Fragenkatalog zu Chemie 1

Fragenkatalog zu Chemie 1 (SB-Nr. 125587) und
Chemie 2 (SB-Nr. 130896), Verlag Jugend & Volk
Allgemeine Chemie ...................................................................................................2
Kapitel 1: Einleitung ...............................................................................................................................2
Kapitel 2: Atome und Moleküle ..............................................................................................................2
Kapitel 3: Der Aufbau der Atome ...........................................................................................................4
Kapitel 4: Die chemische Bindung .........................................................................................................8
Kapitel 5: Der Ablauf von Reaktionen ..................................................................................................11
Kapitel 6: Säure-Base-Reaktionen.......................................................................................................13
Kapitel 7: Redoxreaktionen..................................................................................................................14
Lösungen.............................................................................................................................................16
Anorganische Chemie ............................................................................................22
Kapitel 8: Wasserstoff..........................................................................................................................22
Kapitel 9: Sauerstoff ............................................................................................................................22
Kapitel 10: Die Luft ..............................................................................................................................22
Kapitel 11: Wasser...............................................................................................................................22
Kapitel 12: Edelgase............................................................................................................................23
Kapitel 13: Halogene ...........................................................................................................................23
Kapitel 14: Schwefel ............................................................................................................................24
Kapitel 15: Stickstoff und Phosphor .....................................................................................................24
Kapitel 16: Kohlenstoff.........................................................................................................................25
Kapitel 17: Silicium und Silicate ...........................................................................................................26
Kapitel 18: Metalle ...............................................................................................................................27
Lösungen.............................................................................................................................................28
Organische Chemie.................................................................................................32
Kapitel 1: Grundlagen ..........................................................................................................................32
Kapitel 2: Gesättigte Kohlenwasserstoffe ............................................................................................32
Kapitel 3: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe.........................................................................................34
Kapitel 4: Aromatische Kohlenwasserstoffe .........................................................................................35
Kapitel 5: Energieträger und Rohstoffe ................................................................................................36
Kapitel 6: Halogenkohlenwasserstoffe .................................................................................................38
Kapitel 7: Alkohole, Phenole, Ether......................................................................................................38
Kapitel 8: Aldehyde und Ketone...........................................................................................................40
Kapitel 9: Organische Säuren ..............................................................................................................41
Kapitel 10: Fette und Öle .....................................................................................................................42
Kapitel 11: Seifen und Waschmittel .....................................................................................................43
Kapitel 12: Kohlenhydrate....................................................................................................................44
Kapitel 13: Amine, Aminosäuren, Proteine...........................................................................................45
Kapitel 14: Kunststoffe.........................................................................................................................46
Kapitel 15: Farbstoffe...........................................................................................................................47
Kapitel 16: Trenn- und Analyseverfahren.............................................................................................47
Kapitel 17: Biochemie ..........................................................................................................................48
Lösungen.............................................................................................................................................49
1
Allgemeine Chemie
Kapitel 1: Einleitung
1.1
1.2
1.3
Erklären Sie den Unterschied zwischen einem physikalischen und einem chemischen Vorgang.
Welche Aussagen über chemische und physikalische Vorgänge treffen zu?
a) Physikalische Reaktionen sind immer von chemischen Reaktionen begleitet.
b) Bei chemischen Reaktionen entstehen andere Substanzen mit anderen Eigenschaften.
c) Bei physikalischen Vorgängen ist immer Energie beteiligt, bei chemischen hingegen nicht.
d) Mit chemischen Reaktionen sind immer Energieumsetzungen verbunden.
e) Bei chemischen Reaktionen wird immer Wärme frei.
Welche drei Vorgänge sind chemische Reaktionen?
a) Das Schmelzen von Eisen.
b) Das Rosten von Eisen.
c) Das Verzinken von Eisenblech.
d) Die Destillation von Erdöl.
e) Die Verbrennung von Propangas.
f) Das Backen eines Kuchens.
Kapitel 2: Atome und Moleküle
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2
Benennen Sie die Elemente, die durch folgende Symbole gekennzeichnet werden:
a) Mg, Mn b) N, Na, Ne, Ni c) Al, Ag, Au d) H, He, Hg e) C, Cl, Cu, Ca
Welche chemischen Symbole entsprechen den chemischen Elementen?
a) Platin, Phosphor
b) Argon, Antimon, Arsen
c) Barium, Brom, Blei, Beryllium
d) Fluor, Eisen
Welche Elemente kommen in folgenden chemischen Verbindungen vor?
a) K2SO4
b) MgCO3
c) C5H12
d) NaHCO3
e) Ca3(PO4)2
f) C2H5OH
Wie viele Atome befinden sich in folgenden Formeln?
a) NaCl
b) H2O
c) 2 HCl
e) NH4OH
f) (NH4)2CO3
d) CaCl2
Erklären Sie die chemischen Mengengesetze mit Hilfe der Atomhypothese von Dalton.
Welche Aussagen ermöglichen die Indices einer Summenformel?
Was bedeutet eine Vorzahl vor einer Summenformel?
Vervollständigen Sie die chemischen Reaktionsgleichungen durch Einsetzen der fehlenden Formeln und
Namen.
a) Zn + 2 HCl
→
ZnCl2 + ..............
Zink
Salzsäure
Zinkchlorid .............
→
Na2SO4 + .............
b) H2SO4 + 2 NaCl
Schwefelsäure Kochsalz
Natriumsulfat .........
Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen durch Einsetzen der fehlenden Indices.
a) CaCO3 + 2 HCl → CaCl.. + H..CO..
b) P4O10 + 6 H2O → 4 H..P..O..
Welche Indices oder Koeffizienten fehlen bei folgenden Formeln?
a) H2O + CO. → H2CO3
b) . NO + . NH3 → . N2 + . H2O
c) . Ca + O2 → . CaO
d) 2 H2O → . H2 + O2
e) . ZnS + . O2 → . ZnO + . SO2
Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen durch Einsetzen der fehlenden Koeffizienten.
a) . CO2 + . H2O → C6H12O6 + . O2
b) . NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + . H2O
c) MnO2 + . HCl → MnCl2 + Cl2 + . H2O
Welche Koeffizienten bzw. Indices fehlen?
a) . HNO3 → . H2O + . NO2 + . O2
b) . CaO + 3 C → . CaC + CO2
c) Pb + . HNO3 → Pb(NO3)2 + H2
d) 2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4). + 3 H.
e) Cr2(SO4)3 → Cr.O3 + 3 SO.
Schwefeleisen hat die Formel FeS. Atommasse von Eisen (Fe): 56 u, von Schwefel (S): 32 u.
a) Wie groß ist die Molekülmasse von Schwefeleisen?
b) Welche Stoffmenge ist 1 Mol Schwefeleisen?
c) Wie viele FeS-Teilchen sind in einem Mol enthalten?
Was ist die Formelmasse einer Verbindung?
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
2.26
2.27
2.28
2.29
2.30
2.31
2.32
2.33
2.34
2.35
2.36
Berechnen Sie die Formelmassen aller an der folgenden Reaktion beteiligten Stoffe.
→
NH3
+
H2O + NaCl
NH4Cl + NaOH
Ammoniumchlorid Natronlauge
Ammoniak Wasser
Kochsalz
Wie viele Teilchen befinden sich in einem halben Mol einer Verbindung?
Welchen Vorteil bringt der Molbegriff in der Praxis des Chemikers?
Berechnen Sie: (gerundete Werte) a) 1 Mol Eisen b) 2 Mol CO2 c) 0,5 Mol Platin
Wie viele Mol sind? a) 48 g Magnesium b) 4 kg Quecksilber c) 26 dag Zink
Berechnen Sie:
a) Wie viele g Barium sind in 1,2 g Bariumchlorid (BaCl2) enthalten?
b) Wie viele g Magnesiumoxid (MgO) entstehen bei der Verbrennung von 2,43 g Magnesium?
c) Wie viele g Kaliumbromid (KBr) und Silbernitrat (AgNO3) sind zur Darstellung von 18,8 g Silberbromid
(AgBr) erforderlich?
Sie lösen zwei Kaffeelöffel (17 g) Zucker (C12H22O11) in einer Tasse Tee auf. Wie viele Moleküle haben
sich dabei in der Tasse verteilt?
Berechnen Sie die Massenanteile der Elemente in 150 kg Calciumcarbonat (CaCO3).
a) in Prozenten (%)
b) in kg
Ein Kalkstein enthält 85 % CaCO3.
a) Wie viele Mol Calciumoxid (CaO) entstehen, wenn 500 kg Kalkstein gebrannt werden?
b) Das sind .... kg Calciumoxid.
Reaktionsgleichung: CaCO3 → CaO + CO2
Berechnen Sie für folgende Gasreaktion: H2 + Cl2 → 2 HCl
a) die Formelmasse der beteiligten Stoffe.
b) die Molmassen der beteiligten Stoffe.
c) die Mol-Volumina, die diese Stoffe bei Normalbedingungen einnehmen.
3 g Silber werden in Salpetersäure gelöst. Wie viele g Silbernitrat entstehen dabei?
Reaktionsgleichung: 3 Ag + 4 HNO3 → 3 AgNO3 + NO + 2 H2O
Erklären Sie den Vorgang beim Schmelzen und die Begriffe „Schmelztemperatur“ und „Schmelzwärme“.
Berechnen Sie folgende Größen für das Traubenzuckermolekül C6H12O6. (Achten Sie auf die jeweilige
Maßeinheit!) a) die Formelmasse b) 1 Mol
Geben Sie die Summenformel einer Verbindung an, die aus drei Atomen Wasserstoff, einem Atom Phosphor und vier Atomen Sauerstoff besteht.
Was bedeutet die Aussage: Die Atommasse von Silber beträgt 107,87 u?
Aus den gasförmigen Elementen Stickstoff und Wasserstoff entsteht die ebenfalls gasförmige Verbindung
Ammoniak. Reaktionsgleichung: N2 + 3 H2 → 2 NH3
a) In welchem Volumsverhältnis vereinigen sich die beiden Elemente?
b) Beansprucht der gebildete Ammoniak ein kleineres, ein größeres oder ein gleich großes Volumen wie
die Ausgangsprodukte?
Geben Sie die Kochsalzmenge (NaCl) an, die Sie zur Herstellung von 1 L einer 0,6 Mol Kochsalzlösung
benötigen.
Wie viele Mole entstehen bei der Synthese eines Stoffes aus je 1 Mol zweier anderer Stoffe?
Streichen Sie in folgenden Sätzen über die Regeln, die beim Aufstellen von Reaktionsgleichungen eingehalten werden sollen, die nicht zutreffenden Worte.
a) Die Ausgangsstoffe stehen immer auf der rechten/linken Seite der Gleichung.
b) Die Gesamtzahl der Atome/Moleküle muss auf beiden Seiten gleich groß sein.
c) Die Gesamtzahl der Atome jedes an der Reaktion beteiligten Elementes muss auf der rechten Seite
kleiner/gleich/groß/größer sein als auf der linken Seite.
Vervollständigen Sie die Sätze sinngemäß durch Worte aus folgender Liste: Element, Gemenge, Verbindung, chemische Reaktion.
a) Ein Symbol beschreibt ein(e) .................
b) Eine Formel beschreibt ein(e) ......................
c) Eine Gleichung beschreibt ein(e) ..............
Auf welche Weise erhält man die Formelmasse einer chemischen Verbindung?
a) Durch Zusammenzählen der Atome aller an der Verbindung beteiligten Elemente.
b) Durch Zusammenzählen der Atommassen aller an der Verbindung beteiligten Atome.
c) Durch Zusammenzählen der Mole aller an der Verbindung beteiligten Atome.
Bei der Reaktion von Sauerstoff (O2) mit Aluminium (Al) entsteht Aluminiumoxid (Al2O3). Kreuzen Sie die
richtige(n) Reaktionsgleichung(en) an.
→ Al2O3
b) 4 Al + O2
→ 2 Al2O3
a) 2 Al + O2
c) 4 Al + O2
→ 2 Al2O3
d) 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
e) Al4 + O6
→ 2 Al2O3
3
2.37
2.38
2.39
2.40
Folgende chemische Gleichung ist gegeben: H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O
a) Geben Sie die Summe aller Atome der Ausgangsstoffe und der Endstoffe an:
Ausgangsstoffe:
Endstoffe:
insgesamt:
.... H
insgesamt: .... H
.... S
.... S
.... O
.... O
.... Na
.... Na
b) Diese Reaktionsgleichung ist richtig / falsch, weil ..........
c) Wenn sie falsch ist, wie würden Sie die Gleichung richtig stellen? (Formeln nicht verändern).
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Verbindungen enthalten gleiche Moleküle.
b) Verbindungen sind Gemenge verschiedener Atome.
c) Verbindungen sind Reinstoffe.
d) Verbindungen sind Grundstoffe (Elemente).
e) Verbindungen werden durch Symbole bezeichnet.
f) Verbindungen können in Grundstoffe zerlegt werden.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) 1 Mol ist die Atommasseneinheit.
b) 1 Mol ist die Masseneinheit.
c) 1 Mol ist die Stoffmengeneinheit.
d) 1 Mol ist die Formeleinheit.
e) 1 Mol ist die Gewichtseinheit.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Bei chemischen Reaktionen bleiben die Eigenschaften der Ausgangsprodukte erhalten.
b) Bei chemischen Reaktionen werden die Moleküle der Ausgangsstoffe zerlegt und zu Molekülen der
Endstoffe umgruppiert.
c) Bei chemischen Reaktionen enthalten die Ausgangsstoffe mehr Atome als die Endstoffe.
d) Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe in die Atome der Endstoffe umgewandelt.
Kapitel 3: Der Aufbau der Atome
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
4
Beschreiben Sie die Gemeinsamkeiten und Unterschiede im Bau der Hülle von Atomen mit den Protonenzahlen:
a) 7, 8 und 9
b) 3, 11 und 19
Wie viele Außenelektronen (Valenzelektronen) besitzen die Elemente Sauerstoff, Stickstoff, Magnesium
und Chlor?
Vergleichen Sie die Auffassungen Rutherfords und Bohrs vom Bau der Atomhülle.
Was können Sie aus der Schreibweise 20Ca, 26Fe, 18Ar für die Atome dieser Elemente ablesen?
Bestimmen Sie für die Atome Sauerstoff, Aluminium und Brom die Anzahl der Protonen und geben Sie
die Protonenzahl durch die entsprechende Schreibweise an.
a) Erklären Sie das Atommodell von Dalton.
b) Erklären Sie das Atommodell von Bohr-Sommerfeld.
c) Was sind die entscheidenden Unterschiede zwischen diesen zwei Modellen?
Beschreiben Sie das Experiment, das zur Entdeckung von Atomkern und Atomhülle geführt hat.
Wie lautet das Pauli-Prinzip?
Wie lautet die Heisenberg’sche Unschärfebeziehung?
Welche Elementarteilchen beeinflussen die Masse eines Atoms nur geringfügig?
Wie bezeichnet man Atome mit gleicher Kernladungszahl und verschiedener Massenzahl?
Was sind Mischelemente? Was sind Reinelemente?
Beschreiben Sie an Hand eines Beispiels die Methode der Isotopenmarkierung.
Welche Formel erlaubt die Berechnung der Gesamtanzahl der Elektronen, die in einer Schale der Atomhülle Platz finden?
Wie viele Elektronen haben in der M-Schale Platz?
a) Was ist die Ionisierungsenergie?
b) Wie hängt die Ionisierungsenergie eines Elektrons von seinem Abstand vom Atomkern ab?
Geben Sie die Art und Anzahl der Orbitale der dritten Schale eines Atoms an.
Wie viele Elektronen können darin jeweils untergebracht werden?
Zeichnen Sie das Energieschema für alle Orbitale von 1 s bis 4 p.
Welches Orbital wird als nächstes besetzt, wenn die 3 p-Orbitale bereits aufgefüllt sind?
32
Das Isotop 16P hat die Halbwertszeit von 14,3 Tagen.
a) Wie viel von 100 g dieses Stoffes sind nach 28,6 Tagen noch vorhanden?
b) Nach welcher Zeit sind die 100 Gramm praktisch vollständig zerfallen?
35
Wie viele Neutronen besitzt das Schwefelisotop 16S?
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
3.34
3.35
3.36
3.37
3.38
3.39
3.40
3.41
3.42
3.43
3.44
3.45
3.46
3.47
3.48
3.49
3.50
Erklären Sie am Beispiel eines Elementes, welche Aussagen mit Hilfe des Periodensystems über den
Bau seines Atomkerns und seiner Atomhülle gemacht werden können.
In welchem Bereich des Periodensystems findet man die typischen Nichtmetalle?
Welche Gruppe des Periodensystems enthält die reaktionsträgsten Elemente?
Welche Gruppen des Periodensystems enthalten besonders reaktionsfreudige Elemente?
Wie viele Elektronen besitzen die Nebengruppenelemente im Allgemeinen in ihrer äußersten Schale?
Was sind Valenzelektronen? Welche Bedeutung haben sie für ein Atom?
Wodurch unterscheiden sich Hauptgruppenelemente von Nebengruppenelementen?
Welche Orbitale werden in den ersten beiden Hauptgruppen (1. und 2. Gruppe) aufgefüllt, welche in der
dritten bis achten Hauptgruppe (13. bis 18. Gruppe), welche in den Nebengruppen, (3. bis 12. Gruppe)
und welche bei Lanthanoiden und Actinoiden?
Wie verändern sich die Atomradien innerhalb einer Gruppe und innerhalb einer Periode?
Was ist die Elektronegativität eines Elementes?
Zieht Kohlenstoff oder Sauerstoff die Elektronen stärker an sich? Begründen Sie Ihre Aussage.
Haben Atome mit großem oder kleinem Atomradius die größere Elektronegativität? Begründen Sie Ihre
Aussage.
Welche Gruppe des Periodensystems hat keine Elektronegativität?
Nennen Sie die Atome mit den Protonenzahlen 11 bis 18. Warum sind sie in der 3. Periode? Geben Sie
die Unterschiede in ihrer Elektronenkonfiguration an. Schreiben Sie diese Atome auch in der Valenzelektronen-Schreibweise an.
Beschreiben Sie die Gemeinsamkeiten und die Unterschiede im Bau der Hülle von Atomen mit den Protonenzahlen 7 und 8 (bzw. 11 und 19).
Wie viele Valenzelektronen haben die Atome der Elemente Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Magnesium und Aluminium?
Bestimmen Sie für die Atome mit der Ordnungszahl 7, 15 und 20
a) die Gesamtzahl der Elektronen b) die Anzahl der Valenzelektronen.
Nennen Sie jene Atome mit den Ordnungszahlen zwischen 1 und 20, die zwei Valenzelektronen besitzen.
Ordnen Sie folgende Elemente nach steigender Elektronegativität. Beachten Sie die Stellung im Periodensystem:
H, F, N, Na, O
Begründen Sie, warum die Atommassen der chemischen Elemente meist keine ganzen Zahlen sind.
Warum sind die beiden Elemente Kalium und Natrium chemisch ähnlich?
Welche Übereinstimmung in der Elektronenanordnung zeigen die Atome der Halogene?
Welche Gemeinsamkeiten haben Kohlenstoff und Silicium nach ihrer Stellung im Periodensystem?
Kreuzen Sie jene Zahl an, die die Reihenfolge der Elemente im Periodensystem bestimmt.
a) Die Anzahl der Valenzelektronen.
b) Die Anzahl der Neutronen und Protonen.
c) Die Anzahl der Protonen.
Welche Aussagen treffen auf die Elemente einer Hauptgruppe zu?
a) Die Anzahl der Außenelektronen nimmt von oben nach unten zu.
b) Die Elektronegativität nimmt von oben nach unten zu.
c) Die Atomradien nehmen von oben nach unten zu.
d) Der metallische Charakter nimmt von oben nach unten zu.
Kreuzen Sie die Aussagen an, die auf Hauptgruppenelemente derselben Periode zutreffen.
a) Die Anzahl der Außenelektronen nimmt von links nach rechts zu.
b) Die Elektronegativität nimmt von links nach rechts zu.
c) Die Atomradien nehmen von links nach rechts zu.
d) Der metallische Charakter nimmt von links nach rechts zu.
Kreuzen Sie jene Aussagen an, die sowohl auf Alkalimetalle als auch auf Halogene zutreffen.
a) Sie sind sehr stark reaktionsfähig.
b) Sie bilden starke Basen.
c) Sie bilden starke Säuren.
d) Sie sind sehr elektronegativ.
e) Sie bilden Salze.
Geben Sie für das Element Calcium folgende Größen an.
a) Anzahl der Gesamtelektronen:
b) Anzahl der Valenzelektronen:
c) Anzahl der besetzten Elektronenschalen:
d) Ordnungszahl:
e) Massenzahl:
Vervollständigen Sie folgende Aussagen.
a) Die Kernladungszahl ist die Summe der ............
b) Die Massenzahl ist die Summe der .................
c) Die Ordnungszahl ist gleich der ..........-zahl.
5
3.51
3.52
3.53
3.54
3.55
3.56
3.57
3.58
3.59
3.60
3.61
3.62
3.63
3.64
3.65
3.66
3.67
6
Ein Silberatom hat die Ordnungszahl 47 und die Massenzahl 108.
a) Wie viele Protonen besitzt es?
b) Wie viele Elektronen besitzt es?
c) Wie viele Neutronen besitzt es?
Schreiben Sie die Elektronenkonfigurationsformel für Silicium an.
a) Wie viele Schalen werden in diesem Atom insgesamt besetzt?
b) Auf welche Schale kommt das letzte hinzukommende Elektron?
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Isotope haben die gleiche Ordnungszahl.
b) Isotope haben die gleiche Kernladungszahl.
c) Isotope haben die gleiche Massenzahl.
d) Isotope haben die gleiche Elektronenhülle.
e) Isotope haben den gleichen Atomkern.
Kreuzen Sie die auf Isotope eines Elementes zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie haben die gleiche Elektronenhülle.
b) Sie unterscheiden sich chemisch voneinander.
c) Sie sind immer radioaktiv.
d) Sie besitzen die gleichen Elementarteilchen.
e) Sie sind verschieden schwer.
Kreuzen Sie für jede Aussage über Isotope eines Elementes an, ob sie zutrifft. Isotope besitzen ....
a) ... gleich viele Protonen.
b) ... gleich viele Elektronen.
c) ... gleich viele Neutronen.
Setzen Sie jeweils sinngemäß die Worte „gleich“ oder „verschieden“ ein.
Isotope sind Atome, die ......... Ordnungszahlen und ........... Massenzahlen haben. Ihre Atomkerne enthalten ........ viele Protonen und ......... viele Neutronen. Ihre Atomhüllen enthalten ......... viele Elektronen.
Isotope haben ......... Masse und .............. chemisches Verhalten.
26
26
Kreuzen Sie die Gemeinsamkeit der beiden Atome 12Mg und 13Al an.
a) Sie haben die gleiche Kernladungszahl.
b) Sie besitzen gleich viele Neutronen.
c) Sie weisen die gleiche Atommasse auf
d) Sie besitzen die gleiche Anzahl Protonen.
e) Sie haben die gleiche Elektronenhülle.
