
b) Welche statistischen Kennwerte können Sie dabei gewinnen und was können
diese über die Qualität aussagen?
c) Mehrere aufeinander folgende Stichproben weisen eine steigende Tendenz auf.
Nennen Sie mögliche Ursachen.
A) Festlegung von Losumfang und Stichprobengröße, Prüfmerkmale
bestimmen. Stichprobenpläne erstellen.
B) Statistische Kennwerte sind: X quer = artithm. Mittelwert, R = Spannweite,
Streuung im Umfang von 68%, Modus = häufiger Messwert in der
Stichprobe
C) Werkzeugverschleiß, Verschleiß von Vorrichtungen, Messgeräten,
Ermüdung des Personals, Unaufmerksamkeit, usw.