Ein Stickstoffatom hat 7 Neutronen und 7 Protonen. Welche Aussage trifft nicht zu?
a) Die Kernladungszahl ist 7.
b) Die Ordnungszahl ist 7.
c) Es besitzt 14 Elektronen.
d) Es hat zwei besetzte Elektronenschalen.
Gegeben sind die Atomkerne a) bis e). Kreuzen Sie jene Atome an, die Isotope eines Elementes sind:
a) 27 p
b) 27 p
c) 26 p
d) 28 p
e) 25 p
26 n
28 n
25 n
26 n
25 n
Welche Definition des Orbitalbegriffes ist zutreffend?
a) Orbital ist eine Bezeichnung für kreisende Elektronen.
b) Orbital ist eine Bezeichnung für die Bahn eines Elektrons.
c) Orbital ist die Bezeichnung für den Gesamtraum, in dem sich ein Elektron aufhalten kann.
d) Orbital ist die Bezeichnung für die wahrscheinlichste Bahn eines Elektrons.
e) Orbital ist die Bezeichnung für den Raum, in dem sich ein Elektron mit größter Wahrscheinlichkeit
aufhält.
Kreuzen Sie die für radioaktive Strahlen zutreffenden Aussagen an.
a) α-Strahlen sind Teilchenstrahlen.
b) α-Strahlen bestehen aus Elektronen.
c) β-Strahlen sind negativ geladen.
d) β-Strahlen entsprechen den Röntgenstrahlen.
e) γ-Strahlen bestehen aus neutralen Masseteilchen.
Kreuzen Sie die auf die Ionisierungsenergie zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie ist für alle Elektronen eines Atoms gleich groß.
b) Sie ist für die Elektronen einer Schale annähernd gleich groß.
c) Sie ist für die Elektronen der innersten Elektronenschale am kleinsten.
d) Sie ist umso größer, je höher das Energieniveau eines Elektrons im Atom ist.
e) Sie wird bei Abgabe jedes weiteren Elektrons größer.
Kreuzen Sie die auf radioaktive Stoffe zutreffenden Aussagen an.
a) Alle radioaktiven Stoffe zerfallen gleich schnell.
b) Alle radioaktiven Stoffe zerfallen in der jeweiligen Halbwertszeit vollständig.
c) Alle radioaktiven Elemente erleiden eine Elementumwandlung.
d) Alle radioaktiven Stoffe senden Strahlen aus.
75
Arsen ist ein Element, das durch folgende Schreibweise symbolisiert wird: 33As.
a) Wie groß ist seine Ordnungszahl :....
b) seine Massenzahl: .....
c) Wie viele Protonen besitzt es: ......
d) wie viele Neutronen:.....
e) Das wievielt schwerste Atom ist es: ....
f) wie viele Elektronen: .....
g) Wievielmal schwerer ist es als ein Wasserstoffatom: .....
α-Strahlen sind positiv / negativ / nicht geladen. Sie bestehen aus .............. Ein Atom, das α-Strahlen
ausschickt, wandelt sich dabei in ein Atom um, dessen Ordnungszahl größer / kleiner ist und dessen
Massenzahl größer / kleiner / gleich ist (Nichtzutreffendes streichen).
Definieren Sie die Halbwertszeit.
Ein radioaktiver Stoff hat die Halbwertszeit von 20 Tagen. Wie viel ist von diesem Stoff nach 60 Tagen
noch vorhanden, wenn ursprünglich 160 g dieses Stoffes vorlagen? Nach wie vielen Tagen ist dieser
Stoff praktisch verschwunden?
3.68
3.69
3.70
3.71
3.72
3.73
3.74
3.75
3.76
Kreuzen Sie für jede Aussage über die Massenzahl eines Atoms an, ob sie zutrifft.
a) Die Massenzahl gibt die Gesamtzahl der Neutronen eines Atoms an.
b) Sie gibt die Gesamtzahl der Protonen eines Atoms an.
c) Sie gibt die Gesamtzahl der Elektronen eines Atoms an.
d) Sie ist die Platznummer im Periodensystem.
e) Sie gibt an, um wie viel ein Atom schwerer ist als ein H-Atom.
f) Sie ist gleich der Ordnungszahl.
g) Sie ist gleich der Kernladungszahl.
Kreuzen Sie für jede Aussage über die Ordnungszahl an, ob sie zutrifft.
a) Die Ordnungszahl gibt die Gesamtzahl der Neutronen eines Atoms an.
b) Sie gibt die Gesamtzahl der Protonen eines Atoms an.
c) Sie gibt die Gesamtzahl der Elektronen eines Atoms an.
d) Sie ist die Platznummer eines Atoms im Periodensystem.
e) Sie gibt an, um wie viel schwerer ein Atom ist als ein H-Atom.
f) Sie ist gleich der Massenzahl.
g) Sie ist gleich der Kernladungszahl.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
Alle Elektronen, die zu einer Schale der Elektronenhülle gehören,
a) ... haben annähernd gleiche Ionisierungsenergien.
b) ... haben annähernd gleiche Abstände vom Atomkern.
c) ... haben die gleiche Hauptquantenzahl.
d) ... haben die gleiche Nebenquantenzahl.
e) ... befinden sich im gleichen Orbital.
Verbessern Sie in folgenden Sätzen sechs Fehler.
a) Alkalimetalle sind reaktionsträge.
b) Erdalkalimetalle sind Nebengruppenelemente.
c) Aluminium kommt in der Natur als Metall in reiner Form vor.
d) Alle Stoffe der belebten Natur enthalten Stickstoff.
e) Wasserstoffverbindungen der Halogene sind in Wasser gelöst starke Säuren.
f) Edelgase haben immer eine vollbesetzte äußerste Schale.
g) Die wichtigsten Erze sind Verbindungen von Metallen mit Schwefel oder Sauerstoff.
h) Alle Elemente der 14. Gruppe sind Nichtmetalle.
Beantworten Sie folgende Fragen über das Periodensystem und seine Elemente.
a) Wo befinden sich im Periodensystem die Metalle?
b) Die Elemente welcher Gruppe reagieren überhaupt nicht?
c) Die Elemente welcher Gruppen reagieren am leichtesten?
d) Die Elemente der 1. Gruppe heißen ............. Sie bilden die stärksten ..............
Fluor (F) hat die Ordnungszahl 9 und die Massenzahl 19.
a) Wie viele Protonen hat es in seinem Kern?
b) Wie viele Neutronen hat es in seinem Kern?
c) Wie viele Elektronen hat es insgesamt in seiner Atomhülle?
d) Davon sind ....... auf der innersten Schale.
e) Die restlichen ..... Elektronen befinden sich auf der zweiten Schale und verteilen sich dort auf
…. Orbitale, von denen .... einfach und .... doppelt besetzt sind.
f) Zeichnen Sie Fluor in der Valenzstrichschreibweise auf.
g) Aufgrund dieser Elektronenverteilung gehört Fluor in die ..... . Gruppe und in die ..... . Periode des
Periodensystems.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Es gibt 18 Nebengruppen.
b) Nebengruppenelemente sind immer Nichtmetalle.
c) Nebengruppenelemente haben fast immer zwei Außenelektronen.
d) Nebengruppenelemente unterscheiden sich von den Hauptgruppenelementen durch die Anzahl der
Elektronen auf der vorletzten Schale.
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die zutreffen.
a) Die Elemente der 17. und 18. Gruppe sind Metalle.
b) Alle Elemente der Nebengruppen sind Metalle.
c) Aus Metallen werden Säuren gebildet.
d) Aus Nichtmetallen entstehen Basen (Laugen).
e) Die Elemente der 18. Gruppe sind besonders reaktionsfähig.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über die Atome (Elemente) innerhalb einer Periode des Periodensystems an.
a) Die Reaktionsfähigkeit nimmt von der 1. zur 18. Gruppe zu.
b) Die Elektronegativität nimmt von der 1. zur 17. Gruppe zu.
c) Die Atomradien nehmen von der 1. zur 17. Gruppe zu.
d) Der Nichtmetallcharakter nimmt von der 1. zur 18. Gruppe zu.
e) Die Hauptquantenzahl nimmt von der 1. zur 18. Gruppe zu.
7
3.77
3.78
3.79
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die zutreffen:
a) Die Elektronegativität der Elemente der 1. Hauptgruppe ist am kleinsten.
b) Die Elektronegativität der Elemente der 18. Gruppe ist am größten.
c) Nichtmetalle haben eine größere EN als Metalle.
d) Elemente mit großer EN haben viele Valenzelektronen.
e) Elemente mit großer EN haben eine ausgeprägte Anziehungskraft für Elektronen.
Kreuzen Sie die zutreffende Antwort an: Die Elektronegativität ist ein Maß ....
a) ... für die Fähigkeit eines Atoms, weitere Atome anzuziehen.
b) ... für die Fähigkeit eines Atoms, weitere Bindungselektronen anzuziehen.
c) ... für die Fähigkeit eines Elektrons, weitere Atome anzuziehen.
d) ... für die Negativität eines Elektrons.
e) ... für die Negativität eines Ions.
Vervollständigen Sie folgenden Satz und streichen Sie Nichtzutreffendes.
a) Die Elektronegativität ist das Bestreben, ................
b) Die Elektronegativität nimmt von der 1. Gruppe zur 17. Gruppe hin zu / ab.
c) Die Elektronegativität der Elemente der 18. Gruppe ist am größten / am kleinsten.
d) Wenn zwei Atome mit verschiedener Elektronegativität durch eine Atombindung miteinander verbunden sind, entsteht ein ............, dessen negativer Ladungsschwerpunkt beim stärker / schwächer
elektronegativen Bindungspartner liegt.
Kapitel 4: Die chemische Bindung
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
8
Erklären Sie die Elektronentheorie der chemischen Bindung (Oktettregel).
Wie entstehen positive Ionen?
In welcher Gruppe muss ein Element stehen, das bevorzugt zweifach negative Ionen bildet?
Warum sind die Ionenradien positiver Ionen kleiner, die der negativen Ionen größer als die Atomradien
der entsprechenden Elemente?
Was versteht man unter „Gitterenergie“?
Geben Sie die fünf Teilvorgänge an, die erforderlich sind, um aus metallischem Kalium und molekularem
Brom (Br2) das Salz Kaliumbromid zu bilden. Stellen Sie die Energiebilanz auf.
Warum haben Salze hohe Schmelz- und Siedetemperaturen, warum bilden sie charakteristische Kristalle,
warum sind sie spröde?
Erklären Sie die Triebkraft und die Vorgänge bei der Bildung einer Atombindung zwischen zwei BromAtomen.
Worin besteht der Unterschied bei der Umgruppierung der Elektronen bei der Atombindung und der Ionenbindung?
Was versteht man unter „Bindungsenergie“? Warum ist sie ein Maß für die Stärke von Atombindungen?
Erklären Sie das Zustandekommen von polaren Atombindungen. Warum nehmen sie eine Übergangsstellung zwischen Atombindung und Ionenbindung ein?
Was bezeichnet man als Dipolmolekül?
Bei einer chemischen Reaktion werden Substanzen mit polarer / unpolarer Bindung bevorzugt gebildet.
Warum? (Unterstreichen Sie den richtigen Begriff.)
Welche Größe erlaubt eine Abschätzung, ob zwischen Atomen eine Ionenbindung, eine polare Atombindung oder eine unpolare Atombindung gebildet wird?
Reiner Kohlenstoff kann sowohl als Grafit als auch als Diamant vorkommen.
a) Beschreiben Sie den Unterschied im Bindungstyp.
b) Beschreiben Sie den Unterschied im Raumgitter.
c) Welche Auswirkungen haben diese Unterschiede auf Härte, elektrische Leitfähigkeit und Schmelzpunkt?
Die Formel von Ammoniak lautet NH3.
a) Welche geometrische Form hat das Ammoniakmolekül? (Betrachten Sie die Atome als Eckpunkte und
die Atombindungen als Seitenkanten.)
b) Formulieren Sie die Ammoniakbildung mit Hilfe der Valenzstrichschreibweise.
c) Warum ist das Ammoniakmolekül ein Dipol?
d) Bei welchem Atom liegt der negative Ladungsschwerpunkt dieses Dipolmoleküls?
Was versteht man unter „Wasserstoffbrückenbindung“? Geben Sie Beispiele an.
Welchen Einfluss haben zeitweise und ständige Polarisierung von Bindungen auf die Schmelz- und Siedetemperatur von Verbindungen?
Vergleichen Sie die Teilchen miteinander, die durch die chemischen Zeichen Cl und Cl2 symbolisiert
werden und erläutern Sie den Unterschied.
Erläutern Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Atombindungen in den Molekülen von Wasserstoff
und Wasser.
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.31
4.32
4.33
4.34
4.35
4.36
4.37
4.38
4.39
4.40
4.41
4.42
Schätzen Sie die Polarität der chemischen Bindung zwischen den Teilchen (Atomen, Ionen) der folgenden Substanzen ab. Berechnen Sie dazu die Differenz der Elektronegativitätswerte der Elemente. Beurteilen Sie, bei welchen Stoffen zwischen den Teilchen Atombindung bzw. Ionenbindungen vorherrschen.
a) Sauerstoff (O2) b) Magnesiumoxid (MgO) c) Bromwasserstoff (HBr)
Bestätigen Sie mit Hilfe der EN-Werte der Elemente, dass im Wassermolekül polare Atombindungen
vorliegen, im Kaliumchlorid hingegen die Ionenbindung vorherrscht.
Begründen Sie die hohe Schmelztemperatur, die Härte und die Verwendung von Diamant.
Warum gibt es zwischen Wasserstoffmolekülen keine Wasserstoffbrückenbindungen?
Vergleichen Sie die Atombindung mit der Ionenbindung.
Kennzeichnen Sie das wesentliche Merkmal jeder Atombindung.
Was versteht man unter den Begriffen „Elektronengas“ und „Metallgitter“?
Warum sind alle Nebengruppenelemente Metalle?
Warum leiten Metalle elektrischen Strom, ohne sich dabei chemisch zu verändern?
Warum sind Legierungen weniger leicht verformbar als ganz reine Metalle?
Die Differenz der Elektronegativitätswerte für die Elemente Kohlenstoff und Sauerstoff beträgt 1,0. Was
ergibt sich daraus für die Polarität der chemischen Bindung im Kohlenstoffdioxidmolekül?
Magnesium ist ein Element der 2. Gruppe.
a) Wie viele Valenzelektronen besitzt es?
b) Durch welchen Vorgang erreicht es die Edelgaskonfiguration?
c) Welches Teilchen entsteht dabei?
d) Welcher Bindungstyp liegt in elementarem Magnesium vor?
Iod ist ein Element der 17. Gruppe.
a) Wie viele Valenzelektronen besitzt es?
b) Durch welchen Vorgang erreicht es die Edelgaskonfiguration?
c) Welches Teilchen entsteht dabei?
d) Welcher Bindungstyp liegt in elementarem Iod vor?
Welchen Bindungstyp erhält man, wenn Magnesium mit Iod reagiert? Welche Summenformel hat diese
Verbindung?
Geben Sie mit Hilfe des Periodensystems die Ionenwertigkeit der Ionen an, die aus den folgenden Elementen bevorzugt gebildet werden: a) Kalium (K) b) Calcium (Ca) c) Schwefel (S) d) Fluor (F)
Kreuzen Sie jene Ionen an, deren Bildung energetisch günstig ist:
+
7+
2–
4+
a) Li aus Lithium b) F aus Fluor c) O aus Sauerstoff d) C aus Kohlenstoff
4–
e) C aus Kohlenstoff
Kreuzen Sie jene Eigenschaft(en) an, die Atome und die aus ihnen entstehenden Ionen gemeinsam
haben.
a) Aufbau der Elektronenhülle
b) Aufbau des Atomkerns
c) Elementzugehörigkeit
d) Ladung
e) Radius
Zwischen welchen Elementen kommt es zur Bildung von Ionenbindungen?
a) zwischen Nichtmetallen
b) zwischen Metallen
c) zwischen allen Elementen
d) zwischen Nichtmetallen und Metallen
Kreuzen Sie für folgende Stoffe an, ob sie bevorzugt negative Ionen bilden.
a) Nichtmetalle
b) Elemente mit großer Elektronegativität
c) Elemente mit 5 bis 7 Außenelektronen
d) Elemente der 18. Gruppe
e) Elemente der 1. Gruppe
Kreuzen Sie für jede Aussage über Ionen an, ob sie zutrifft.
a) Ionen sind immer geladen.
b) Ionen sind Edelgase.
c) Ionen haben die gleiche Elektronenhülle wie Edelgase.
d) Ionen haben die gleichen Atomkerne wie Edelgase.
e) Die Ionenwertigkeit positiver Ionen ist gleich der Anzahl der abgegebenen Elektronen.
f) Die Ionenwertigkeit negativer Ionen ist gleich der Anzahl der aufgenommenen Ionen.
Kreuzen Sie für jede Aussage über Ionen an, ob sie zutrifft.
a) Ionen sind Edelgase.
b) Ionen haben die Elektronenschale von Edelgasen.
c) Ionen haben die Atomkerne von Edelgasen.
d) Ionen haben die Atomkerne der Atome, aus denen sie entstehen.
e) Ionen haben die Atomhüllen der Atome, aus denen sie entstehen
Kreuzen Sie für jede Aussage über die Ionenbindung an, ob sie zutrifft.
a) Bei der Ionenbindung werden Elektronen vollständig von einem Metall auf ein Nichtmetall übertragen.
b) Aus dem Metallatom entstehen dabei immer negative Ionen.
c) Die Bindung zwischen den Ionen erfolgt durch elektrostatische Kräfte.
d) Die entstandenen Ionen ordnen sich regelmäßig zu einem Ionengitter.
e) Ionenverbindungen leiten im festen Zustand den elektrischen Strom.
9
4.43
4.44
4.45
4.46
4.47
4.48
4.49
4.50
4.51
4.52
4.53
4.54
10
Calcium (Ca) ist in der 2. Gruppe. Schwefel ist in der 16. Gruppe. Brom (Br) ist in der 17. Gruppe. Welche
Ionen werden gebildet, wenn
a) Calcium mit Schwefel reagiert?
b) Calcium mit Brom reagiert?
Die Summenformeln der entstehenden Verbindungen lauten:
Setzen Sie in den folgenden Sätzen sinngemäß drei der vier angegebenen Begriffe ein: polare Atombindung, unpolare Atombindung, Van-der-Waals-Bindung, Ionenbindung.
a) Eine ............... entsteht durch Elektronenübertragung zwischen Atomen, deren Elektronegativität sehr
unterschiedlich ist.
b) Eine .............. entsteht durch die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare zwischen Atomen mit mittleren Elektronegativitätsunterschieden.
c) Eine ............... entsteht durch die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare zwischen Atomen mit gleicher Elektronegativität.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Atombindungen an.
a) Atombindungen entstehen zwischen Elementen der 1. und 2. Gruppe, die sich mit Elementen der
16. und 17. Gruppe verbinden.
b) Atombindungen werden durch gemeinsame Elektronenpaare der beiden Bindungspartner verursacht.
c) Atombindungen werden durch Bindungsstriche symbolisiert.
d) Atombindungen zwischen verschieden elektronegativen Bindungspartnern sind unpolar.
e) Atombindungen sind „Van-der-Waals-Kräfte“.
Geben Sie für jede der angegebenen Bindungen an, ob sie polar oder unpolar ist. Welches der beiden
Atome trägt die negative Partialladung? C–O C–H C–C N–H O–H
Kreuzen Sie die auf Ionen zutreffenden Aussagen an.
a) Ionen sind geladene Atome.
b) Ionen sind Edelgase.
c) Einatomige Ionen besitzen eine volle Achterschale als äußerste Elektronenschale.
Welche Aussage(n) treffen auf Stoffe mit Ionengitter zu?
a) Stoffe mit Ionengittern haben relativ hohe Schmelzpunkte.
b) Stoffe mit Ionengittern lösen sich nie in Wasser.
c) Stoffe mit Ionengittern sind spröde.
d) Stoffe mit Ionengittern sind im festen Zustand elektrische Leiter.
Kreuzen Sie die auf Van-der-Waals-Kräfte zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) V.d.W.-Kräfte sind starke zwischenmolekulare Kräfte.
b) V.d.W.-Kräfte werden von vorübergehenden Ladungsverschiebungen der bindenden Elektronen
verursacht.
c) V.d.W.-Kräfte treten zwischen unpolaren Molekülen auf.
d) V.d.W.-Kräfte treten zwischen verschieden geladenen Ionen auf.
e) V.d.W.-Kräfte sind für die niedrigen Schmelztemperaturen unpolarer Verbindungen verantwortlich.
Kreuzen Sie die auf polare Bindungen zutreffende(n) Aussagen(n) an.
a) Polare Bindungen führen zu Ladungstrennung innerhalb eines Moleküls.
b) Polare Bindungen verursachen Dipolmoleküle.
c) Polare Bindungen erhöhen den Schmelzpunkt von Verbindungen.
d) Polare Bindungen verringern die Stabilität eines Moleküls.
e) Polare Bindungen schwächen die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen Molekülen.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf polare oder unpolare Atombindungen oder auf beide zutrifft.
a) Sie bestehen aus gemeinsamen Elektronenpaaren.
b) Die Bindungspartner haben gleiche Elektronegativität.
c) Sie finden sich in Substanzen, die eine sehr niedrige Schmelz- und Siedetemperatur haben.
d) Sie führen zur Bildung von Dipolmolekülen.
e) Sie werden durch einen Valenzstrich bezeichnet.
f) Die bindenden Elektronen sind nicht gleichmäßig zwischen den Bindungspartnern verteilt.
g) Die Bindungspartner sind immer verschiedene Atome.
Kreuzen Sie die auf positive Ionen zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie entstehen aus ungeladenen Atomen durch Aufnahme von Elektronen.
b) Sie werden von Elementen mit locker gebundenen Valenzelektronen gebildet.
c) Sie werden vor allem von Nichtmetallen gebildet.
d) Sie enthalten mehr Elektronen in der Hülle als Protonen im Kern.
Kreuzen Sie die auf Wassermoleküle zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Das Wassermolekül ist gestreckt gebaut.
b) Das Wassermolekül besteht aus Ionen.
c) Wassermoleküle halten durch elektrostatische Kräfte zusammen.
d) Wassermoleküle halten durch Wasserstoffbrücken zusammen.
e) Wassermoleküle sind Dipole, in denen der Sauerstoff der positivere Pol ist.
Bezeichnen Sie die richtige Aussage.
Metallatome besitzen:
a) hohe Elektronegativitätswerte.
b) wenige Valenzelektronen.
c) eine hohe Bereitschaft, Elektronen aufzunehmen. d) ein „Elektronengas“.
4.55
4.56
4.57
Kreuzen Sie für jede Aussage über Metalle an, ob sie zutrifft.
a) Metalle enthalten gemeinsame Elektronenpaare.
b) Metalle enthalten verschieden geladene Ionen.
c) Metalle enthalten bewegliche Elektronen.
d) Metalle enthalten negativ geladene Rumpf-Ionen.
e) Metalle sind Leiter 1. Klasse.
f) Metalle sind spröde.
Ergänzen Sie in folgenden Sätzen sinngemäß jeweils einen Begriff aus der folgenden Liste: unpolare
Atombindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung.
a) .................... findet sich in Verbindungen von wenig elektronegativen Elementen.
b) .................... findet sich in Verbindungen von verschiedenen Atomen mit einer Elektronegativitäts
differenz, die kleiner als 1,7 ist.
c) .................... findet sich in Verbindungen von Metallen und Nichtmetallen.
d) .................... findet sich in Verbindungen zwischen gleichartigen Nichtmetallatomen.
Welche(s) Raumgitter wird (werden) durch Atombindungen zusammengehalten?
a) Diamantgitter
b) Ionengitter
c) Molekülgitter
d) Schichtgitter
e) Metallgitter
Kapitel 5: Der Ablauf von Reaktionen
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
Erklären Sie den Unterschied zwischen Reaktionsenthalpie und Aktivierungsenergie.
Erklären Sie anhand eines Energiediagramms eine endotherme Reaktion.
Was bezeichnet man als „aktivierten Komplex“ bei chemischen Reaktionen?
Erklären Sie den Mechanismus der Katalyse.
Wie ist die Reaktionsgeschwindigkeit definiert? Durch welche Faktoren wird sie beeinflusst?
Warum laufen chemische Reaktionen bei höheren Temperaturen schneller ab als bei tieferen?
Erklären Sie den Begriff des dynamischen Gleichgewichtes.
Warum muss die Ammoniaksynthese bei relativ tiefer Temperatur, bei hohem Druck und unter Mitwirkung
von Katalysatoren ablaufen?
Welche Aussage kann man über den Verlauf einer Reaktion machen, wenn ihre Gleichgewichtskonstante
sehr viel größer als 1 ist?
Warum werden in der Technik chemische Reaktionen oftmals bei hohen Temperaturen durchgeführt?
Was sind Reaktionsbedingungen?
Beim Kalkbrennen läuft folgende Reaktion ab:
CaCO3
→
CaO
+
CO2
Kalk
gebrannter Kalk Kohlenstoffdioxid
Die Standardenthalpien der beteiligten Stoffe sind:
ΔH CaO = –635 kJ/mol
ΔH CO2 = –393 kJ/mol
ΔH CaCO3 = –1206 kJ/mol
a) Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie.
b) Wird die Temperaturerhöhung die Hin- oder die Rückreaktion begünstigen? Warum?
Wie muss die Temperatur gewählt werden, damit durch die Verschiebung des Gleichgewichtes bei der
Reaktion CO2 + C → 2 CO ΔH = +169 kJ/mol hauptsächlich Kohlenstoffmonoxid gebildet wird?
Was versteht man unter dem
a) Begriff Gibbs-Energie (ΔG)?
b) Welche Faktoren beeinflussen ihre Größe?
c) Welches Vorzeichen muss ΔG besitzen, wenn ein Vorgang freiwillig ablaufen kann?
d) Wie groß ist ΔG, wenn sich eine Reaktion im Gleichgewicht befindet?
e) Wie groß ist ΔG, wenn ein Vorgang nur unter ständiger Energiezufuhr ablaufen kann?
a) Was ist die Entropie?
b) Mit welchem Buchstaben wird sie bezeichnet?
c) Warum haben Gase mehr Entropie als feste Stoffe?
d) Warum nimmt beim Erwärmen eines Stoffes die Entropie zu?
Kalkbrennen verläuft nach der Formel
CaCO3 fest → CaO fest + CO2 gasförmig
a) Hat der Ausgangsstoff CaCO3 mehr oder weniger Entropie als die Endprodukte CaO und CO2?
(Geben Sie eine plausible Abschätzung.)
b) Ist der Vorgang entropisch begünstigt?
c) Wird er daher bei hohen Temperaturen begünstigt oder gehemmt?
Welche Aussage über den Reaktionsverlauf kann man aus folgenden Angaben ableiten?
a) ΔG = –100 kJ/mol
b) ΔG = 0
c) ΔG = +200 kJ/mol
Zum Schweißen von Schienen wird eine Mischung von Aluminium und Eisenoxid verwendet. Folgende
Reaktion findet dabei statt: 2 Al + Fe2O3 → 2 Fe + Al2O3
a) Berechnen Sie aus den Werten der Standardenthalpien die Reaktionsenthalpie.
b) Ist der Vorgang exotherm oder endotherm?
11
5.19
5.20
5.21
5.22
5.23
5.24
5.25
5.26
5.27
5.28
12
Kreuzen sie die richtige(n) Aussage(n) an.
a) Bei jeder chemischen Reaktion wird Energie entweder frei oder gebunden.
b) Bei jeder chemischen Reaktion ist dauernd Zufuhr von Energie nötig.
c) Bei jeder chemischen Reaktion wird Energie frei.
d) Bei jeder chemischen Reaktion ist der Energieinhalt der Ausgangsstoffe gleich dem Energieinhalt
der Endprodukte.
Kreuzen Sie die beiden Formulierungen an, die die folgende Gleichung richtig beschreiben:
2 H2 + O2 →
2 H2 O
ΔH = –572 kJ/mol
a) Die Bildung von 2 Mol Wasser aus den Elementen ist endotherm.
b) Bei der Bildung von 2 Mol Wasser aus den Elementen werden 572 kJ freigesetzt.
c) Bei der Bildung von zwei Molekülen Wasser aus 2 Molekülen Wasserstoff und einem Molekül Sauerstoff werden 572 kJ frei.
d) Bei der Verbrennung von 22,4 Liter Wasserstoff (0 ºC, 1 bar) werden 572 kJ frei.
e) Bei der Bildung von 1 Mol Wasser aus den Elementen H und O werden 572 kJ frei.
f) Um 32 g H2O aus den Elementen herzustellen, benötigt man 572 kJ.
Ein Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff explodiert bei Zimmertemperatur erst nach Kontakt mit
einem Funken. Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die sich aus diesem Verhalten ableiten lässt (lassen).
a) Die Reaktion ist endotherm.
b) Die Reaktion ist exotherm.
c) Die Reaktion hat eine positive Reaktionsenthalpie.
d) Die Reaktion benötigt Aktivierungsenergie.
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die auf einen Katalysator zutrifft (zutreffen).
a) Ein Katalysator beschleunigt die Gleichgewichtseinstellung einer chemischen Reaktion.
b) Ein Katalysator verschiebt die Gleichgewichtslage einer chemischen Reaktion.
c) Ein Katalysator ermöglicht den Ablauf endothermer Reaktionen ohne weitere Energiezufuhr.
d) Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie einer Reaktion.
e) Ein Katalysator geht mit einem der Reaktionspartner ein reaktionsfähiges Zwischenprodukt ein.
Kreuzen Sie jene Aussage über den Einfluss einer Temperaturerhöhung auf eine chemische Reaktion an,
die nicht zutrifft.
a) Eine Temperaturerhöhung um 10 ºC erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit im Durchschnitt auf das
Doppelte.
b) Eine Temperaturerhöhung beschleunigt sowohl die Hinreaktion als auch die Rückreaktion.
c) Eine Temperaturerhöhung beschleunigt die Gleichgewichtseinstellung einer chemischen Reaktion.
d) Eine Temperaturerhöhung verschiebt die Lage des chemischen Gleichgewichtes in Richtung der
exothermen Reaktion.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Ein Katalysator ermöglicht einen raschen Reaktionsablauf bei niedrigen Temperaturen.
b) Ein Katalysator lockert die Bindungen in den Molekülen der Ausgangsstoffe.
c) Ein Katalysator verkleinert die Energie, die man bei einer chemischen Reaktion gewinnen kann.
d) Ein Katalysator verkleinert die Aktivierungsenergie.
Geben Sie für jeden Faktor an, ob er die Größe der Gleichgewichtskonstante und die Geschwindigkeit
der Gleichgewichtseinstellung beeinflusst.
a) Katalysator
b) Temperatur
c) Menge der beteiligten Stoffe
Kreuzen Sie an, welche Auswirkung eine Druckerhöhung auf die Ammoniaksynthese hat.
a) Das Gleichgewicht wird auf die Seite der Ausgangsstoffe verschoben.
b) Es findet keine Veränderung der Gleichgewichtslage statt.
c) Es wird die Ammoniakausbeute erhöht.
d) Es wird die Verwendung eines Katalysators überflüssig.
Streichen Sie Nichtzutreffendes.
a) Eine Reaktion verläuft freiwillig, wenn die Energie der Ausgangsstoffe größer / kleiner / gleich der
Energie der Endstoffe ist.
b) Die Reaktionswärme ist die Summe / das Produkt / die Differenz zwischen der Energie der Endstoffe
und der Energie der Ausgangsstoffe.
c) Die Aktivierungsenergie muss man aufwenden, um die Reaktionspartner in einen energieärmeren /
energiereicheren / energiegleichen Zustand zu bringen.
d) Ein Katalysator erhöht / erniedrigt die Aktivierungsenergie / die Reaktionswärme der Reaktion.
Die Aktivierungsenergie ist jene Energie, die .................................
Sie kann durch .................. verkleinert werden.
Kapitel 6: Säure-Base-Reaktionen
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
6.12
6.13
6.14
6.15
6.16
6.17
6.18
6.19
6.20
Beschreiben Sie den Wandel des Säure-Base-Begriffes im Laufe der Zeit.
Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Wasserstoffionenkonzentration und pH-Wert.
Welchen Einfluss hat der pH-Wert des Bodens auf die Landwirtschaft?
Geben Sie mit Hilfe der Tabelle (Band 1, S. 73) an, welchen Umschlagsbereich Bromkresolgrün besitzt.
Welche Farbe hat dieser Farbstoff in stark saurer Lösung?
Welche Farbe hat dieser Farbstoff in stark alkalischer Lösung?
Welche Farbe hat dieser Farbstoff im Umschlagsbereich?
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Polarität der O–H-Bindung und der Säurestärke einer
Verbindung?
Salzsäure ist eine starke Säure. Welche Aussage über die Säurekonstante der Salzsäure können Sie aus
dieser Aussage ableiten?
Warum reagieren Salze starker Basen und schwacher Säuren alkalisch?
Was sind Puffergemische? Welche Aufgaben erfüllen sie? Welcher Wert bestimmt den Pufferbereich?
Welche Reaktion wird als Neutralisation bezeichnet?
Beschreiben Sie den Vorgang einer Neutralisationsanalyse.
Überlegen Sie sich eine Methode, die sich zur Konzentrationsbestimmung der Magensalzsäure eignet.
Warum kann in verdünnten wässrigen Lösungen der pH-Wert nur im Bereich von 0 bis 14 variieren?
a) Geben Sie das Säure-Base-Paar der Salpetersäure (HNO3) an.
b) Mit welchem Säure-Base-Paar reagiert HNO3 in H2O?
c) Schreiben Sie die Säurekonstante für wässrige HNO3 an.
d) Schreiben Sie die Basenkonstante für wässrige HNO3 an.
+1
e) KA hat den Wert von 10 . Wie groß ist daher KB?
In einer Lösung wird der pH-Wert 4 gemessen. Welche der folgenden Aussagen lässt sich aus dieser
Messung ableiten?
a) Die Lösung reagiert sauer.
b) Die Lösung enthält mehr Hydroniumionen als Wasser.
c) Der pOH-Wert beträgt 10.
d) Die Konzentration der Hydroniumionen beträgt 4 mol/L.
Eine Lösung hat den pH-Wert von 5.
a) Wie groß ist die Konzentration der Hydroniumionen?
b) Wie groß ist die Konzentration der Hydroxidionen?
c) Wie viele Hydroniumionen sind in einem Liter dieser Lösung enthalten?
Wozu braucht man den pH-Wert?
Welche Zahlenwerte befinden sich auf der pH-Wert-Skala?
Die stärksten Säuren haben den pH-Wert:
Regenwasser mit dem pH-Wert 4 ist eine stärkere / schwächere Säure als Regenwasser mit dem
pH-Wert 3 (Nichtzutreffendes streichen).
Kreuzen Sie für jede Aussage über den pH-Wert an, ob sie zutrifft:
a) Der pH-Wert ist ein Maß für die Stärke einer Säure.
b) Säuren besitzen einen pH-Wert kleiner als 7.
c) Je stärker eine Säure ist, umso niedriger ist der pH-Wert.
d) Neutrale Lösungen haben keinen pH-Wert.
e) Basen haben einen höheren pH-Wert als Säuren.
Streichen Sie Nichtzutreffendes.
a) Salze schwacher Säuren reagieren in H2O sauer / basisch / neutral.
b) Sie zerfallen in H2O vollständig / kaum in Ionen.
c) Das Anion des Salzes wirkt in H2O als starke Säure / als starke Base / neutral.
–
d) Aus dem Anion / Kation des Salzes und H2O entsteht nichtdissoziierte Säure und OH .
Geben Sie an, welche Reaktion die wässrigen Lösungen folgender Salze zeigen (neutral, sauer oder
alkalisch).
a) KCl b) (NH4)2SO4 c) Na2HPO4 d) Ca(NO3)2 e) KHCO3
Der Sauerstoff verdankt seinen Namen einem Irrtum des Herrn Lavoisier (Band 1, S. 66).
Argumentieren Sie, warum in der Bezeichnung doch „ein Körnchen Wahrheit“ steckt.
13
Kapitel 7: Redoxreaktionen
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
7.14
7.15
7.16
7.17
7.18
7.19
7.20
7.21
7.22
7.23
7.24
14
Wie hat sich der Begriff „Oxidation“ im Laufe der Zeit gewandelt?
Das Zustandekommen einer Ionenverbindung zwischen Metallen und Nichtmetallen ist ein Redoxvorgang. Welcher Stoff wird dabei oxidiert, welcher reduziert? Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel, welcher das Oxidationsmittel? Begründen Sie Ihre Aussagen.
Was ist die Oxidationszahl? Welche Bedeutung kommt ihr zu?
Welche Regeln gelten für die Bestimmung der Oxidationszahl eines Atoms innerhalb eines Moleküls mit
bekannter Struktur?
Wie verändert sich die Oxidationszahl des Stoffes, der oxidiert wird? Wie verändert sich die Oxidationszahl des Oxidationsmittels?
Zerlegen Sie folgende Reaktion in die entsprechenden Redoxpaare:
–
–
Cl2 + 2 Br → 2 Cl + Br2
Ist Chlor für das Bromid-Ion ein Oxidationsmittel oder ein Reduktionsmittel? Warum?
Kann Aluminium Fe-Ionen reduzieren? (Benützen Sie die Redoxreihe.)
Legen Sie mit Hilfe der Redoxreihe fest, in welcher Richtung die Reaktionen ablaufen:
+
2+
→ Sn
+ 2 Ag
a) Sn + 2 Ag
2+
2+
b) Sn + Fe
→ Sn
+ Fe
Sind edle oder unedle Metalle die besseren Reduktionsmittel?
Geben Sie Unterschiede zwischen Leitern 1. und 2. Klasse an.
Beschreiben Sie den Anodenvorgang bei der Elektrolyse von geschmolzenem Kaliumbromid (KBr). Handelt es sich um eine Oxidation oder eine Reduktion? Begründen Sie Ihre Aussage.
Welche Bedeutung haben galvanische Elemente für die Stromversorgung? Zählen Sie einige Anwendungsbeispiele auf.
Was sind Brennstoffzellen? Welchen Vorteil besitzen sie gegenüber der Energiegewinnung durch einen
Verbrennungsmotor?
Warum werden bei der Elektrolyse einer wässrigen Natriumchloridlösung an der Katode Wasserstoff und
an der Anode Chlor abgeschieden? Wie erklärt man die Rotfärbung des Phenolphthaleins an der
Katode?
a) Welche Ionen werden bei der Elektrolyse einer wässrigen Calciumchloridlösung an der Katode und an
der Anode entladen?
b) Welche Stoffe erhält man, wenn man eine wasserfreie CaCl2-Schmelze elektrolysiert?
Begründen Sie mit Hilfe der Elektronegativitätswerte, weshalb alle Metalle in Verbindungen positive Oxidationszahlen erhalten müssen.
Geben Sie für folgende Elemente bzw. Ionen die Oxidationszahlen an:
–
+
3+
–
2+
Mg, Cl , Na , Cl2, Al , P, I , Al, Ca und O2
Bestimmen Sie die Oxidationszahlen für die Elemente in
a) MgO, MgBr2, AlCl3, MnO2, P4O10, PbCl2 und SiO2
2–
2–
–
3–
b) SO3 , SO4 , MnO4 und PO4
Bestimmen Sie die Oxidationszahlen für die hervorgehobenen Elemente in
a) H3PO4, HNO3, H2SO3 und H2CO3
b) PbSO4, Al(OH)3, Na2SO3, CaCO3 und Mg(NO3)2
Welche Oxidationszahl hat Mangan in den Verbindungen?
Mn2O, MnO, Mn2O3, MnO2, Mn2O5, Mn2O7
Bestimmen Sie die Oxidationszahlen aller Elemente.
NaCl
AgCl
CaSO3
NaNO3
HgI2
BaSO4
Ca3(PO4)2Al2S3
NaAl(SO4)2
Bestimmen Sie die Oxidationszahl für Eisen und Chlor in der folgenden Reaktion.
a) 2 FeCl2 + Cl2 → 2 FeCl3
b) Zerlegen Sie diese Reaktion in Oxidations- und Reduktionsvorgang.
Erklären Sie, warum die folgenden Reaktionen Redoxreaktionen sind.
a) Kupfer(II)-oxid mit Aluminium
b) Wasserstoff mit Sauerstoff
c) Eisen mit verdünnter Schwefelsäure
d) Blei(II)-oxid mit Wasserstoff
Stellen Sie dazu die Reaktionsgleichungen auf. Bestimmen und vergleichen Sie die Oxidationszahlen.
Ermitteln Sie für die folgenden Reaktionen die Teilreaktionen Oxidation und Reduktion. (Verwenden Sie
dazu die Oxidationszahlen.)
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
7.25
7.26
7.27
7.28
7.29
7.30
7.31
7.32
7.33
7.34
7.35
7.36
7.37
7.38
7.39
7.40
In folgenden Reaktionen ist ein Reaktionspartner hervorgehoben. Bestimmen Sie mit Hilfe der Oxidationszahlen, ob dies das Reduktions- oder das Oxidationsmittel ist.
a) 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
b) 2 KBr + Cl2 → 2 KCl + Br2
c) 3 CuO + 2 Al → 3 Cu + Al2O3
+
2+
2–
2–
→ Mg + SO4 + H2
d) Mg + 2 H + SO4
Erklären Sie, warum eine Lösung von Calciumhydroxid in Wasser den elektrischen Strom leiten kann.
Wie viel Gramm Wasserstoff werden maximal bei der Elektrolyse aus 100 g Wasser entstehen?
Welche elektrochemischen Vorgänge verstärken die Zerstörung von Eisen durch Regenwasser und Luft?
Was ist eine Opferelektrode? Warum heißt sie so?
Warum wird der Korrosionsschutz eines Metalls durch einen Überzug aus einem edleren Metall sinnlos,
wenn der Überzug undicht wird?
Im Hochofen wird oxidischem Eisenerz der Sauerstoff entzogen. Wie nennt man dies?
a) Schmelzen
b) Synthese
c) Oxidation
d) Reduktion
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die auf Oxidationsmittel zutrifft (zutreffen).
a) Oxidationsmittel entziehen einem anderen Stoff Atome.
b) Oxidationsmittel werden selbst oxidiert.
c) In Oxidationsmitteln wird eine Oxidationszahl positiver.
d) Oxidationsmittel entziehen einem anderen Stoff Elektronen.
Kreuzen Sie jene beiden Eigenschaften an, die starke Reduktionsmittel besitzen:
a) Sie können leicht Elektronen aufnehmen.
b) Sie sind stark elektronegativ.
c) Sie bilden bevorzugt positive Ionen.
d) Sie können leicht oxidiert werden.
Schreiben Sie neben jedes Elementsymbol die in Verbindungen bevorzugte Oxidationszahl:
a) Cl ................
b) O .......
c) H (mit Nichtmetallen)....
d) K .....
Schreiben Sie neben jede Verbindung die Oxidationszahl des darin enthaltenen Stickstoffs.
a) Salpetersäure (HNO3)
b) Ammoniak (NH3)
c) Stickstoffoxid (NO)
d) Stickstoffoxid (N2O3)
e) Stickstoffoxid (N2O5)
Setzen Sie in jeden Satz den passenden Begriff aus folgender Liste ein: Elektronen, Elektrolyte, Elektroden, Elektrolysen, Ionen.
a) ........... sind Ladungsträger in Metallen.
b) ........... sind Stromzuführungen.
c) ........... sind Ladungsträger in wässrigen Salzlösungen.
d) ........... sind Ionenleiter.
e) ........... sind elektrochemische Reaktionen.
Kreuzen Sie an, welche(r) Vorgang (Vorgänge), bei der Elektrolyse an der Katode stattfindet (stattfinden).
a) Nichtgeladene Moleküle werden in positive Ionen umgewandelt.
b) Positive Ionen werden entladen.
c) Positive Ionen können reduziert werden.
d) Positive Ionen geben Elektronen ab.
e) Positive Ionen werden in negative Ionen umgewandelt.
Geben Sie für jeden Vorgang an, ob er beim Laden oder Entladen eines Bleiakkumulators abläuft.
4+
a) Umwandlung von Pb in PbO an der Katode.
2+
b) Umwandlung von Pb in PbO an der Anode.
c) Abnahme der Konzentration der Schwefelsäure.
d) Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Das unedlere Metall gibt leichter Elektronen ab als ein edleres.
b) Das unedlere Metall bildet in einem galvanischen Element die Katode.
c) Die Ionen der unedleren Metalle nehmen Elektronen leichter auf als die der edleren Metalle.
d) Unedlere Metalle haben negativere Standardpotentiale als edlere.
e) Das unedlere Metall löst sich in einer Salzlösung eines edleren Metalls auf.
Kreuzen Sie jene Vorkehrungen an, die einen aktiven Korrosionsschutz darstellen.
a) Überzug des Metalls mit Lack.
b) Überzug des Metalls mit einer fest haftenden Oxidschicht
c) Überzug des Metalls mit einem edleren Metall.
d) Überzug des Metalls mit einem unedleren Metall.
e) Anbringen einer Opferelektrode.
f) Verwendung von Metallen sehr großer Reinheit.
15
Lösungen
1.1
1.2
Ein chemischer Vorgang ist stets von einer Stoffumwandlung begleitet.
b) d)
1.3
b) e) f)
2.1
2.3
Siehe Periodensystem
2.2
a) Pt, P b) Ar, Sb, As c) Ba, Br, Pb, Be d) F, Fe
a) Kalium, Schwefel, Sauerstoff b) Magnesium, Kohlenstoff, Sauerstoff c) Kohlenstoff, Wasserstoff
d) Natrium, Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff e) Calcium, Phosphor, Sauerstoff f) Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff
a) 2; b) 3 c) 4 d) 3 e) 7 f) 14
Siehe Band 1, S. 3/4
2.6
Zahl der Atome eines Elementes im Molekül.
Zahl der Moleküle / Ionen etc.
2.8
a) H2 – Wasserstoff b) H2O – Wasser
b) H3PO4
a) CaCl2 + H2CO3
2.4
2.5
2.7
2.9
2.10
a) H2O + CO2 → H2CO3
c) 2 Ca + O2 → 2 CaO
e) 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
b) 6 NO + 4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O
d) 2 H2O → 2 H2 + O2
2.11
a) 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
c) MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
b) 2 NaOH + H2SO4
2.12
a) 4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + 1 O2
b) 2 CaO + 3 C → 2 CaC + CO2
d) 2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4) + 3 H2
c) Pb + 2 HNO3 → Pb(NO3)2 + H2
e) Cr2(SO4)3 → Cr2O3 + 3 SO3
23
a) 88 u b) 88 g c) 6 · 10
Die Formelmasse ist die Summe der Atommassen aller in einer Formel angeführten Atome.
23
53,5; 40; 17; 18; 58,5
2.16 3 · 10
Durch die Basiseinheit Mol erhält die chemische Zeichensprache auch quantitative Bedeutung: In einer
chemischen Gleichung steht das Symbol eines Elementes für ein Mol der Elementes – die Formel einer
chemischen Verbindung für ein Mol dieser Verbindung.
a) 55,8 g
b) 88 g
c) 97,55 g
2.19 a) ca. 2 Mol
b) ca. 20 Mol
c) ca. 4 Mol
a) ca. 0,8 g
b) 4,03 g
c) 18,8 g AgBr sind 0,1 Mol, daher sind 11,9 g KBr und 17,0 g AgNO3 nötig.
22
Molmasse von C12H22O11: 342; 17 g sind daher rund 0,05 Mol und enthalten 3 · 10 Moleküle.
a) 40 % Ca, 12 % C, 48 % O b) 60 kg Ca, 18 kg C, 72 kg O
a) 4250 Mol CaO b) ca. 238 kg
a) 2 u, 71,0 u, 36,5 u b) 2 g, 71,0 g, 36,5 g c) 22,4 L, 22,4 L, 2 · 22,4 L
Rund 4,7 g Silbernitrat
2.26
Siehe Buch
a) 180 u, b) 180 g
2.28
H3PO4
Ein Silber-Atom hat eine 108-mal größere Masse als ein Wasserstoffatom.
a) 1 : 3 b) kleineres
2.31
rund 35,1 g
1 Mol
2.33
Gestrichen wird: linken / Moleküle / kleiner/größer
a) Element b) Verbindung c) chemische Reaktion
2.35 b)
2.36
d)
a) 3 H – 2 H; 1 S – 2 S; 5 O – 5 O; 1 Na – 2 Na
b) falsch, weil die Zahl der Atome auf beiden Seiten verschieden ist.
c) 2 NaOH, 2 H2O
a) c) f)
2.39
c)
2.40
b)
2.13
2.14
2.15
2.17
2.18
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
2.27
2.29
2.30
2.32
2.34
2.37
2.38
3.1
3.2
3.4
3.5
3.12
3.13
3.14
16
→
Na2SO4 + 2 H2O
a) Gemeinsamkeit: gleiche Periode, gleiche K-Schale; Unterschiedlichkeit: ungleiche Gruppe, ungleiche
Protonen- und Elektronenzahl, ungleiche L-Schale
b) Gemeinsamkeit: gleiche Gruppe, gleiche K-Schale, gleiche Valenzelektronenzahl; Unterschiedlichkeit:
ungleiche Periode, ungleiche Protonen- und Elektronenzahl ...
6, 5, 2, 7
3.3
R.: Kern-Hülle-Modell... B.: Schalenmodell
entsprechend der Zahl: Protonen-, Elektronen-, Ordnungs-, Kernladungszahl
3.6 bis 3.10: Siehe Buch
3.11
Isotope
8O, 13Al, 35Br
Mischelemente: sind Gemische verschiedener Isotope desselben Elementes.
Reinelemente enthalten nur eine Isotopensorte.
14
Durch Markierung von Glucose mit dem künstlich hergestellte Nuclid C kann man ihren Abbauweg in
Organismen verfolgen.
2
2n
3.15 18
3.16
3.17
3.18
3.21
3.23
3.26
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
3.34
3.35
3.36
3.37
3.40
3.42
3.43
3.44
3.45
3.49
3.50
3.51
3.53
3.56
3.57
3.61
3.64
3.65
3.66
3.67
3.71
3.72
3.73
3.76
3.79
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
a) Jene Energie, die zum Abtrennen eines Elektrons aus der Atomhülle notwendig ist.
b) Je weiter ein Elektron vom Kern entfernt, umso leichter ist es abzutrennen.
–
–
–
Ein 3 s-Orbital für 2 e , drei 3p-Orbitale für 6 e , fünf 3d-Orbitale für 10 e .
Siehe Skizze im Buch
3.19 4 s
3.20 a) 25 g
b) 143 d – 5 Monate
19 Neutronen
3.22
Anzahl der Protonen, Elektronen, Valenzelektronen, Schalen....
rechts oben
3.24
18. Gruppe – Edelgase
3.25
1. und 17. Gruppe
2 Elektronen
3.27
Elektronen, die zur Bindung herangezogen werden
HG.: Letztes hinzukommendes Elektron kommt in die äußerste Schale (Auffüllung der s- und p-Orbitale).
NG.: letztes hinzukommendes Elektron kommt in die vorletzte Schale (Auffüllung der d-Orbitale), daher
geringerer Unterschied der chem. Eigenschaften als bei Hauptgruppen.
HG.: Auffüllung: 1–2: s-Orbital; 13–18: p-Orbitale; NG.: Auffüllung: 3–12: d-Orbitale;
Lanthanoide und Actinoide: Auffüllung: f-Orbitale
Atomradien werden innerhalb einer Gruppe größer, innerhalb einer Periode kleiner.
Maß für die Fähigkeit eines Atoms, Bindungselektronen an sich zu ziehen.
Sauerstoff zieht Elektronen stärker an. Er besitzt die zweitgrößte EN aller Elemente (EN = 3,5). O ist in
der 16. Gruppe, C in der 14. Gruppe. EN: C = 2,5
Je kleiner die Atomradien, umso größer die Elektronegativität. Die Abschirmung der positiven Kernladung
wird mit jeder hinzukommenden Schale größer und daher die Anziehung der Außenelektronen kleiner.
Edelgase (18. Gruppe)
Sie sind deshalb in der 3. Periode, weil bei ihnen die Außenelektronen in der dritten Schale aufgefüllt
werden, deren Hauptquantenzahl n = 3 ist.
a) gleich: Schalenzahl – ungleich: Elektronenzahl
b) gleich: Gruppe; Valenzelektronen – ungleich: Gesamtelektronenzahl
1, 5, 6, 2, 3
3.38
a) 7, 15, 20 b) 5, 5, 2 3.39
Be, Mg, Ca
Na H N O F
3.41
Mischelemente aus mehreren Isotopen.
Ein Elektron auf der äußersten Schale (Valenzelektron).
Sieben Elektronen in der äußersten Schale; 7 Valenzelektronen (s2p5)
Vier Elektronen auf der äußersten Schale = 4 Valenzelektronen
c)
3.46
c) d)
3.47
a) b)
3.48
a) e)
a) 20 b) 2 c) 4 d) 20 e) 40
a) Protonen b) Protonen + Neutronen c ) Kernladungszahl
a) 47 b) 47 c) 61
3.52
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 a) 3 b) 3
a) b) d)
3.54
a) e)
3.55
a) ja b) ja c) nein
gleich / verschieden / gleich / verschieden / gleich / verschieden / gleich
c)
3.58
c)
3.59
a) b)
3.60
e)
a) c)
3.62
b) e)
3.63
d)
a) 33 b) 75 c) 33 d) 42 e) 33 f) 33 g) 75-mal
2+
zu streichen: negativ / nicht; He ; größer; größer / gleich
HWZ ist jene Zeit, nach der ein radioaktives Element jeweils zur Hälfte zerfallen ist.
a) 40 g b) 200 Tage
3.68
e)
3.69
b) c) d) g)
3.70
a) b) c)
zu verbessern sind die Sätze: a) reaktionsfähig b) Hauptgruppenelemente c) kommt nicht vor
d) falsch h) falsch
a) links / unter der Diagonale des Periodensystems b) 18 c) 1 + 17 d) Alkalimetalle / Basen
a) 9 b) 10 c) 9 d) 2 e) 7 / 4 / 1 / 3 g) 17 / 2
3.74
c) d)
3.75
b)
b) d)
3.77
a) c) d) e)
3.78
b)
a) ... eines Atoms, die Bindungselektronen anzuziehen. b) zu streichen: ab c) zu streichen: größten
d) Dipol.... zu streichen: schwächer
Ursache einer chemischen Bindung ist das Bestreben der Atome, gemeinsam eine möglichst stabile und
daher energiearme Elektronenanordnung zu erlangen, indem sie edelgasähnliche Elektronenhüllen (8
Außenelektronen) bilden.
Wenn ein Atom Elektronen abgibt, entsteht ein positives Ion.
2 (und Nebengruppen 3 bis 12)
Das Fehlen von Elektronen verstärkt die anziehende Wirkung der positiven Kernladung; werden Elektronen aufgenommen, so erweitert sich die Hülle des Atoms, da die Kernladung nicht mehr ausreicht, alle
Elektronen so stark wie vorher zu binden.
Jene Energie, die man aufwenden muss, um die zwischen den positiven und negativen Ionen herrschende Kraft zu überwinden.
17
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.32
4.33
4.34
18
Energiezufuhr, um Kaliumatome zu trennen; Energiezufuhr, um Brom-Moleküle zu zerlegen; Ionisie+
–
rungsenergiezufuhr, um K → K + e ; Aufnahme von Elektronen durch:
–
–
Br + e → Br ; Bildung des Ionengitters: K+Br–; Energiegewinn durch elektrostatische Anziehung.
Dieser Gewinn muss größer sein als alle anderen Energieinvestitionen.
Starke elektrostatische Anziehung zwischen positiven und negativen Ionen, starke elektrostatische Abstoßung zwischen gleichgeladenen Ionen.
Brom-Atome besitzen 7 Valenzelektronen und sind daher sehr bestrebt, eine volle Oktettschale zu erlangen. Sie können durch Überlappung der jeweils einfach besetzten Orbitale zu einem gemeinsam bindenden Elektronenpaar gelangen. Die dadurch angehäufte negative Ladung hält die beiden Bromatome zusammen.
Ionenbildung: Oktette entstehen durch vollständige Übertragung von Elektronen vom Metall zum Nichtmetall. Atombindung: Bindungspartner steuern Valenzelektronen bei, um bindende Elektronenpaare zu
bilden und so gemeinsam zu einem Elektronenoktett zu kommen.
Jene Energie, die man benötigt, um eine Atombindung zu zerlegen (in kJ/Mol). Je stärker eine Atombindung ist, umso größer ist ihre Bindungsenergie.
Bindende Elektronenpaare zwischen Atomen mit verschiedener EN werden vom elektronegativen Partner
stärker beansprucht. Er erhält eine negative Teilladung, der andere Partner eine positive. Es handelt sich
um die teilweise Übertragung von Bindungselektronen, die bei der Ionenbindung völlig durchgeführt wird.
Ein Molekül, in dem der negative und positive Ladungsschwerpunkt nicht übereinstimmt.
Die Anziehung zwischen den Ladungen des Dipols macht polare Bindungen stabiler.
Unterschied der Elektronegativität der Bindungspartner.
a) Jeweils Atombindung; jedoch Atomgitter/Schichtgitter
b) Diamant: Jedes Kohlenstoffatom hat vier andere Kohlenstoffatome als Bindungspartner und ist daher
dreidimensional vernetzt. Grafit: Jedes Kohlenstoffatom besitzt nur drei andere Kohlenstoffatome als
Bindungspartner und ist daher zweidimensional vernetzt.
c) Beide haben hohe Schmelz- und Siedetemperatur und sind reaktionsträge; Diamant: größte Härte, keine elektr. Leitfähigkeit; Grafit: Schichten, leicht verschiebbar; elektr. leitend.
a) Pyramide
b)
c) Stickstoff hat eine größere EN als Wasserstoff. d) beim Stickstoff
Elektrostatische, zwischenmolekulare Kraft zwischen Molekülen, deren positive Teilladung an einem HAtom liegt, Z. B. in HF, H2O, bei Proteinen.
Zeitweise Polarisierung: nur schwache elektrostatische Kräfte (Van-der-Waals-Kräfte), weil die Teilladungen wechseln. Ständige Polarisierung: Teilladungen sind ständig wirksam: zwischenmolekulare Kräfte
daher keinen Schwankungen unterworfen; daher höhere Schmelz- und Siedetemperatur.
Atom mit 7 Außenelektronen: instabil und reaktionsfähig, da kein Oktett vorhanden. Großes Bestreben,
Elektronen aufzunehmen.
Molekül: Beide Cl-Atome haben durch Teilen der ungepaarten Valenzelektronen ein Oktett erreicht. Relativ stabiles, unpolares Molekül.
Gemeinsamkeit: bindende Elektronenpaare aus je einem Valenzelektron der Bindungspartner; Unterschied: H–H: unpolar da gleiche EN der Partner); O–H: polar (O viel stärkere EN als H).
a) unpolare Atombindung, b) Ionenbindung c) polare Atombindung
Siehe Tabelle im Buch.
Diamantgitter ist in allen drei Dimensionen durch starke Atombindungen vernetzt. Das Aufbrechen dieser
C–C-Bindungen erfordert sehr hohe Energie, daher hart und hohe Schmelztemperatur. Daher Verwendung als sehr hartes Bohr- und Schleifmaterial.
H–H: unpolar, daher keine ständige Teilladungen und keine Wasserstoffbrücken.
Ionenbindung: Vollständige Übertragung von Valenzelektronen führt zur Bildung voneinander unabhängiger Ionen, die durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten bzw. abgestoßen werden.
Atombindung: Durch gemeinsam beanspruchte bindende Orbitale entstehen Moleküle. Die Bindungspartner bleiben auch nach der erfolgten Bindung beisammen. Strukturformeln bringen dies zum Ausdruck.
Bindende Elektronenpaare
Metallgitter: regelmäßige, dicht gepackte Schichtung der positiven Metallionen (Atomrümpfe).
Elektronengas: die abgegebenen Valenzelektronen der Metallatome; im gesamten Metall frei beweglich.
Bilden Metallgitter – Elektronengas; daher metallischer Charakter. Sie besitzen zwei Außenelektronen,
die leicht abgegeben werden.
Es bewegt sich nur das Elektronengas. Die Metallionen bleiben unverändert an ihren Plätzen.
Fremdatome erschweren das Gleiten der Schichten.
4.31
Polare Atombindung
2+
a) 2 b) Abgabe von zwei Elektronen c) Mg
d) Metallbindung
–
d) unpolare Atombindung
a) 7 b) Aufnahme von einem Elektron c) I
+
2+
2–
–
Ionenbildung, MgI2
4.35
K , Ca , S , F
4.36
a) c)
4.37
4.41
4.44
4.46
4.48
4.51
4.52
4.56
4.57
b) c)
4.38 d)
4.39
a) b) c)
4.40
a) c) e) f)
2+
2–
2+
–
b) d)
4.42 a) c) d)
4.43 a) Ca und S ; CaS b) Ca und 2 Br ; CaBr2
a) Ionenbindung b) polare Atombindung c) unpolare Atombindung
4.45
b) c)
polar – O, (schwach) polar – C, unpolar, polar – N, polar -– O
4.47
a) c)
a) c)
4.49
b) c) e)
4.50
a) b) c)
a) beide b) unpolar c) unpolar d) polar e) beide f) polar g) polar
b)
4.53
c) d)
4.54
b)
4.55
c) e)
a) Metallbindung b) polare Atombindung c) Ionenbindung d) unpolare Atombindung
a) d)
5.1
Reaktionsenthalpie: Differenz der Energieinhalte der Produkte und der Energieinhalte der Ausgangsstoffe. Vom Reaktionsweg unabhängig, von Katalysatoren nicht beeinflussbar. Aktivierungsenergie: Energiebetrag, der aufgewendet werden muss, um die Ausgangsstoffe in einen reaktionsfähigen Zustand zu
bringen. Abhängig vom Reaktionsweg, kann durch Katalysatoren verringert werden.
Siehe Skizze im Buch
Zwischenzustand einer chemischen Reaktion, bei dem die alten Bindungen bereits gelöst, die neuen
gerade gebildet werden.
Katalysatoren binden die Ausgangsprodukte locker an sich und schwächen so die zu spaltende Bindung.
Niedrigere Temperaturen (niedrigere Aktivierungsenergien) reichen daher aus, um diese geschwächten
Bindungen zu lösen und die gewünschten neuen Moleküle zu erzeugen. Die Katalysatoren brauchen nur
in kleinen Mengen vorhanden sein, da sie nach jedem Einsatz neuerlich eingesetzt werden können.
Siehe Buch
Höhere Temperatur bewirkt, dass mehr Teilchen die für die Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie
besitzen.
Wenn man eine chemische Reaktion längere Zeit beobachtet, bemerkt man, dass sie nach anfänglichen
Veränderungen einen Zustand erreicht, wo sich die Konzentrationen der beteiligten Stoffe nicht mehr ändern. Die Reaktion ist nach außen zum Stillstand (Gleichgewicht) gekommen. Auf molekularer Ebene
handelt es sich dabei aber keineswegs um einen Stillstand. Die Geschwindigkeit der Hinreaktion wurde
gleich groß wie die Geschwindigkeit der Rückreaktion.
Die NH3-Bildung ist exotherm. Bei Temperaturerhöhung ist daher der Wärme verbrauchende Ammoniakzerfall begünstigt. Der Platzbedarf (Molvolumen) des Ammoniaks ist kleiner als der von N2 + H2. Da bei
hohem Druck weniger Platz zur Verfügung steht, ist die NH3-Bildung begünstigt. Bei tieferen Temperaturen ist die NH3-Bildung zwar begünstigt, doch besitzen nur wenige N2- und H2-Moleküle die benötigte Aktivierungsenergie. Die Reaktion läuft daher viel zu langsam ab. Geeignete Katalysatoren helfen mit, diese
Moleküle bei relativ tiefen Temperaturen zu zerlegen, dadurch wird die Reaktion ausreichend schnell.
Die Konzentration der Endprodukte ist im Gleichgewicht sehr viel größer als die der Ausgangsprodukte.
Die Reaktion läuft vollständig ab.
Weil sie bei niedrigen Temperaturen zu langsam ablaufen und weil es sich dabei um endotherme Reaktionen handelt.
Reaktionstemperatur, Reaktionsdruck, eingesetzte Konzentration der Ausgangsstoffe, verwendete Katalysatoren.
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
ΔH = +178 kJ/mol, der Vorgang ist endotherm. Temperaturerhöhung bevorzugt daher die Hinreaktion.
Hoch
5.14
a) ΔG ist ein Maß für die Triebkraft einer Reaktion.
b) Reaktionsenthalpie = ΔH (Unterschied des Energieinhaltes der Ausgangs- und Endstoffe), T (Temperatur), ΔS (Entropie)
c) negativ d) null e) positiv
a) Ein Maß für die Unordnung eines Systems, b) S c) In Gasen sind die Teilchen ungeordneter als in
einem Raumgitter. d) Die Teilchen bewegen sich stärker.
a) CaO + CO2 haben mehr Entropie, weil CO2 ein Gas ist, CaCO3 und CaO sind Feststoffe.
b) ΔS ist positiv, die Zunahme von S begünstigt den Vorgang.
c) Der Faktor T · ΔS ist bei hohen Temperaturen größer: Die Triebkraft ΔG wird daher negativer, die Reaktion läuft verstärkt ab.
a) Die Reaktion verläuft freiwillig. 100 kJ/Mol können in Arbeit umgewandelt werden.
b) Die Reaktion ist im Gleichgewicht. Energie wird weder frei noch verbraucht.
c) Die Reaktion verläuft nur dann in der gewünschten Richtung, wenn 200 kJ pro Mol Umsatz
aufgewendet werden. Sie verläuft also nicht freiwillig.
5.15
5.16
5.17
5.18
5.21
5.25
a) ΔH = –848 kJ/mol b) stark exotherm
b) d)
5.22
a) d ) e)
a) nein / ja b) ja / ja c) nein / nein
5.19
5.23
5.26
a)
d)
c)
5.20
5.24
b) c)
a) b) d)
19
5.27
5.28
6.1
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.11
6.12
6.13
6.14
6.16
6.17
6.18:
6.19
6.20
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
7.14
7.15
7.16
7.17
7.18
20
a) kleiner / gleich b) die Summe / das Produkt c) energieärmeren / energiegleichen
d) erhöht / die Reaktionswärme
... die zur Bildung reaktionsfähiger Teilchen erforderlich ist. Sie kann durch Katalysatoren verkleinert
werden.
+
–
Von H - und OH - Ionenabgabe zur Protonenübertragungstheorie.
6.1 Siehe Buch.
Pflanzen bevorzugen bestimmte pH-Werte des Bodens. Z. B. Kartoffel schwach sauer, Gerste neutral bis
schwach basisch.
Umschlag pH 4 bis 5; sauer: gelb alkalisch: blau, Umschlagsbereich: gelb + blau = grün.
Je polarer die O–H-Gruppe ist, umso leichter kann das H als Proton abgegeben werden. Daher stärkere
Säure.
Die Säurekonstante ist sehr groß.
Beispiel: NaS Das Salz zerfällt vollständig in Ionen. Die Säurerest-Ionen (S2–) der schwachen Säure
reagieren sofort als Basen und nehmen den H2O-Molekülen ein Proton weg. Dadurch steigt die Konzent–
ration der OH -Ionen.
1 : 1-Gemische aus schwachen Säuren (Basen) mit einem ihrer Salze. Aufgabe: Konstanthalten des
pH-Wertes. Der Pufferbereich entspricht dem –log KA der Säure.
Säure + Base = Salz + H2O
6.10
Siehe Buch
Titration mit NaOH bekannter Konzentration.
In allen wässrigen Lösungen gilt das Ionenprodukt des Wassers.
–
+
+
+
b) H2O + H → H3O
a) HNO3 → H + NO3
+
–
–15
–
–
c) KA = cH3O · cNO3 / cHNO3
d) KB = cHNO3 · cOH / cNO3
e) 10
–5
–9
18
b) 10
c) 6 · 10
a) b) c)
6.15
a) 10
Praktische Maßzahl für den sauren oder basischen Charakter einer Lösung; 0 – 14; 0;
zu streichen: stärkere
a) b) c) e)
Zu streichen: a) sauer / neutral b) kaum c) starke Säure / neutral d) Kation
a) neutral b) sauer c) alkalisch d) neutral e) alkalisch
Siehe Band 1, S. 75/76
Beteiligung von Sauerstoff ... Übertragung von Elektronen
Das Metallatom gibt Valenzelektronen ab. Es wird oxidiert. Es ist das Reduktionsmittel. Das Nichtmetall
nimmt diese Elektronen auf. Es wird reduziert. Es ist das Oxidationsmittel.
Eine Zahl, die einem Atom zugeordnet wird. Sie gibt Auskunft über seinen Oxidationszustand und leistet
bei der Aufstellung von Redoxgleichungen wertvolle Hilfe.
Die Elektronen werden den elektronegativeren Bindungspartnern zugerechnet. Die Oxidationszahl ergibt
sich, wenn man die bei dem interessierenden Atom verbleibenden Elektronen zusammenzählt und mit
der Elektronenzahl dieses Atoms im Elementzustand vergleicht.
Sie wird positiver. Sie wird negativer.
–
–
–
Oxidation: 2 Br → Br2 + 2 e
Reduktion: Cl2 → 2 Cl
Weil Chlor dem Br ein Elektron entzieht, ist es ein Oxidationsmittel.
+
2+
Ja. Aluminium ist unedler.
7.8
a) Zinn reduziert Ag b) Eisen reduziert Sn
Unedle Metalle haben eine größere Tendenz, Elektronen abzugeben als edle Metalle. Sie sind daher die
besseren Reduktionsmittel.
1. Klasse: Elektronenleiter; 2. Klasse: Ionenleiter
–
–
Br → Br + e Oxidation: Abgabe von Elektronen
+
–
K + e → K Reduktion: Aufnahme von Elektronen
Gleichstromquellen, die den Benutzer vom elektrischen Netz unabhängig machen.
Anwendungen: Bleiakkumulator im Auto, Trockenbatterien, Brennstoffzelle.
Elektrochemische Vorrichtungen, deren Summenreaktionen (Anoden- und Katodenreaktion) der
Verbrennung von Brennstoffen entsprechen. Vorteil: Mehr chemische Energie kann in nutzbare Arbeit
umgewandelt werden als bei der direkten Verbrennung.
+
+
Na ist schwerer reduzierbar als H . Es bildet sich NaOH.
+
–
b) Elementares Calcium und Chlor
a) H3O und Cl
Metalle haben kleine EN-Werte. Sie sind daher in Verbindungen die elektropositiveren Partner.
–
+
3+
–
2+
Mg 0, Cl –I, Na +I, Cl2 0, Al +III, P 0, I –I, Al 0, Ca +II, O2 0
a) MgO +II/–II, MgBr2 +II/–I, AlCl3 +II/–I, MnO2 +IV/–II, P4O10 +V/–II, PbCl2 +II/–I, SiO2 +IV/–II
2–
2–
–
3–
b) SO3 +IV/–II, SO4 +VI/–II, MnO4 +VII/–II, PO4 +V/–V
Gelöscht:
Gelöscht:
Gelöscht:
7.19
7.20
7.21
a) H3PO4 +V, HNO3 +V, H2SO3 +IV, H2CO3 +IV
b) PbSO4 +II, Al(OH)3 +III, Na2SO3 +IV, CaCO3 +IV, Mg(NO3)2 +II
Mn2O +I, MnO +II, Mn2O3 +III, MnO2 +IV, Mn2O5 +V, Mn2O7 +VII
NaCl +I/–I, AgCl +I/–I, CaSO3 +II/+IV/–II, NaNO3 +I/+V/–II, HgI2 +II/–I, BaSO4 +II/+VI/–II,
Ca3(PO4)2 +II/+V/–II, Al2S3 +III/–II, NaAl(SO4)2 +I/+III/+VI/–II
7.22
a) +II/–I/0 → +III/–I
2+
3+
–
b) Oxidation: Fe
→ Fe , Reduktion: Cl → Cl
7.23
a) 3 CuO + 2 Al → 3 Cu + Al2O3
b) 2 H2 + O2 → 2 H2O
c) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
d) PbO + H2 → Pb + H2O
7.24
7.25
7.26
7.28
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2 C von +II auf +IV oxidiert, Fe von +III auf 0 reduziert.
a) RM b) OM c) OM d) RM
Ca(OH)2 dissoziiert, die Ionen wandern zu den Polen.
7.27
rund 11,1 g H2
Lokalelemente (kurzgeschlossene galvanische Elemente), die durch verschieden edle Bestandteile verursacht werden.
Ein Stück unedles Metall im Boden, das leitend mit dem zu schützenden Eisenrohr verbunden ist. Der
Name kommt daher, dass sich das unedle Metall für das Eisen „opfert“. Es löst sich auf und liefert dabei
+
die Elektronen, die von den H3O -Ionen des sauren Grundwassers verbraucht werden. Die Eisenatome
bleiben im metallischen Zustand.
Ausbildung eines Lokalelementes. (Das unedle Metall löst sich auf).
d)
7.32
d)
7.33
c) d)
7.34
a) –I b) –II c) +I d) +I
a) +V b) –III c) +II d) +III e) +V
a) Elektronen b) Elektroden c) Ionen d) Elektrolyte e) Elektrolyse
b) c)
7.38
a) Entladen b) Laden c) Entladen d) Laden
a) d) e)
7.40
d) e)
7.29
7.30
7.31
7.35
7.36
7.37
7.39
2+
0
0
3+
Cu zu Cu – Red.; Al zu Al – Ox.
0
+1
0
-2
H zu H – Ox.; O zu O – Red.
Fe0 zu Fe+2 – Ox.; H+1 zu H0 – Red.
+2
0
0
+1
Pb zu Pb - Red.; H zu H – Ox.
21
Anorganische Chemie
Kapitel 8: Wasserstoff
8.1
8.2
8.3
8.4
Wie kann man zeigen, dass Wasser kein Element ist?
Es hängt vom Mischungsverhältnis eines brennbaren Gases ab, ob ein Gas-Luft-Gemisch explodiert.
Man spricht von „Explosionsgrenzen“. Sie betragen für Wasserstoff 4 bis 75 Vol.-%, für Erdgas 5 bis 14
Vol.-% und für Benzindampf 1 bis 8 Vol.-%. Deuten Sie diese Zahlenangaben.
Die Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff soll als Redoxreaktion beschrieben werden. Weisen Sie
jedem Elementsymbol im Reaktionsschema eine Oxidationszahl zu und formulieren Sie je ein Reaktionsschema für die Oxidation und die Reduktion.
Geben Sie die chemische Zusammensetzung folgender Gase an.
a) Wasserstoffgas b) Wasserdampf c) Wassergas
Kapitel 9: Sauerstoff
9.1
9.2
9.3
9.4
Beim Erhitzen von braunem Bleioxid entsteht unter Abspaltung von Sauerstoff rotes und gelbes Bleioxid.
Wie weist man den entweichenden Sauerstoff nach?
Die eingeatmete Luft weist 20,9 Vol.-% Sauerstoff und 0,03 Vol.-% Kohlenstoffdioxid auf. Die ausgeatmete Luft enthält noch 16 Vol.-% Sauerstoff und rund 5 Vol.-% Kohlenstoffdioxid. Was kann daraus abgeleitet werden?
Warum ist Natriumhydroxid bei Zimmertemperatur fest, Wasser und Wasserstoffperoxid dagegen flüssig?
Schreiben Sie die Summenformeln und die Strukturformeln (Valenzstrichschreibweise) für folgende Verbindungen an: Natriumhydroxid, Wasser, Wasserstoffperoxid
Kapitel 10: Die Luft
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
Warum kommt es vor allem im Sommer während längerer Schönwetterperioden in den Mittagsstunden zu
erhöhten Ozonwerten?
Erklären Sie die Begriffe: a) Immission b) Emission c) ppm
Was bedeuten die Angaben:
a) Der MIK-Wert für Chlor beträgt 0,003 ppm.
b) Der MAK-Wert für Chlor beträgt 1,5 ppm.
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die nicht zutreffen: Reine Luft enthält ...
a) 78 Vol.-% Stickstoff (N2)
b) 21 Vol.-% Sauerstoff (O2)
d) 0,9 Vol-.% Argon (Ar)
c) 0,038 Vol.-% Kohlenstoffdioxid (CO2)
e) 10 Vol.-% Wasserstoff (H2)
In welcher Reihenfolge verdampfen die Bestandteile von flüssiger Luft beim Erwärmen?
Kapitel 11: Wasser
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
22
Beim Auflösen von Lithiumchlorid erwärmt sich das Wasser, bei Kaliumchlorid kühlt es ab. Beschreibe
diese Vorgänge unter Verwendung der Begriffe Hydratationsenergie, Gitterenergie und Lösungswärme.
a) Warum bezeichnet man Salze, die Kristallwasser enthalten, auch als Hydrate?
b) Wie erkennt man an einer Formel, ob ein Salz Kristallwasser enthält?
a) Warum entsteht beim Auskristallisieren von Soda aus einer wässrigen Lösung Kristallsoda mit der
Formel Na2CO3 · 10 H2O?
b) Wie kann man daraus wasserfreie Soda herstellen?
Welche Aufgabe erfüllt eine semipermeable Membran beim Aufbau eines osmotischen Drucks?
Warum kann man eine Lösung, die große Moleküle enthält, konzentrieren, wenn man sie in ein Gefäß mit
semipermeabler Membran einschließt und darin den Druck erhöht?
a) Was versteht man unter dem Begriff Carbonathärte des Wassers?
b) Warum bezeichnet man die Carbonathärte auch als temporäre Härte?
c) Welchen Anteil hat sie an der Gesamthärte des Wassers?
d) Warum ist sie für biologische Systeme unbedenklich, sogar wünschenswert?
e) Warum ist sie in Kesselanlagen und Wasserleitungssystemen sehr unerwünscht?
Wie kann man als Laie hartes von weichem Wasser unterscheiden?
a) Was ist der CSB-Wert eines Abwassers?
b) Wie wird er bestimmt?
c) Besteht ein Zusammenhang zum BSB-Wert?
11.9
11.10
11.11
11.12
11.13
Kreuzen Sie für jede Aussage an, ob sie entweder auf die Carbonathärte, die Nichtcarbonathärte oder auf
beide zutrifft.
a) Hydrogencarbonatgehalt
b) Sulfatgehalt
c) Chloridgehalt
d) verursacht beim Erwärmen Kesselstein
e) Hauptanteil der Gesamthärte
f) durch Abkochen zu entfernen
g) durch Ionenaustausch zu entfernen
h) bildet mit Seifen „Kalkseife“
i) für Lebewesen unbedenklich (wünschenswert)
k) temporäre Härte
Geben Sie für jeden Inhaltsstoff von Abwässern an, ob er vom CSB, vom BSB oder keinem von beiden
erfasst wird.
a) Gesamtgehalt an organischen Schmutzstoffen
b) Gesamtgehalt an anorganischen Schmutzstoffen
c) Gehalt an organischen Stoffen, die vom Abwasser selbst oxidiert werden können
d) Gehalt an stoffwechselaktiven Mikroorganismen
e) Phosphatgehalt
Geben Sie für jede Aussagen an, ob sie auf Kationen- oder Anionenaustauscher zutrifft.
a) Sind Kunstharze mit vielen –SO3–-Gruppen an der Oberfläche.
b) Sind Kunstharze mit vielen basischen Atomgruppen an der Oberfläche.
c) Vor Gebrauch mit NaOH behandeln.
+
d) Ersatz der Metallionen durch H -Ionen.
Welche Aussage kann auf den Befund BSB5 = 0 zutreffen?
a) Keine stoffwechselaktiven Mikroorganismen vorhanden.
b) Keine biologisch abbaubaren organischen Stoffe vorhanden.
c) Keine organischen Stoffe vorhanden.
d) Keine durch starke Oxidationsmittel abbaubaren Stoffe vorhanden.
Welche Aussage trifft auf den Befund CSB = 0 zu?
a) Keine Mikroorganismen vorhanden.
b) Keine biologisch abbaubaren Stoffe vorhanden.
c) Keine durch starke Oxidationsmittel abbaubaren Stoffe vorhanden.
d) Kein Phosphat enthalten.
Kapitel 12: Edelgase
12.1
12.2
Warum verwendet man heute in Glühlampen Argon, Krypton und Xenon als Füllgase an Stelle von Stickstoff?
Kreuzen Sie für jede Aussage über Helium an, ob sie zutrifft.
a) Helium ist mengenmäßig das häufigste Edelgas der Luft.
b) Helium-Atomkerne sind Bestandteile der β-Strahlung.
c) Helium ist leichter als Luft.
d) Es gibt Verbindungen des Heliums mit Fluor.
e) Flüssiges Helium wird als Kühlmittel in modernen Haushaltstiefkühlgeräten verwendet.
f) Helium wird in Atemgeräten für Taucher verwendet.
Kapitel 13: Halogene
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
13.11
Chlor reagiert mit Aluminium.
a) Welcher Typ von Reaktion läuft ab?
b) Schreiben Sie die Reaktionsgleichung an.
Berechnen Sie die Massen von Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid und Aluminiumiodid, die man aus
jeweils 9 g Aluminium erhalten kann.
Schreiben Sie eine Neutralisationsreaktion, eine Redoxreaktion und eine Verdrängungsreaktion an, die
zur Bildung von NaCl führt. Benennen Sie die Stoffe.
Durch Eindampfen einer wässrigen Natriumchloridlösung werden 5,85 g festes Salz gewonnen. Welche
Masse von Natriumhydroxid wird zur Neutralisation mit Salzsäure benötigt, damit sich diese Masse des
Salzes bildet?
Überlegen Sie, wie die Salzlagerstätten in Österreich entstanden sind.
Nennen Sie die derzeit noch abbauwürdigen Salzlagerstätten in Österreich.
Zink und Salzsäure reagieren. Wie lautet die Reaktionsgleichung?
Welche Aggregatzustände haben Fluor, Chlor, Brom und Iod bei 20 ºC und 1 bar?
Weißblech ist Eisen, das zum Korrosionsschutz mit Zinn überzogen ist. Aus Abfällen kann man durch
Einwirkung von Chlorgas Sn(IV)-chlorid gewinnen. Stellen Sie die Redoxgleichungen auf.
Brom reagiert mit Magnesium zu Magnesiumbromid MgBr2. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und
kennzeichnen Sie die Elektronenabgabe und die Elektronenaufnahme.
Vergleichen Sie die Bindungen der Substanzen Brom (Br2), Bromwasserstoff (HBr) und Kaliumbromid
(KBr). Welche Eigenschaften (Fp, Kp, Löslichkeit in Wasser, elektrische Leitfähigkeit) sind für diese Stoffe
zu erwarten?
23
13.12
13.13
13.14
13.15
13.16
Beurteilen Sie, ob die Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge auch als Redoxreaktion bezeichnet
werden kann.
a) Welche Stoffe entstehen bei der Elektrolyse einer wässrigen NaF-Lösung?
b) Welche Bedingungen muss man wählen, um aus NaF durch Elektrolyse F2 zu erhalten?
Fluor, Chlor und Iod sind für den Organismus essenziell. Geben Sie Vorkommen und Aufgabe der einzelnen Halogene im Organismus an.
Geben Sie jene Halogene an, die die angegebenen Eigenschaften besitzen.
a) bei Zimmertemperatur braune Flüssigkeit.
b) Elektronegativität = 4.
c) ergibt die stärkste Säure (HX).
d) häufigstes Halogen.
e) haben in Verbindungen stets Oxidationszahl –I.
f) in Bleichmitteln enthalten.
Vervollständigen Sie folgende Sätze.
a) NaI wird dem Kochsalz beigemengt, weil ...
b) NaCl ist ein wichtiger Rohstoff zur Herstellung folgender Chemikalien: …
c) Flusssäure ätzt Glas, weil ...
Kapitel 14: Schwefel
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
14.10
14.11
14.12
14.13
14.14
14.15
14.16
14.17
a) Wie viele Außenelektronen und Elektronenschalen besitzen die Elemente der 16. Gruppe?
b) Wie wirkt sich dies auf die Eigenschaften dieser Elemente aus?
Warum wird dünnflüssiger, geschmolzener Schwefel bei weiterem Erwärmen zähflüssig?
Bilden Sie die Formeln der Sulfide mit folgenden Metallen: Kalium, Natrium, Kupfer(II), Blei(II), Zink,
Quecksilber(II), Antimon(III).
Welche Oxidationszahlen hat Schwefel in Kaliumhydrogensulfat und in Zinksulfat?
Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung:
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + 2 H2O + ........
Bestimmen Sie die Oxidationszahlen von Schwefel in K2S, KHSO3, K2SO4.
Wie kann man das in Rauchgasen enthaltene SO2 für die Baustoffindustrie verwerten?
Wieso sind SO2 und H2SO3 gute Reduktionsmittel und zum Bleichen von Farben geeignet?
Suchen Sie eine Erklärung dafür, dass sich Eisen in kalter konzentrierter Schwefelsäure nicht löst.
a) Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Strukturformel der Schwefelsäure (H2SO4) und der
Säurestärke?
b) Schreiben Sie die zwei Stufen der Reaktion von Schwefelsäure mit Wasser und die entsprechenden
Säurekonstanten (KA1 + KA2) auf.
c) Messungen haben für KA1 den Wert 10+3, für KA2 den Wert 10–2 ergeben. Welche Aussage erlauben
diese Zahlen und wie ist dieses Verhalten zu erklären?
Warum wird kalte konzentrierte Schwefelsäure heiß, wenn sie mit Wasser gemischt wird?
Wie muss man in der Praxis diesen Vorgang durchführen?
Geben Sie die Einzelschritte an, wie aus den SO2-Verunreinigungen von Rauchgasen Schwefelsäure
erzeugt werden kann.
Warum hat konzentrierte Schwefelsäure eine fast doppelt so große Dichte als Wasser?
Wie sind im plastischen Schwefel, den man beim Abschrecken einer Schwefelschmelze zunächst erhält,
die Schwefelatome angeordnet? Was geschieht beim Altern von plastischem Schwefel?
Berechnen Sie das Masseverhältnis, in dem Eisen und Schwefel vorliegen muss, wenn eine vollständige
chemische Reaktion erreicht werden soll.
Streichen Sie die nicht zutreffenden Worte.
a) Unedle Metalle wie Cu, Fe, Zn, Ag lösen sich in verdünnter Schwefelsäure (H2SO4). Es entstehen die
Metallsulfate / Metallsulfide und H2 / SO2 / SO3.
b) Edle Metalle wie Cu, Fe, Zn, Ag lösen sich in heißer konzentrierter Schwefelsäure. Es entstehen die
Metallsulfate / Metallsulfite und H2 / SO2 / SO3.
Auf welche Weise wird Baugips hergestellt?
a) Durch Brennen von Calciumsulfatgestein.
b) Durch Brennen von Calciumcarbonatgestein.
c) Durch Brennen von Calciumhydrogensulfatgestein.
Kapitel 15: Stickstoff und Phosphor
15.1
15.2
15.3
24
Warum eignet sich Stickstoff als Schutzgas bei sauerstoffempfindlichen Stoffen. Welches andere Schutzgas ist noch wirkungsvoller als Stickstoff?
Warum ist flüssiger Stickstoff ein besseres Kühlmittel als flüssige Luft? (Kp O2: –183 ºC;
Kp N2: –196 ºC)
Erklären Sie die basische Reaktion einer wässrigen Ammoniaklösung.
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.11
15.12
15.13
15.14
15.15
15.16
15.17
15.18
15.19
15.20
15.21
15.22
15.23
15.24
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung, die dem Haber-Bosch-Verfahren zu Grunde liegt.
b) Wie heißt das gewünschte Produkt?
c) Um die Ausbeute möglichst groß zu machen, ist eine Temperatur von 400 ºC, ein Katalysator und ein
Druck von 300 bis 400 bar erforderlich. Warum?
Berechnen Sie die Oxidationszahlen des Stickstoffs in folgenden Verbindungen:
N2, NH3, N2O, NO, NO2, NH4NO3, NaNO2
a) Warum findet man in den meisten Artikeln über den Einfluss von Stickoxiden die Formel NOx?
b) Wie kommt es zur Bildung von NOx?
c) Welche Reaktionen verursachen den fotochemischen Smog?
a) Wie kann man Rauchgase von NOx befreien?
b) Wie kann man Autoabgase von NOx befreien?
Warum lässt man beim Ostwald-Verfahren das heiße NH3-Luftgemisch rasch durch ein Platinnetz
strömen und kühlt an dieser Stelle das Gasgemisch ab?
In welchen Säuren bzw. Gemischen lösen sich folgende Metalle: Cu, Ag, Au, Fe, Pt
Im Königswasser findet folgende Reaktion statt:
HNO3 + 3 HCl → NOCl + 2 Cl + 2 H2O
Welches Teilchen verfügt über eine so außergewöhnliche Oxidationskraft, dass es die edelsten Metalle in
Metallionen umwandelt?
Begründen Sie, dass die Reaktion von Stickstoffdioxid mit Sauerstoff und Wasser
(4 NO2 + 2 H2O + O2 → 4 HNO3) eine Redoxreaktion ist.
Welcher Reaktionstyp liegt bei der Reaktion von konzentrierter Salpetersäure mit Kupfer vor?
Welcher Reaktionstyp liegt vor, wenn verdünnte Salpetersäure mit Natriumhydrogencarbonat reagiert?
Geben Sie an, wie Stickstoff von Sauerstoff unterschieden werden kann.
Überlegen Sie den Unterschied zwischen flüssigem Ammoniak und wässriger Ammoniaklösung.
Wie kann man Ammoniakgas aus wässriger Ammoniaklösung gewinnen?
Vergleichen Sie die Oxidationszahl des Stickstoffs in Stickstoffdioxid mit der in Salpetersäure.
Erläutern Sie den Unterschied zwischen konzentrierter und stark verdünnter Salpetersäure.
Der weiße Rauch bei der Reaktion von HCl mit NH3 besteht aus kleinen Kriställchen eines Salzes.
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und geben Sie den Namen des Salzes an.
b) Geben Sie die beteiligten Säure-Base-Paare an.
Für die drei Stufen der Säure-Basen-Reaktionen von H3PO4 gelten folgende Werte:
–2
–7
–12
KA2 = 10
KA3 = 10
KA1 = 10
a) Schreiben Sie die dazugehörigen Reaktionsgleichungen an.
b) Welche Zusammensetzung hat ein Phosphatpuffer, der im pH-Bereich von 12 optimal puffert?
Warum sind Luft und Erdgas wichtige Rohstoffe der Kunstdüngerherstellung?
Warum wird die Hauptmenge der produzierten Schwefelsäure zur Düngemittelproduktion benötigt?
Welche Rückschlüsse auf unsachgemäße Verwendung von Düngemittel kann man ziehen, wenn die
Nitratwerte im Trinkwasser die Grenzwerte übersteigen?
Geben Sie für jede Eigenschaft an, für welche Modifikation des Phosphors sie zutrifft.
a) entzündet sich erst bei 440 ºC
b) leitet den elektrischen Strom
c) enthält P4-Tetraeder
d) ist giftig
e) muss unter Wasser aufbewahrt werden
f) hat größte Dichte
g) leuchtet an der Luft
h) ist sehr reaktionsträge
i) löst sich in CS2
Kapitel 16: Kohlenstoff
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
16.8
16.9
16.10
16.11
Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede bestehen bei den Elementen der 14. Gruppe?
Begründen Sie die Härte und Festigkeit des Diamant und die leichte Spaltbarkeit des Grafits.
Erklären Sie das unterschiedliche Verhalten von Diamant und Grafit gegenüber elektrischem Strom.
Entspricht die Art der elektrischen Leitfähigkeit von Grafit der von Metallen oder der von Salzlösungen?
Entwickeln Sie die Gleichung für die Reaktion von Eisen(III)-oxid mit Kohlenstoffmonoxid.
Wie viel Kohlenstoffmonoxid (CO) in der Luft führen bereits zum sofortigen Tod?
Wie viel Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atemluft führt bereits zum Ersticken? Warum?
a) Was ist Trockeneis? b) Warum heißt es so? c) Nennen Sie drei Verwendungszwecke.
Warum sollen kohlensäurehältige Getränke unter Druck und bei tiefen Temperaturen gelagert werden?
Warum gibt es keine konzentrierte Kohlensäure?
Vergleichen Sie die Reaktionen von Magnesiumcarbonat bei Einwirkung einer Säure und beim Erhitzen.
Formulieren Sie die chemischen Gleichungen.
25
16.12
16.13
16.14
16.15
16.16
16.17
16.18
16.19
16.20
16.21
16.22
16.23
16.24
16.25
16.26
16.27
16.28
16.29
16.30
Kohlenstoffmonoxid verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Welches Volumsverhältnis muss
zwischen Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff bestehen, damit die Umsetzung vollständig erfolgt?
a) Was sind die Rohstoffe für das Solvay-Verfahren?
b) Welche wichtigen Produkte werden dabei erzeugt?
c) Wie lautet die Gesamtreaktion?
d) Warum müssen so viele komplizierte Zwischenprodukte durchlaufen werden,
warum geht es nicht direkt?
Nennen Sie eine Möglichkeit zur Herstellung von Calciumoxid aus Calciumcarbonat.
Entwickeln Sie die chemische Gleichung für die Reaktion von Calciumoxid mit Wasser.
Warum färbt sich Phenolphthalein dabei rot?
Welche Formeln haben die Carbonate und Hydrogencarbonate von Natrium und Calcium?
Berechnen Sie den Bedarf an Kalkstein, wenn einen Brennofen täglich 100 t Branntkalk erzeugen soll.
Welche grundlegenden Unterschiede bestehen zwischen dem Abbinden des Zements und dem Abbinden
des Kalkmörtels?
Wie lauten die chemischen Gleichungen für die Reaktionen von
a) Natriumcarbonat mit Salzsäure,
b) Kaliumcarbonat mit Schwefelsäure,
c) Natriumcarbonat mit Salpetersäure.
Wie kann man Carbonate nachweisen? Stellen Sie die Reaktionsgleichungen auf.
Warum enthält die ausgeatmete Luft mehr Kohlenstoffdioxid als die eingeatmete?
Warum kann man Gasgemische CO2-frei machen, wenn man sie durch eine Waschflasche, die Ca(OH)2
enthält, leitet?
a) Warum bezeichnet man kalkhaltige Böden als „basische“ Böden?
b)Was geschieht, wenn man kalkhaltige Böden mit verdünnter Salzsäure übergießt?
c) Schreiben Sie die Reaktionsgleichung an.
Wenn man Wasserdampf über stark glühende Kohlen leitet, bildet sich ein für Heizzwecke geeignetes
Gasgemisch von Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff, auch Wassergas genannt. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf.
Vergleichen Sie den Kristallaufbau von Diamant mit jenem von Natriumchlorid. Welche Auswirkung hat
dies auf das Lösungsverhalten in Wasser?
Merkliche, die Gesundheit beeinträchtigende CO-Mengen befinden sich in
a) allen Rauchgasen
b) in der ausgeatmeten Luft
c) im Zigarettenrauch
d) in den Gärgasen
e) in Auspuffgasen
f) im Leuchtgas (Steinkohlengas)
g) im Erdgas
Aus welcher Substanz besteht Kalkstein?
a) aus Calciumcarbonat
b) aus Calciumhydrogencarbonat
c) aus Calciumhydroxid
d) aus Calciumoxid
Kennzeichnen Sie die Reaktionsgleichung, die für die Herstellung von Löschkalk zutrifft:
b) CaO + H2O → Ca(OH)2
a) CaCO3 + x kJ → CaO + CO2
c) Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Welcher Stoff ist notwendig, damit gelöschter Kalk im Mörtel abbinden kann?
a) Calciumhydroxid b) Kohlenstoffdioxid c) Wasser d) Sauerstoff
Bezeichnen Sie die chemische Verbindung, die beim Abbinden des Kalkmörtels frei wird und den entstehenden festen Verband verlässt.
a) Wasser b) Kohlenstoffdioxid c) Calciumcarbonat d) Sauerstoff
Kapitel 17: Silicium und Silicate
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
26
Warum hat Siliciumcarbid ähnliche Härte und Eigenschaften wie Diamant?
Schreiben Sie die Kondensationsreaktion für zwei Moleküle Orthokieselsäure auf.
a) Wie muss sich die Kondensation fortsetzen, damit Kettensilicate entstehen?
b) Wie muss sich die Kondensation fortsetzen, damit Schichtsilicate entstehen?
c) Wie muss sich die Kondensation fortsetzen, damit Quarz entsteht?
Welcher Unterschied besteht zwischen dem Aufbau von Quarz und Alumosilikaten?
a) Was sind Zeolithe?
b) Welche Aufgaben haben natürliche Zeolithe als Bodenbestandteile?
c) Warum erzeugt man heute künstliche Zeolithe und wofür verwendet man sie?
Allgemein gilt Beton als Gegenteil von Natur. Baustoffhersteller bezeichnen Beton jedoch als „natürlichen“ Baustoff. Wie ist dieser Widerspruch zu erklären?
Warum werden Keramikgegenstände nach dem Formen nicht sofort bei 1000 ºC gebrannt?
17.7
17.8
17.9
Geben Sie an, welche Aussagen zutreffen: Reines Silicium wird verwendet:
a) als Halbleitermaterial in der Elektronik
b) als Legierungsbestandteil für Stahl
c) zur Herstellung von Schwingquarz
d) zur Herstellung von Kunststoffen
e) zur Herstellung von Glasfaserkabeln
f) zur Herstellung von Laborgeräten
Mit welchen Aussagen über Zement sind Sie einverstanden?
a) Zement ist ein Bestandteil der Hochofenschlacke.
b) Zement ist besonders hart gebrannter Kalk.
c) Zement ist ein Calcium-Aluminium-Silikat.
d) Zement enthält Calciumcarbonat.
e) Zement ist ein Bestandteil von Beton.
Glas ist ein Isolator. Im geschmolzenen Zustand leitet es jedoch den Strom. Erklären Sie dieses unterschiedliche Verhalten.
Kapitel 18: Metalle
18.1
18.2
18.3
18.4
18.5
18.6
18.7
18.8
18.9
18.10
18.11
18.12
18.13
18.14
18.15
18.16
18.17
18.18
18.19
Gelten für das Elektronengas die Gasgesetze? Begründen Sie Ihre Antwort.
Was bezeichnet man als intermetallische Verbindung?
Spateisenstein muss vor der Reduktion zu Eisen gebrannt werden.
a) Welches Gas entsteht als Nebenprodukt?
b) Um welche Verbindung handelt es sich daher?
Bleiglanz muss vor der Reduktion zu Blei geröstet werden.
a) Um welche Verbindung handelt es sich daher?
b) Welches Gas entsteht als Nebenprodukt?
Magneteisenstein muss vor der Reduktion zu Eisen weder geröstet noch gebrannt werden. Um welche
Verbindung handelt es sich daher?
Welche Bedeutung hat beim Hochofenprozess die Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Kohlenstoff?
Wasser wird von rot glühendem Eisen reduziert. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf.
Wodurch wird die Reduktion der Eisenoxide im Hochofen hauptsächlich bewirkt?
Was versteht man unter chemisch edlen und chemisch unedlen Metallen?
Was geschieht mit einem blanken Kupferblechstreifen, der in Silbernitratlösung getaucht wird?
Was versteht man unter dem „Rösten“ eines Erzes?
a) Die Gewinnung des Erzes.
b) Die Erwärmung des Erzes ohne Luftzufuhr.
c) Die Überhitzung eines Eisenwerkstoffes.
d) Die Umwandlung sulfidischer in oxidische Erze.
Was versteht man in der Hüttentechnik unter einem Erz?
a) Ein metallhaltiges Gestein.
b) Das Metall innerhalb des Gesteins.
c) Die Zuschläge bei der Verhüttung.
d) Ein Gestein mit gediegenen Metallen.
Welche Aussage trifft auf Roheisen zu?
a) Es enthält etwa 7 bis 8 % Kohlenstoff.
b) Es enthält etwa 3 bis 5 % Kohlenstoff
c) Roheisen hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als reines Eisen.
Kreuzen Sie die Vorteile des (LD-Verfahrens an (im Vergleich zu anderen Verfahren).
a) Es lässt sich Schrott mit einschmelzen.
b) Es entstehen keine Reaktionsgase
c) Es lässt sich flüssiger Sauerstoff zusetzen
d) Es können in gleicher Zeit größere Mengen Stahl erzeugt werden.
e) Es können Eisenerze zugesetzt werden.
Durch welche der folgenden Eigenschaften zeichnet sich Kupfer aus?
a) Durch gute Löslichkeit in Salzsäure.
b) Durch gute Wärmeleitfähigkeit.
c) Durch schlechtes Dehnungsvermögen.
d) Durch gute elektrische Leitfähigkeit.
e) Durch große Beständigkeit an der Luft.
Welchen Namen führt eine Zink-Kupfer-Legierung?
a) Bronze b) Constantan c) Messing d) Neusilber
Aus welchem Grunde gewinnt man Aluminium nicht so wie Roheisen in einem Hochofen?
a) Aluminiumoxid hat einen zu hohen Schmelzpunkt. b) Aluminiumoxid braucht nicht geröstet werden.
c) Kohlenstoff ist als Reduktionsmittel unwirksam.
d) Der elektrische Strom ist billiger als Koks.
Geben Sie für jedes Mittel an, ob es zur Herstellung von Metallen aus Metalloxiden verwendet wird.
a) Wasserstoff
b) Kohlenstoffmonoxid
c) Kohlenstoff
d) Kohlenstoffdioxid
e) Aluminium
f) Schwefel
g) Anode
h) Katode
Geben Sie für jede Reaktion an, welcher Begriff darauf zutrifft. (Rösten, Brennen, Reduktion)
a) Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + CO2
b) Cu2S + 2 O2 → 2 CuO + SO2
d) WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O
c) FeCO3 → FeO + CO2
e) Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3
27
Lösungen
8.1
8.2
Elektrolyse des Wassers
H2 / Luft ist in fast jedem Mischungsverhältnis explosiv und daher am gefährlichsten. (Ausnahme: H2
weniger als 4 % und H2 mehr als 75 Vol.-%). Benzindampf / Luft ist dagegen nur im relativ engen Bereich
von 1 – 8 Vol.-% explosiv.
8.3
8.4
9.1
9.2
9.3
9.4
4 (H → H + e )
Oxidation
2 (O + 2 e → 2 O ) Reduktion
b) H2O(g)
c) CO + H2
a) H2
Ein glimmender Holzspan leuchtet auf.
Im Organismus wurde O2 verbraucht, CO2 gebildet.
NaOH ist eine Ionenverbindung, H2O und H2O2 eine polare Atombindung.
NaOH:
H2O:
H2O2:
10.1
NO2 + O2 → NO + O3 Diese Reaktion wird durch Sonnenlicht aktiviert; bei Regen wird NO2 als
saurer Regen mit ausgewaschen.
a) Luft verunreinigende Stoffe in Bodennähe
b) in die Außenluft entweichende feste, flüssige oder gasförmige, Luft verunreinigende Stoffe
3
c) part per million (mg in 1 m ), entspricht (1 : 106)
3
a) Wenn die Chlorkonzentration ständig kleiner als 0,003 mg/m Luft ist, kommt es zu keinen
Gesundheitsschäden.
3
b) Die Konzentration am Arbeitsplatz darf 1,5 mg Chlor pro m Luft nicht überschreiten, sonst ist mit
Gesundheitsschäden zu rechnen.
e)
10.5 Zuerst Stickstoff, dann Argon und Sauerstoff
10.2
10.3
10.4
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
11.10
11.11
12.1
12.2
28
0
+
–
0
–
2–
Bei LiCl ist die Hydratationsenergie größer als die Gitterenergie, daher wird beim Lösen Wärme frei.
Bei KCl ist es umgekehrt.
a) Kristallwasserhältige Salze enthalten Ionen, die samt ihrer Hydrathülle eingebaut wurden.
b) Z. B.: CaSO4 · 2 H2O Formeleinheit mal Wassermenge pro Formeleinheit
a) Beim Auskristallisieren wird das Wasser von den Ionen so fest gehalten, dass es in den Salzkristall mit
eingebaut wird.
b) Durch Erhitzen auf hohe Temperaturen kann das anhaftende Hydratwasser befreit werden.
Sie verhindert die vollständige Durchmischung der verschieden konzentrierten Lösungen, hält die großen
gelösten Teilchen in einem Gefäß und erlaubt nur den Transport der kleinen (z. B. H2O).
Da in der Natur immer nach Ausgleich gestrebt wird, strömen die kleinen H2O-Moleküle in die Lösung mit
den großen Molekülen, um sie zu verdünnen. Dies führt zur Bildung des osmotischen Drucks. Der erhöhte Druck „presst“ die kleinen Wassermoleküle durch die Membran.
a) Gehalt an gelösten Ca2+-und Mg2+-Hydrogencarbonaten
b) Beim Erhitzen über 60 ºC fallen die schwer löslichen Carbonate als Kesselstein aus; CO2 entweicht.
Das überstehende Wasser ist dadurch teilenthärtet.
c) ca. 90 %
2+
d) Lebewesen benötigen Ca -Ionen zur Aufrechterhaltung der Stoffwechselvorgänge.
e) Der abgelagerte Kesselstein kann Rohrleitungen verlegen; die schlechte Wärmeleitfähigkeit des
Kesselsteins verhindert den Wärmetransport, führt zu örtlichen Überhitzungen und dadurch zu
Dampfexplosionen.
Man beobachtet das Verhalten von Seifenlösungen. Wenn sich ein Film von unlöslichen Flocken am
Waschbeckenrand und an der Wasseroberfläche bildet, ist das Wasser hart.
a) Der chemische Sauerstoffbedarf, der notwendig ist, um alle organischen Verschmutzungen vollständig
zu oxidieren.
b) Aus dem Verbrauch einer Lösung, die ein starkes Oxidationsmittel mit bekannter Konzentration
enthält, kann man den CBS-Wert berechnen.
c) Wenn der biologische Sauerstoffbedarf einer Wasserprobe in fünf Tagen mit dem CBS-Wert dieses
Wassers übereinstimmt, so reicht sein Gehalt an Mikroorganismen aus, die organischen
Verunreinigungen selbst zu oxidieren.
a) C b) NC c) NC d) C e) C f) C g) C, NC h) C, CN i) C, CN k) C
a) CSB b) weder noch c) BSB d) BSB e) weder noch
a) Kt b) An c) An d) Kt
11.12 a) b)
11.13 c)
Die Edelgase verhindern die Verdampfung der heißen Glühdrähte und gehen keine Verbindung mit dem
Metall ein.
c) f)
13.1
a) Redox b) 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3
13.3
13.4
13.5
NaOH + HCl → NaCl + H2O 2 Na + Cl2 → 2 NaCl NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3
Rund 4 g NaOH
Rückstände ehemaliger Meere, von wasserundurchlässigen Gesteinsschichten überlagert.
13.2
44,5 g AlCl3, 89 g AlBr3 136 g AlI3
13.6
Bad Aussee, Bad Ischl, Hallstatt
13.7
2 HCl + Zn → ZnCl2 + H2
13.8
gasf. gasf. flüssig fest
13.9
Sn + 2 Cl2 → SnCl4
13.10
13.11
2 Mg + Br2 → MgBr2; Mg wird oxidiert, Br reduziert.
a) Br–Br unpolare Atomb. (wenig löslich, nur V-d-W-Kräfte, niedriger Siedepunkt, leitet Strom nicht).
b) H–Br polare Atombindung (sehr gut in H2O löslich, Säure-Base-Reaktion mit Wasser. Reines HBr
+
leitet den Strom nicht, in H2O gelöst schon: H , Br ).
+
–
c) K Br Ionenbindung (starke elektrostatische Anziehung; hohe Schmelz- und Siedetemperatur;
wasserlöslich; Kristalle; spröde; in H2O gelöst elektrisch leitend).
Keine Änderung irgendeiner Oxidationszahl; daher keine Redoxreaktion.
a) Der weniger elektronegative Sauerstoff gibt seine Elektronen leichter ab als Fluor (F).
b) Elektrolyt: wasserfreies HF + KF
F: Bestandteil des Zahnschmelzes. Härtet den Zahn und verhindert Karies.
Cl: Bestandteil aller Gewebsflüssigkeiten; in HCl Bestandteil der Magensäure Aufgabe: Ausgleich der
+
+
2+
Ladungen positiver Kationen (Na , K , Ca ); Aktivierung der Stärke spaltenden Enzyme; Aufrechterhaltung des sauren Milieus im Magen.
I: im Schilddrüsenhormon; Aufgabe: Stoffwechselregulation. Überschuss: Basedow; Mangel: u. a. Kropf.
a) Br b) F c) I d) Cl e) F f) Cl
a) ... Iodid-Ionen im Organismus zum Aufbau des Schilddrüsenhormons benötigt werden und auf diese
Weise für die gesamte Bevölkerung Iodmangel-Erscheinungen vermieden werden.
b) Na, Cl2, NaOH, H2, Na2CO3, NaCN, HCl usw.
c) ... sie mit SiO2 reagiert und dabei gasförmiges SiF4 gebildet wird.
2 4
a) Alle besitzen 6 Außenelektronen (s p ); O besitzt 2 Schalen, Si 3, Se 4, Te 5, Po 6
b) O ist in der 2. Periode und befähigt, Doppelbindungen zu bilden; O2 ist daher ein Gas. S bildet S8Ringe und ist ein Feststoff. Von Se bis Po nimmt der Metallcharakter zu, weil die Außenelektronen
vom Atomkern nur mehr locker festgehalten werden.
In der dünnflüssigen Schmelze liegen S8-Ringe vor, die beim weiteren Erwärmen aufreißen und sich zu
langen Makromolekülen verbinden.
K2S, Na2S, CuS, PbS, ZnS, HgS, Sb2S3
14.4 +VI
13.12
13.13
13.14
13.15
13.16
14.1
14.2
14.3
14.5
14.8
14.9
14.10
14.11
14.12
14.13
14.14
14.15
14.16
15.1
15.2
15.3
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + 2 H2O + SO2
14.6 -II, +IV, +VI
14.7 Siehe Buch.
Sie entziehen den Farbstoffen O-Atome und bilden SO3 und H2SO4.
Passivierung: Ausbildung einer fest haftenden Eisenoxidschicht an der Oberfläche.
a) Das S-Atom zieht durch seine große positive Ladung die Bindungselektronen der O–
H-Bindungen stark an, H kann daher leicht als H+ abgegeben werden.
b) Siehe Buch
+3
c) KA1 = 10 bedeutet, dass die Konzentration der Ionen 1000-mal größer ist als die der noch undiss.
-2
Säure. Die Hinreaktion überwiegt, die Dissoziation verläuft praktisch vollständig. KA2 = 10 : Das zweite
Proton wird nicht mehr so leicht abgegeben, da es immer schwieriger ist, ein positives Teilchen (hier
+
H ) von einem negativen Ion (hier HSO4 ) abzutrennen.
a) H2SO4 enthält viele polare Bindungen, die ein großes Bestreben besitzen, mit H2O zu reagieren.
Viel Hydratationsenergie wird frei.
b) Säure langsam ins Wasser gießen, umrühren, ev. kühlen.
„Waschen“ der Rauchgase mit H2O → H2SO3; Erwärmen dieser H2SO3: SO2 entweicht; SO2 abkühlen
und verdichten, in Kesselwagen zur Schwefelsäurefabrik bringen.
Im H2SO4-Molekül sind die Bindungen noch polarer als in H2O und daher stärkere Dipol-DipolWechselwirkungen wirksam. Außerdem ist das S-Atom doppelt so schwer wie O.
Plastischer Schwefel enthält verschlungene S-Ketten. Beim Stehenlassen (Altern) wandeln sich die SKetten wieder in S8-Moleküle um, die sich zu rhombischen Kristallen ordnen.
Auf einen Teil Schwefel muss die 1,74-fache Menge Eisen kommen.
a) Cu, Ag // Metallsulfide // SO2 / SO3
b) Fe, Zn // Metallsulfite // H2 / SO3 14.17
a)
Zur Zerlegung von N ≡ N ist mehr Energie nötig als zur Zerlegung von O = O. N2 ist daher bei Temperaturen, die bereits zu einer Reaktion mit O2 führen, noch reaktionsträge. Argon ist als Edelgas noch weniger
bereit, mit anderen Stoffen zu reagieren.
N2 hat niedrigeren Siedepunkt als O2 und verdampft aus der flüssigen Luft. Diese reichert sich mit O2 an
und wird zunehmend explosionsgefährlicher. Flüssiger N2 hingegen kann gefahrlos gehandhabt werden.
+
Das freie Elektronenpaar am N kann ein H binden.
29
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.14
15.15
15.16
15.17
15.18
15.19
15.20
15.21
15.22
15.23
15.24
16.1
16.2
16.3
16.4
a) N2 + 3 H2 → 2 NH3
b) Ammoniak
c) Der Vorgang ist exotherm: zu hohe Temperaturen fördern NH3-Zerfall. Bei 400 ºC ist ein Katalysator
erforderlich, um die Zerlegung der Ausgangsstoffe zu erleichtern. Der Volumsbedarf von NH3 ist um
die Hälfte kleiner als der von N2 und 3 H2; daher ist NH3 bei hohen Drucken begünstigt.
0 –III +I +II +IV (–III / +V) +III
a) NOx ist die Zusammenfassung für die Mischung verschiedener Stickstoffoxide wie NO, NO2 u.a.,
die miteinander im Gleichgewicht stehen.
b) Bei hohen Temperaturen (in Verbrennungsmotoren, Blitzen, elektr. Lichtbogen) reagiert N2 mit O2 der
Luft zu Stickoxiden. Bei Normaltemperaturen sind sie zu reaktionsträge, um wieder zu zerfallen.
c) NO2 + O2 → NO + O3 ; O3 → O2 + O•
a) 6 NO + 4 NH3 → 3 N2 + 6 H2O
b) Der Platin-Katalysator im Auspuff fördert die Reaktion 2 NO + 2 CO → 2 CO2 + N2
Die NH3-Verbrennung ist exotherm, d. h. die Reaktionswärme muss abgeführt werden. Beim Durchströmen des Gasgemisches ist die Verweilzeit der Gase am Katalysator sehr kurz. Dadurch wird ein Zerfall
von NO in N2 und O2 verhindert. Bei niedrigen Temperaturen sind Stickoxide reaktionsträge.
Fe: in allen verdünnten Säuren; Cu, Ag: in heißer konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure; Au,
Pt: in Königswasser (1 HNO3 : 3 HCl)
Atomares Chlor
15.11 Die OZ ändern sich.
15.12 Redox-Reaktion
15.13 Säure-Basen-Rk.
Wenn man je ein Proberöhrchen mit einem Gas füllt und einen glimmenden Fichtenspan hineinhält, so
erkennt man am Aufflammen den Sauerstoff.
–
+
In flüssigem NH3 liegen nur NH3-Moleküle vor. In wässriger NH3-Lösung gibt es H2O, NH3, NH4 , OH .
Durch Erwärmen. Gase lösen sich in der Kälte besser.
NO2 (OZ: +IV)
HNO3 (OZ: +V)
Konzentrierte Salpetersäure wirkt in erster Linie als Oxidationsmittel (Elektronenakzeptor). Stark verdünnte HNO3 wirkt in erster Linie als Säure (Protonendonator).
+
–
+
+
b) HCl → H + Cl
NH3 + H → NH4
a) NH3 + HCl → NH4Cl Ammoniumchlorid
a) Siehe Buch
b) Pufferbereich: pH = pK; Für pH 12: Mischung aus gleichen Teilen Na2HPO4 und Na3PO4
Eine Schlüsselreaktion ist das Haber-Bosch-Verfahren zur Herstellung von NH3. Aus der Luft wird N2
gewonnen, aus Erdgas H2.
Die in der Natur vorkommenden Phosphatmineralien sind wasserunlöslich. Durch Aufschluss mit H2SO4
werden sie in besser lösliche Dihydrogenphosphate umgewandelt. Es wird auch Ammoniumsulfat als
leicht löslicher N-Dünger verwendet.
a) Einsatz von zu viel, leicht löslichem Handelsdünger
b) Einsatz von zu viel Stallmist als Streumittel auf den Äckern und Wiesen.
a) rP b) schwP c) wP d) wP e) wP f) schwP g) wP h) schwP i) wP
Gemeinsam: 4 Valenzelektronen, mittlere EN; Unterschied: mit zunehmenden Elektronenschalen stärkerer Metallcharakter, nur C kann Doppel- oder Dreifachbindungen eingehen, nur C kommt elementar vor.
Diamant: dreidimensional durch Atombindungen, vernetztes Atomgitter. Grafit: zweidimensional durch
Atombindungen; vernetztes Atomgitter bildet Schichten, die nur durch V.d.W.-Kräfte zusammenhalten.
Im Diamant sind alle Bindungselektronen zwischen je zwei C-Atomen lokalisiert. Im Grafit: Bei jedem CAtom verbleibt ein Elektron, das sich ähnlich dem Elektronengas in Metallen innerhalb der Schicht verschieben kann.
Grafit verhält sich beim Leiten ähnlich den Metallen: Elektronen sind die Ladungsträger.
16.9
16.10
16.6
1%
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
5 %: Dies entspricht dem CO2-Gehalt der ausgeatmeten Luft. Der CO2-O2-Austausch kann in der Lunge
nur dann stattfinden, wenn in der eingeatmeten Luft weniger CO2 enthalten ist als in der ausgeatmeten.
a) Festes CO2 b) Es sublimiert, d. h. bei Normaldruck existiert bei Zimmertemperatur kein flüssiges CO2
c) Bequem handhabbares Kühlmittel für tiefe Temperaturen. Quelle für CO2 als Schutzgas. Produktion
von Erfrischungsgetränken.
Physikalisch lösen sich Gase bei tiefen Temperaturen und hohen Drucken besser.
CO2 reagiert nur zu einem kleinen Teil mit H2O zu H2CO3, der Rest ist physikalisch gelöst.
16.11
16.12
MgCO3 + 2 HCl
2:1
16.13
a) NaCl + CaCO3 b) Soda und Speisesoda c) 2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2
d) Der Vorgang läuft freiwillig in die umgekehrte Richtung.
Kalkbrennen
16.5
16.7
16.8
16.14
16.15
30
→ MgCl2 + H2O + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2; OH–-Ionen: basische Reaktion, Phenolphthalein ist in der basischen Form
rosa.
16.16
16.18
NaHCO3, Na2CO3, Ca(HCO3)2, CaCO3
16.17
Rund 179 t
Zement bindet durch Aufnahme von Wasser ab (Wassermörtel); Kalkmörtel: Beim Abbinden wird CO2
verbraucht und H2O frei (Luftmörtel).
16.19
a) Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2
b) K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + H2O + CO2
c) Na2CO3 + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2O + CO2
Aufschäumen mit Säure, Siehe 16.19
Im Organismus wird beim Nährstoffabbau CO2 gebildet.
16.20
16.21
16.22
16.23
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
a) Saurer Regen kann neutralisiert werden.
b) Die Bodenprobe löst sich zum Großteil unter Gasentwicklung.
16.24
16.25
C + H2O → CO + H2
Diamant: Atomgitter, keine Angriffspunkte für Wasserstoffbrücken, unlöslich; NaCl: Ionengitter; starke
Hydratation; löslich in H2O
a) ja b) nein c) ja d) nein e) ja f) ja g) nein
a)
16.28
b)
16.29
b)
16.30
a)
16.26
16.27
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
17.7
17.9
c) Siehe Buch
Si ist wie C ein Element der 14. Gruppe. Es bildet sich ein Atomgitter wie im Diamant.
Jedes zweite C-Atom ist durch Si ersetzt.
Siehe Buch a) lineare Kondensation: 2 OH-Gruppen kondensieren
b) flächenförmige Kondensation: drei OH-Gruppen kondensieren
c) Kondensation aller vorhandenen OH-Gruppen; dreidimensional
Quarz ist ein dreidimensionales Atomgitter, indem Si und O abwechseln. In Alumosilikaten wird an eini–
gen Stellen Si durch Al ersetzt. Al bringt nur 3 e mit, daher entstehen negative Ladungen, die zu ihrem
+
+
2+
Ausgleich den Einbau von Kationen (K , Na , Ca ) erfordern (Kalifeldspat).
a) Verwitterte Aluminosilikate mit Hohlraumstruktur.
b) Sie haben in den Hohlräumen K+ und NH4+ gespeichert und tauschen diese gegen H3O+ der Pflanzenwurzeln aus.
+
+
c) Künstliche Zeolithe werden als Ionenaustauscher verwendet. Sasil: Na -haltiger Zeolith. Na wird gegen die Härtebildner im H2O ausgetauscht).
a) Beton ist ein Silikat (Mischung aus Sand, Kies und Aluminiumsilikaten, denen im Drehrohrofen das
H2O entzogen wurde.), also durchaus mit Gesteinen bzw. dem Ziegel zu vergleichen.
b) Weil aber Beton dazu verwendet wird, Straßen, Gebäude, Fabriken usw. zu errichten und auf diese
Weise Naturlandschaft „zubetoniert“ wird, erscheint Beton vielen Menschen als Gegensatz zur Natur.
Das Material würde Risse bekommen und unregelmäßig trocknen.
a) ja b) ja c) nein d) ja e) nein f) nein
17.8
c) e)
Glas enthält Ionen, die beim Schmelzen beweglich werden. Siehe Band 1, S. 154
18.2
18.3
Nein. Die Metallelektronen bilden kein Gas im Sinne von H2 oder Luft. Der Begriff bezieht sich nur auf die
Beweglichkeit und das Raumerfüllungsvermögen von Gasen.
Legierungen, deren Komponenten in einem formelmäßigen Zusammenhang stehen.
18.4
a) SO2 b) Sulfid
18.5
Oxid
a) CO2 b) Carbonat
18.6
18.8
18.9
18.10
18.11
18.16
18.19
Reduktionsmittel für das Erz
18.7
2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2
Durch CO
Reaktion mit verdünnten Säuren: unedle Metalle reagieren unter Abgabe von Wasserstoff.
Löst sich auf; Ag scheidet sich ab.
d)
18.12 a)
18.13 b)
18.14 c), d)
18.15 b) d)
c)
18.17 c)
18.18 a) ja b) ja c) ja d) nein e) ja f) nein g) nein h) ja
a) Reduktion b) Rösten c) Brennen d) Reduktion e) Reduktion
18.1
31
Organische Chemie
Kapitel 1: Grundlagen
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
Begründen Sie die Zuordnung folgender chemischer Reaktion zu den Substitutionsreaktionen:
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr
Beschreiben und vergleichen Sie die Umgruppierung der chemischen Bindungen und die Umordnung der
Atome bei folgenden chemischen Reaktionen. Bestimmen Sie die Reaktionsart:
a) CH3-CH3 + Br2 → CH3-CH2Br + HBr
b) CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br
c) CH3-CH2Br → CH3-CH=CH2 + HBr
Bestimmen Sie die Reaktionsart für folgende chemische Reaktionen:
a) CH2=CH-CH3 + Cl2 → CH2Cl-CHCl-CH3
b) CH3-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2Cl + HCl
c) CH3-CH2-CH3 → CH3-CH=CH2 + H2
Vergleichen Sie die Umgruppierung der Atome und Atomgruppen bei Substitutionsreaktionen mit denen
bei Additionsreaktionen.
Geben Sie an, ob eine Addition, Substitution oder Elimination vorliegt:
a) CH3-CH=CH2 + Br2 → CH3-CHBr-CH2Br
b) CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH2Br-CH2-CH3 + HBr
c) C4H10 + Cl2 → C4H9Cl + HCl
d) CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2
e) C2H4 + HCl → C2H5Cl
1 g einer organischen Verbindung, die nur Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) enthält,
ergibt bei der Verbrennungsanalyse 1,466 g Kohlenstoffdioxid (CO2) und 0,600 g Wasser (H2O). Es wurde außerdem eine Molekularmasse von 180 u ermittelt.
a) Wie groß ist das Massenverhältnis C : H : O ?
b) Wie groß ist das Zahlenverhältnis C : H : O ?
c) Die Verhältnisformel lautet daher: ............
d) Die Summenformel lautet daher: ............
Warum gibt es bei CH3OH keine Eliminationsreaktion?
Was bezeichnet man als funktionelle Gruppe?
Geben Sie die vier Schritte an, die zur Strukturformel einer organischen Verbindung führen.
Hexan hat die Summenformel C6H14
a) Wie lautet die Verhältnisformel?
b) Zeichnen Sie die Strukturformel.
Bezeichnen Sie jene beiden Elemente, die in organischen Verbindungen am häufigsten vertreten sind!
a) Silicium
b) Sauerstoff
c) Kohlenstoff
d) Wasserstoff
e) Schwefel
g) Chlor
e) Stickstoff
f) Phosphor
Kreuzen Sie jene Sätze an, die Eigenschaften organischer Stoffe beschreiben:
a) Sie sind sehr hitzebeständig.
b) Die Dämpfe sind häufig leicht brennbar.
c) Sie haben eine hohe Schmelztemperatur. d) Sie besitzen häufig einen charakteristischen Geruch.
e) Sie reagieren rasch und vollständig.
Vervollständigen Sie folgende Sätze durch Einsetzen der Bezeichnung des Reaktionstyps!
a) Bei einer .................. entsteht aus einem Molekül mit Einfachbindungen durch Abspalten eines kleinen
Moleküls ein Molekül mit einer Mehrfachbindung.
b) Bei einer ............... entsteht aus einer ungesättigten eine gesättigte Verbindung.
c) Bei einer ............... wird in einem Molekül ein Atom oder eine Atomgruppe durch eine andere ersetzt.
d) Bei einer ............... verbinden sich zwei organische Moleküle miteinander, ein kleines anorganisches
Molekül wird dabei abgespalten.
Kapitel 2: Gesättigte Kohlenwasserstoffe
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
32
Geben Sie die Strukturmerkmale jener organischen Verbindungen an, die man als Alkane bezeichnet.
Entwickeln Sie die chemische Gleichung für die vollständige Verbrennung für Butan (dem Brenngas beim
Feuerzeug).
Octan ist Bestandteil des Benzins. Berechnen Sie das Sauerstoffvolumen (20 ºC, 1 bar), das zur
Verbrennung von 1 Mol Octan (C8H18) benötigt wird.
Nennen Sie Merkmale der Atombindung und der Ionenbindung.
Ordnen Sie die Verbindungen Octan, Hexan, Butan, Ethan, Pentan, Propan, Heptan nach steigender
Anzahl der Kohlenstoffatome. Schreiben Sie die Anzahl der C-Atome zu jedem Namen.
Was sind Alkylgruppen? Zeichnen Sie die Strukturformel der Ethylgruppe auf.
a) Wie nennt man den Stammkohlenwasserstoff mit 7 C-Atomen?
b) Wie lautet seine Summenformel?
c) Zeichnen Sie drei isomere Verbindungen dieser Formel und benennen Sie jede.
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
2.26
Durch welche Eigenschaften eignen sich Alkane
a) als Energieträger?
b) als Ausgangsstoffe für chemische Synthesen?
Warum nimmt die Siedetemperatur unverzweigter Alkane mit steigender Kettenlänge zu?
Schreiben Sie drei verschiedene Alkanisomere mit 5 C-Atomen an und geben Sie jeder Verbindung den
korrekten Namen! Welche davon hat den tiefsten Siedepunkt (Warum?)
Zeichnen Sie die Strukturformel an, die folgender Formel entspricht: 3-Ethyl-2,3-Dimethylhexan.
Warum lösen sich feste Alkane (z. B. Paraffin) in flüssigen Alkanen (z. B. in Benzin)?
Was sind Cycloalkane? Wie beeinflusst die Anzahl der C-Atome die Stabilität dieser Verbindungen?
Methan ist ein Bestandteil des Erdgases. Hält man einen Topf mit kaltem Inhalt über eine Erdgasflamme,
dann kann man zunächst einen Wasserbeschlag am Topf beobachten. Erklären Sie diese Erscheinung.
Warum reagiert Chlor mit Propan im abgedunkelten Raum nicht, beim Belichten jedoch explosionsartig?
Was versteht man unter einer „gesättigten“ Verbindung?
a) Verbindungen mit einfachen Bindungen des Kohlenstoffs.
b) Verbindungen, deren Atome Edelgaskonfiguration aufweisen.
c) Verbindungen ohne Mehrfachbindungen.
d) Alle Verbindungen, an denen Kohlenstoff- und Wasserstoffatome beteiligt sind.
e) Alle unverzweigten Kohlenwasserstoffverbindungen.
Kreuzen Sie jene Aussage(n) an, die zutrifft (zutreffen): Isomere Verbindungen enthalten Moleküle mit
a) gleicher Anzahl von C-Atomen.
b) gleicher Anzahl von H-Atomen.
c) gleicher Verknüpfung von Atomen.
d) gleichen funktionellen Gruppen.
e) gleichen Eigenschaften.
f) gleicher Struktur.
g) gleicher Gesamtanzahl der Atome.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Isomere Moleküle haben die gleiche Summenformel.
b) Isomere Moleküle haben die gleiche Strukturformel.
c) Stoffe aus isomeren Molekülen haben die gleichen Eigenschaften.
d) Stoffe aus isomeren Molekülen haben den gleichen Namen.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Alkane sind wasserunlöslich.
b) Alkane besitzen Dipolmoleküle.
c) Alkane reagieren endotherm mit Sauerstoff.
d) Alkane geben mit den Elementen der 17. Gruppe Halogenalkane.
e) Alkane geben bei Substitutionsreaktionen Derivate.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Kohlenwasserstoffe an.
a) Gesättigte Kohlenwasserstoffe heißen Alkane.
b) Sie enthalten C, H, O, N und S-Atome.
c) Kohlenwasserstoffe sind hydrophil.
d) Alle Kohlenwasserstoffe sind unpolar.
e) Die Siedetemperatur der Kohlenwasserstoffe steigt mit zunehmender Kettenlänge.
f) Durch Addition von Wasserstoff entstehen aus gesättigten ungesättigte Kohlenwasserstoffe.
Alkane enthalten polare / unpolare Bindungen. Zwischen ihren Molekülen wirken starke / schwache Vander-Waals-Kräfte, die von der Größe der Moleküloberfläche abhängt. Verzweigte Isomere haben daher
eine höhere / niedrigere Siedetemperatur als unverzweigte. Mit steigender Kettenlänge nimmt daher die
Schmelztemperatur ab / zu. (Nichtzutreffendes streichen)
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Radikale sind energiereiche Zwischenprodukte.
b) Radikale haben keine Elektronen.
c) Radikale werden durch die Endsilbe -in bezeichnet.
d) Radikale entstehen bei Kettenstartreaktionen.
e) Radikale entstehen bei kettenfortführenden Reaktionen.
f) Radikale entstehen bei Kettenabbruch-Reaktionen.
Methan ist ein Hauptbestandteil von
a) trockenem Erdgas
b) Stadtgas
c) Grubengas
d) Synthesegas
e) Rauchgas
f) Campinggas g) Deponiegas
Ist Methangas leichter oder schwerer als Luft?
Mit Propan wird eine radikalische Bromierung durchgeführt.
a) Wie viele verschiedene mono-Bromierungsprodukte können entstehen?
b) Wie lauten deren chemische Namen (vergl. auch Kap. 6)?
c) In welchem Mengenverhältnis werden sie entstehen?
d) Wie viele verschiedene di-Bromierungsprodukte können entstehen?
e) Wie lauten deren chemische Namen (vergl. auch Kap. 6)?
Welches Isomere von C8H18 hat die niedrigste Siedetemperatur?
33
Kapitel 3: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe
3.1.
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
34
Propan → Propen + Wasserstoff:
a) Wie nennt man die Hinreaktion?
b) Wie nennt man die Rückreaktion?
c) Welche Reaktionsbedingungen begünstigen die Hinreaktion?
d) Welche Reaktionsbedingungen begünstigen die Rückreaktion?
Bilden Sie die Namen der Alkene mit 3, 4, 5 und 6 Kohlenstoffatomen im Molekül, bei denen die Doppelbindung vom ersten Kohlenstoffatom der Kette ausgeht!
Entwickeln Sie die chemische Gleichung für die Addition von Brom an Propen (CH2=CH-CH3). Welches
Produkt entsteht dabei? Welche Farbänderung beobachtet man während der Reaktion?
Vergleichen Sie den Molekülbau von Ethan und Ethen. Geben Sie die Gemeinsamkeiten und die Unterschiede an.
Wie kann die Doppelbindung im Ethen-Molekül nachgewiesen werden?
Beschreiben Sie die Molekülgeometrie von Ethan und Ethen. Welche Auswirkung ergibt sich auf die
chemische Reaktionsfähigkeit der beiden Verbindungen?
Welche Unterschiede bestehen zwischen Additions- und Polymerisationsreaktionen von Alkenen?
Zeichnen Sie das trans-1,2-Dichlorpropen auf.
Zeichnen Sie das cis-2-Buten auf.
Warum kann man die C=C-Doppelbindung als funktionelle Gruppe der Alkene bezeichnen?
Nennen Sie zwei Gase, die besonders wichtige Grundstoffe der Petrochemie sind.
Was versteht man unter Hydrierungsreaktionen? Nennen Sie großtechnische Anwendungen.
Warum ist eine C=C-Doppelbindung reaktiver als eine C–C-Einfachbindung, obwohl die C=CDoppelbindung fester ist als eine C–C-Einfachbindung?
Entwickeln Sie die Reaktionsgleichungen für die stufenweise Hydrierung von Ethin zu Ethan.
Entwickeln Sie die chemischen Gleichungen für folgende Stoffumwandlungen:
Calciumcarbid → Ethin → Ethen → Monochlorethan
Geben Sie die Reaktionsschemata für folgende Umsetzungen an:
Kohle → Ethin → Monochlorethen → PVC
Begründen Sie die Zugehörigkeit von Hexan, Ethan, Methan und Propan zu einer Stoffklasse.
Begründen Sie die Zuordnung von Propan, Propen und Propin zu verschiedenen Stoffklassen.
Warum kann Ethin wieder zu einem wichtigen Rohstoff organischer Synthesen werden, falls der Preis
von Erdöl stark steigt?
Warum hat Ethen das Ethin als petrochemischen Grundstoff verdrängt?
Zwei Kohlenwasserstoffverbindungen A und B addieren jeweils 2 Mol Brom pro Mol A bzw. B. A hat die
Molekülmasse 25 u, B die Molekülmasse 54 u. Geben Sie Strukturformeln für A und B an, die mit diesen
Ergebnissen in Einklang sind.
Zwei Verbindungen A und B haben die gleiche Summenformel C5H10. A entfärbt Bromwasser, B nicht.
Zeichnen Sie die Strukturformeln für A und B auf.
a) Welche beiden Produkte können entstehen, wenn 2-Methyl-2-buten mit HBr reagiert?
b) Welches davon entsteht in größerer Menge?
c) Warum?
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über C=C-Doppelbindungen an.
a) Der Abstand zwischen den C-Atomen ist größer als bei C–C- Einfachbindungen.
b) Der Bindungswinkel beträgt 120º.
c) Die C=C-Doppelbindung ist tetraedrisch gebaut.
d) Die Elektronen der Doppelbindung sind leichter zugänglich als die von Einfachbindungen.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Alkene sind Kohlenwasserstoffe.
b) Alkene enthalten Einfachbindungen.
c) Alkene sind stabiler als Alkane.
d) Alkene sind hydrophil.
e) Alkene werden durch Abspaltung von H2 aus Alkanen gebildet.
f) Alkene werden durch Additionsreaktionen aus Alkanen gebildet.
g) Alkene reagieren vorwiegend in Radikalkettenreaktionen.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Alkene an.
a) Sie reagieren beim Belichten mit Chlor unter Bildung von Monochloralkanen.
b) Sie reagieren mit Bromwasser unter Bildung von Dibromalkanen.
c) Sie geben mit Radikalstartern Makromoleküle.
d) Sie werden durch Dehydrierungsreaktionen in Alkane umgewandelt.
e) Sie werden durch H2 / Pt in Alkane umgewandelt.
Monochlorethen heißt auch noch ........................... Durch eine ................ -reaktion entsteht daraus PVC.
PVC ist die Abkürzung für ...........................
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über die C=C-Doppelbindung an.
a) Sie ist eben gebaut.
b) Sie besteht aus zwei bindenden Elektronenpaaren, die sich anziehen.
c) Die bindenden Elektronenpaare sind weniger stark abgeschirmt als bei der C–C-Einfachbindung.
d) Der Abstand zwischen den C-Atomen ist kleiner als bei einer C≡C-Dreifachbindung.
e) Eine C=C-Doppelbindung ist doppelt so stark wie eine C–C-Einfachbindung.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie nur auf gesättigte, nur auf ungesättigte oder auf gesättigte und
ungesättigte Verbindungen zutrifft.
a) Sie enthalten Einfachbindungen.
b) Sie enthalten Mehrfachbindungen.
c) Ihre allgemeine Formel ist CnH2n+2
d) Sie enthalten Bindungselektronen, die für elektrophile Reagenzien zugänglich sind.
e) Sie geben bevorzugt Additionsreaktionen.
f) Sie geben bevorzugt Substitutionsreaktionen.
Welchem Reaktionstyp entspricht die Reaktion einer ungesättigten Verbindung mit Brom?
a) einer Substitution b) einer Addition c) einer Polymerisation d) einer Hydrierung.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf Ethen oder Ethin zutrifft.
a) .... hat die größere Bedeutung als Synthesegas.
b) .... kann technisch aus Kohle hergestellt werden.
c) .... gibt Polymerisationsreaktionen.
d) .... gibt bei Additionsreaktionen Derivate der Alkene.
e) .... entsteht beim Cracken.
f) .... wird beim autogenen Schweißen verwendet.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Ethin an.
a) Ethin kann aus Kohle hergestellt werden.
b) Ethin wird in Pipelines weitergeleitet.
c) Ethin polymerisiert leicht zu Polyethen.
d) Ethin wird zur Herstellung von Derivaten des Ethens und des Ethans verwendet.
e) Ethin ist eine aromatische Verbindung.
f) Ethin hat die Formel H2C≡CH2.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Ethin an.
a) Ethin gibt vorwiegend Substitutionsreaktionen.
b) Ethin ist sehr reaktionsträge.
c) Ethin zeigt Additionsreaktionen.
d) Ethin kann durch Hydrierung in Ethen umgewandelt werden.
e) Ethin kann aus Calciumcarbid hergestellt werden.
f) Ethin zerfällt explosionsartig in CO2 und H2.
Formulieren Sie die folgenden Reaktionsgleichungen und benennen Sie das Produkt:
a) Propen und Wasserstoff
b) 2-Methylpropen und HBr
c) 1-Octen und Brom
Kapitel 4: Aromatische Kohlenwasserstoffe
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
Kennzeichnen Sie das Wesen des aromatischen Zustandes.
Aus dem Umstand, dass es nur ein 1,2-Dibrombenzen gibt, schloss KEKULÉ, dass die C-C-Bindungen im
Benzen alle gleich lang sein müssen. Wie argumentierte er?
Begründen Sie, dass es sich bei der chemischen Reaktion von Benzen mit Brom (unter Bildung vom
Bromwasserstoff) um eine Substitutionsreaktion handelt.
Wie kann man den Betrag der Mesomerieenergie von Benzen ermitteln?
Begründen Sie die Tatsache, dass am Benzenring bevorzugt Substitutionsreaktionen statt Additionsreaktionen stattfinden.
Welche Ladung muss ein Teilchen besitzen, das eine Reaktion mit dem Benzenring eingehen kann?
Warum?
Zeichnen Sie die Strukturformel von Cyclohexan und Benzen auf. Geben Sie Unterschiede im räumlichen
Bau, der Elektronenverteilung und der chemischen Reaktivität an.
Zeichnen Sie von Benzen a) die Summenformel. b) die Strukturformel. c) das Symbol.
Wie heißen die Verbindungen mit Benzenringen? Nennen Sie zwei Beispiele (Formel, Name)
Welche Struktur haben kondensierte Aromaten?
Wodurch sind Heteroaromaten gekennzeichnet?
Was bezeichnet man als delokalisierte Elektronen?
Was sind „Friedel-Crafts-Reaktionen“?
Wozu wird Nitrobenzen verwendet?
35
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
Warum wird in Filzschreibern Toluol und nicht Benzen als Farbstofflösungsmittel verwendet?
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Benzen hat die Summenformel C6H12.
b) Im Benzenring wechseln Doppel- und Einfachbindungen ab.
c) Im Benzenring ist der Doppelbindungscharakter verstärkt.
d) Im Benzen sind alle sechs Bindungen gleichwertig.
e) Im Benzen sind vier Elektronen delokalisiert.
f) Benzen gibt typische Doppelbindungsreaktionen.
g) Benzen hat einen höheren Energieinhalt als eine Verbindung mit drei getrennten Doppelbindungen.
Was versteht man in der organischen Chemie unter „aromatischen Verbindungen“?
a) Geruchsstoffe der Parfümindustrie
b) ungesättigte Kohlenwasserstoffe
c) Geschmacksstoffe der Lebensmittelchemie
d) Benzen und die von ihm abgeleiteten Verbindungen
Wenn Bromwasser und Benzen in Gegenwart von Eisen als Katalysator Kontakt miteinander bekommen,
entsteht Monobrombenzen. Um welchen Reaktionstyp handelt es sich dabei?
a) Kondensation
b) Addition
c) Polymerisation
d) Substitution
Kreuzen Sie jene Kohlenwasserstoffklasse an, die am reaktionsfreudigsten ist.
a) Alkane
b) Alkene
c) Cycloalkane
d) aromatische Verbindungen
Geben Sie an, ob es sich um eine kondensierte oder nichtkondensierte Verbindung handelt.
a) Pyridin
b) Purin
c) Pyrimidin
d) Naphthalin
e) Toluol
f) Benzpyren
Welche Stoffklassen entfärbt Bromwasser?
a) Alkane
b) Alkene
c) Alkine
d) aromatische Verbindungen
e) Cycloalkene
Welche Stoffe entfärben Bromwasser nicht?
a) Hexan
b) Cyclohexan
c) Cyclohexen
d) Cyclohexadien
e) Benzen
Kapitel 5: Energieträger und Rohstoffe
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
36
Beschreiben Sie die Förderung von Erdöl.
Erläutern Sie die Bedeutung des Erdöls
a) als Energieträger.
b) als chemischer Rohstoff.
c) Welche Anwendung überwiegt mengenmäßig bei weitem?
Beschreiben Sie die Vorgänge, die bei der fraktionierten Destillation von Erdöl stattfinden. Welche Produkte werden dabei gebildet? Welche Bedeutung haben sie?
Begründen Sie die Notwendigkeit, Erdölfraktionen zu cracken.
Beim technischen Prozess des Crackens laufen Eliminierungsreaktionen ab. Welche Bedeutung hat
diese Reaktion für die Versorgung der chemischen Industrie mit Rohstoffen?
Beim Schütteln der Crackprodukte mit Bromlösung wird die Bromlösung entfärbt. Wie ist diese Erscheinung zu erklären?
Beim Cracken entstehen auch Verbindungen mit Doppelbindungen im Molekül. Wie können sie experimentell nachgewiesen werden?
Geben Sie drei Verfahren an, durch die die Destillationsrückstände der atmosphärischen Destillation von
Erdöl in wertvollere Produkte umgewandelt werden können.
Wie stellt man Schmieröle aus Erdöl her?
Erläutern Sie anhand der Strukturformeln die Vorgänge beim Cracken von Dekan. Geben Sie Struktur
und Namen zweier möglicher Produkte an.
Beim Reformen finden Cyclisierungen und Isomerisierungen statt. Erläutern Sie diese Begriffe und geben
Sie an, welche Bedeutung diese Reaktionen für die Produktpalette der Petrochemie haben.
Was bedeutet die Angabe an Tankstellen: Normalbenzin hat die Octanzahl 92?
Warum lassen sich sehr langkettige Kohlenwasserstoffe nicht mehr unzersetzt verdampfen?
Was versteht man unter dem „Fischer-Tropsch-Verfahren“?
Was versteht man unter dem „Bergius-Verfahren“?
An welchen Orten wird in Österreich noch Braunkohle gefördert?
a) Geben Sie Unterschiede im chemischen Aufbau von Kohle und Erdöl an.
b) Welche Auswirkung hat dies auf den Aggregatzustand?
c) Welche Auswirkung hat dies auf den Transport?
Geben Sie für jeden Vorgang an, welche Produkte (Benzin, Schmieröl, Aromaten, Kerosin, Alkene) dabei
in großen Mengen entstehen:
a) Atmosphärische Destillation
b) Vakuum-Destillation
c) Cracken
d) Reformen
e) Kohlevergasung
f) Verkokung
5.19
5.20
5.21
5.22
5.23
5.24
5.25
5.26
5.27
5.28
5.29
5.30
5.31
Wie bezeichnet man einen Vorgang, der durch folgende Summengleichung beschrieben werden kann:
C16H34 → C8H18 + C8H16
a) Fraktionierte Destillation
b) Vakuumdestillation
c) Reformen
d) Entschwefelung
e) Cracken
Warum werden beim Cracken hauptsächlich C-C-Bindungen und nicht C-H-Bindungen aufgebrochen?
Zählen Sie vier Verbrennungsvorgänge von Erdölprodukten auf, die der Energiegewinnung dienen:
a) Verbrennung von ....................liefert Energie für ......
b) Verbrennung von ....................liefert Energie für ......
c) Verbrennung von ....................liefert Energie für ......
d) Verbrennung von ....................liefert Energie für ......
e) Welche Verbrennungsgase entstehen dabei?
f) Welche Umweltbelastung ist damit verbunden?
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf den Ottomotor, den Dieselmotor oder beide zutrifft:
a) Benötigt einen Treibstoff mit relativ verzweigten Ketten.
b) Benötigt einen Treibstoff mit mehr als 10 C-Atomen.
c) Der Treibstoff kann auch als Heizmaterial verwendet werden.
d) Es kann kein „Klopfen“ auftreten.
e) Die Motorleistung kann durch Zusatz von Biosprit verbessert werden.
f) Eine höhere Verdichtung verbessert die Motorleistung.
g) Die Verdichtung liegt unter 1 : 10.
h) Der Motor besitzt keine Zündkerze.
i) Im Ansaugtakt bewegt sich der Kolben nach unten.
j) Im Ansaugtakt wird kein Treibstoff angesaugt.
Setzen Sie aus folgender Liste der Bestandteile der Autoabgase die jeweils zutreffenden in die angegebenen Sätze ein:
a) ................ blockiert die Sauerstoffbindungsstelle des Hämoglobins.
b) ................ verursacht stark sauren Regen.
c) ................ kann von Platinkatalysatoren in harmlose Luft umgewandelt werden.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Die Octanzahl beschreibt die chemische Zusammensetzung eines Benzins.
b) Die Octanzahl ist ein Maß für die Verdichtung eines Motors.
c) Die Octanzahl eines Motors ist vom Benzin abhängig.
d) Die Octanzahl eines Benzins beschreibt sein Verhalten in Testmotoren.
e) Die Octanzahl eines Benzins ist ein Maß für seine Verdichtbarkeit.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) „Klopfen“ ist eine vorzeitige Explosion im Ansaugtakt.
b) Motoren mit hoher Leistung neigen weniger zum „Klopfen“.
c) Treibstoffe mit verzweigten Alkanen neigen weniger zum „Klopfen“.
d) Das Klopfverhalten eines Treibstoffes wird durch die Octanzahl verbessert.
e) Das Klopfverhalten eines Treibstoffes wird durch Zugabe geeigneter Chemikalien verbessert.
Welche Eigenschaften der Erdölbestandteile nutzt man bei ihrer Trennung aus?
a) Ihre unterschiedlichen Farben.
b) Ihre unterschiedlichen Gewichte.
c) Ihre unterschiedlichen Siedetemperaturen.
d) Ihre unterschiedlichen Dichten.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Beim Cracken entstehen aus Alkenen Alkane.
b) Jedem Crackprozess geht die Erdöldestillation voraus.
c) Das Cracken ist ein chemischer Vorgang.
d) Jedem Cracken schließt sich eine Destillation an.
e) Durch Cracken steigt die Schmierölausbeute eines Erdöles.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Bei der Kohleverflüssigung entstehen Alkane.
b) Bei der Kohleverflüssigung entsteht Steinkohlenteer.
c) Bei der Verkokung von Kohle entstehen Motortreibstoffe.
d) Bei der Verkokung von Kohle entstehen nur flüssige und gasförmige Produkte.
e) Bei der Verkokung von Steinkohle entsteht Carbid.
Geben Sie für jedes Produkt an, ob es aus Erdgas, Erdöl und / oder Kohle großtechnisch hergestellt
werden kann!
a) Leuchtgas
b) aromatische Verbindung
c) Ethin
d) Benzin
e) Bitumen
f) Teer
g) Calciumcarbid
Kreuzen Sie jene Eigenschaften an, durch die sich Heizöl leicht von Dieselöl unterscheidet.
a) Zusammensetzung der Alkane
b) Siedebereich c) Farbe
d) Besteuerung
e) Verhalten im Dieselmotor
f) Verhalten in Heizanlagen
g) Preis
h) Verwendung
i) Umweltbelastung
Warum kann brennendes Benzin nicht mit Wasser gelöscht werden?
37
Kapitel 6: Halogenkohlenwasserstoffe
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
6.12
6.13
6.14
6.15
6.16
Beschreiben Sie die Umordnung der Teilchen bei der Reaktion von Hexan mit Brom.
Welche Bedeutung haben die nucleophilen Substitutionsreaktionen?
Nennen Sie drei Methoden zur Herstellung von 2-Brompropan.
Warum sind Halogenalkane Problemstoffe bei der Entsorgung?
Was bedeutet die Abkürzung „DDT“? Welchen Nutzen von DDT können Sie anführen? Welche Probleme
entstehen bei der Verwendung von DDT?
Welche Produkte erwarten Sie, wenn folgende Verbindungen unter den angegebenen Bedingungen
miteinander reagieren?
a) Hexan + Brom + Licht
b) Benzen + Brom + AlCl3 c) 3-Hexen + Bromwasser
Welche Bedingungen müssen Sie wählen, wenn Sie aus Toluen:
a) 4-Chlor-toluen
b) Trichlormethylbenzen
herstellen wollen?
Welches Produkt erhält man, wenn man 2-Brompropan mit konzentrierter Natronlauge (NaOH) reagieren
lässt? Um welchen Reaktionstyp handelt es sich dabei?
Aus welchem Halogenalkan können Sie sowohl 1-Butanol als auch 1-Buten herstellen? Geben Sie die
unterschiedlichen Reaktionsbedingungen an.
Wodurch unterscheidet sich die Aufgabe des OH–-Ions bei der nucleophilen Substitution und der Eliminationsreaktion von Halogenalkanen?
Warum sind Iodalkane für SN-Reaktionen besser geeignet als Chloralkane?
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über die Verwendung von Halogenalkanen an.
a) Halogenalkane werden als Treibstoffe verwendet.
b) Halogenalkane werden als Lösungsmittel für unpolare Stoffe verwendet.
c) Halogenalkane werden als Lösungsmittel für polare Stoffe verwendet.
d) Halogenalkane werden als Kunststoffe verwendet.
e) Halogenalkane sind Naturstoffe.
f) Halogenalkane werden als Benzinzusätze verwendet.
Chlorethan reagiert mit verdünnter Natronlauge zu Ethanol und mit konzentrierter Natronlauge zu Ethen.
Wie nennt man diese Reaktionstypen?
Kreuzen Sie jene Teilchen an, die keine nucleophilen Reaktionspartner sind.
+
–
–
–
H
OH CN CH4 Br
Ordnen Sie den angeführten Reaktionen das passende Reaktionsprodukt aus folgender Liste zu:
Benzylchlorid, Chlorbenzen, Cyclohexen, Hexachlorcyclohexan
a) Benzen + Cl2, Bestrahlen mit UV-Licht
b) Chlorcyclohexan und konzentrierte Natronlauge (NaOH)
c) Benzen + Cl2, FeCl3 als Katalysator
Finden und verbessern Sie drei Fehler.
a) Addition von HCl an Alkane ergibt Halogenalkane.
b) Substitution der OH-Gruppe von Alkoholen durch elektrophile Cl-Ionen ergibt Halogenalkane.
c) Elektrophile Substitution von Benzen durch Chlor ergibt Chlorbenzen.
d) Belichten von Benzen mit UV-Licht in Anwesenheit von Chlor ergibt aromatische Chlorverbindungen.
Kapitel 7: Alkohole, Phenole, Ether
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
38
Ersetzen Sie im Wassermolekül die H-Atome durch Alkylgruppen und benennen Sie die so entstandenen
Stoffklassen.
Warum ist es unmöglich, Methanol durch Wasseranlagerung an Alkene darzustellen?
Wie können Flüssigkeitsgemische, deren Bestandteile unterschiedliche Siedetemperatur haben, in ihre
Bestandteile zerlegt werden?
a) Geben Sie die Gleichung für die Reaktion von Ethanol mit einer starken Base (B) an.
b) Ist Ethanol eine stärkere / schwächere Säure als H2O?
c) Ist das bei dieser Reaktion aus Ethanol entstehende Ion eine stärkere / schwächere Base als OH–?
Wie viele verschiedene Alkohole mit vier C-Atomen und einer OH-Gruppe gibt es?
Warum sind Phenole stärkere Säuren als Alkohole?
Zeichnen Sie die Formel von 3-Pentanol. Ist es ein primärer, sekundärer oder tertiärer Alkohol?
a) Schreiben Sie die Formel des Propantriols an.
b) Wie heißt diese Verbindung mit dem Trivialnamen?
c) Welche physikalische Eigenschaften sind zu erwarten?
d) Wozu wird dieser Stoff verwendet?
e) Aus welchem Rohstoff wird es gewonnen?
Welches Produkt entsteht, wenn man Methanol mit Schwefelsäure bei 100 ºC erhitzt?
Welche Bedingungen sind nötig, um aus Methanol Schwefelsäuredimethylester herzustellen?
7.11
7.12
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7.31
Geben Sie die Strukturformel des Diethylethers an. Wozu wird er verwendet?
Wie kann man experimentell mit Hilfe von Diethylether hydrophobe von hydrophilen Stoffen trennen?
Beschreiben Sie die Methode möglichst genau!
Warum lösen sich alle Alkohole in unpolaren Lösungsmitteln, aber nur die kurzkettigen in Wasser?
Zeichnen Sie die Strukturformel von Ethanol auf! Warum kann man Ethanol als Lösungsvermittler bezeichnen? Geben Sie zwei Anwendungsbeispiele!
Welche Menge (in mL) reiner Alkohol ist in 1 L Wein (10 %ig) enthalten? Welche Menge von reinem Alkohol zirkuliert im Blut eines Menschen, dessen Blutalkoholspiegel 0,5 Promille beträgt? (Gesamtmenge
des Blutes: 5 L)
Welche Bedeutung haben Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte für das Lösungsverhalten der Alkanole?
Warum reagiert NaOH in Wasser alkalisch, CH3OH hingegen neutral?
Zeichnen Sie das Formelschema der Oxidation von Ethanol auf!
Warum kann ein tertiärer Alkohol durch Dehydrierung nicht oxidiert werden?
Welche Bedeutung haben Ester der Phosphorsäure für die Biochemie?
Um welche Verbindungsart handelt es sich bei Nitroglycerin?
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
Alkohole können mit Säuren unter Wasserabspaltung reagieren. Dabei entstehen:
a) Alkane
b) Alkene
c) Aldehyde
d) Carbonsäuren e) Ester
f) Salze
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Der Name der Alkohole ist durch die Endsilbe -ol gekennzeichnet.
b) Die funktionelle Gruppe der Alkohole ist hydrophil.
c) Die funktionelle Gruppe der Alkohole ist polar.
d) Kurzkettige Alkohole sind wasserlöslich.
e) Die funktionelle Gruppe der Alkohole heißt Carboxylgruppe.
3-Methyl-3-Pentanol ist ein Alkohol. Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Dieser Alkohol enthält drei C-Atome.
b) Es handelt sich dabei um einen dreiwertigen Alkohol.
c) Es handelt sich um einen tertiären Alkohol.
d) Bei der Oxidation entsteht ein Keton.
e) Bei der Oxidation tritt keine Reaktion ein.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) 100%iges Ethanol heißt Biosprit.
b) In Brennspiritus ist Galle enthalten.
c) Weingeist enthält ca. 4 % Wasser.
d) Absoluter Alkohol wird durch Destillation von Weingeist gewonnen.
e) Alle alkoholischen Getränke heißen Spirituosen.
f) Biosprit ist 96%iges Ethanol, das aus Benzin gewonnen wird.
Geben Sie an, ob es sich um einen primären, sekundären oder tertiären Alkohol handelt:
a) 2-Methyl-1-propanol
b) Cyclohexanol
c) 3-Methy-2-butanol
d) 1-Methyl-1-butanol
Kreuzen Sie die für Alkohole zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie enthalten polare Gruppen.
b) Sie enthalten unpolare Gruppen.
c) Sie haben die Fähigkeit zu Wasserstoffbrückenbindungen.
d) Sie können Van-der-Waals-Kräfte ausüben.
e) Sie haben eine niedrigere Siedetemperatur als Alkane gleicher Molekülgröße.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Alle Alkohole enthalten mindestens eine hydrophile Gruppe.
b) Alle Alkohole sind wasserlöslich.
c) Alle Alkohole sind oberflächenaktiv.
d) Alle Alkohole enthalten einen Benzenring.
e) Alle Alkohole sind Genussmittel.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Vergällter Alkohol heißt Methanol.
b) Spiritus heißt auch Weingeist.
c) Absoluter Alkohol ist wasserfrei.
d) Weingeist enthält ca. 4 % Wasser.
e) Likör ist verdünnter Weingeist.
Geben Sie an, ob die Aussage über die Verarbeitung von Traubenzucker durch Hefe nur auf aerobe
Bedingungen oder nur auf anaerobe Bedingungen oder auf beide oder auf keine von beiden zutrifft.
a) Es entsteht verdünnter Alkohol.
b) Es entsteht CO2
c) Es entsteht konzentrierter Alkohol.
d) Es entsteht Stoffwechselenergie.
e) Es wird Sauerstoff verbraucht.
f) Es entsteht Wasser.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Glycerol ist ein tertiärer Alkohol.
b) Glycerol enthält drei OH-Gruppen.
c) Glycerol verhält sich in Wasser wie ein langkettiger Alkohol.
d) Glycerol wird zur Fettherstellung verwendet.
e) Glycerol ist ein Sprengstoff.
39
7.32
7.33
7.34
7.35
7.36
7.37
7.38
7.39
7.40
7.41
7.42
7.43
Welches ist die allgemeine Summenformel der einwertigen Alkohole?
a) CnH2nOH
b) CnH2n+1OH
c) CnH2n-1OH
d) CnH2n+2OH
An welcher Stelle befindet sich die funktionelle OH-Gruppe in einem tertiären Alkohol?
a) An einem C-Atom, das mit drei anderen C-Atomen direkt verbunden ist.
b) An einem C-Atom, das mit drei H-Atomen direkt verbunden ist.
c) Am dritten Kohlenstoffatom.
d) An einem C-Atom, das bereits mit zwei OH-Gruppen verbunden ist.
Welche der folgenden Aussagen treffen für den folgenden Alkohol zu?
CH2(OH)–CH(OH)–CH2(OH)
Es handelt sich um
a) einen tertiären Alkohol
b) Propanol
c) einen basischen Kohlenwasserstoff
d) Propantriol-(1,2,3)
e) einen dreiwertigen Alkohol
f) Glycerol
Vervollständigen Sie folgende Sätze:
a) Die funktionelle Gruppe der Alkohole ist .....
b) Der Name ist gekennzeichnet durch .....
c) Diese Gruppe bewirkt den hydrophilen / hydrophoben Charakter der Alkohole, da sie polar / unpolar ist.
d) Deshalb lösen sich kurzkettige Alkohole nicht / teilweise / vollständig in Wasser.
a) Bei der Eliminationsreaktion entstehen aus Alkoholen ....
b) Bei der Substitutionsreaktion entstehen aus Alkoholen ...
Schreiben Sie die Formeln folgender Verbindungen an.
a) Ethanol
b) Ethandiol
c) Diethylether
d) Schwefelsäuremonoethylester
Erklären Sie folgende Begriffe mit wenigen Worten.
a) Absoluter Alkohol ist ...
b) Weingeist ist ...
c) Brennspiritus ist ...
d) Biosprit ist ...
Streichen Sie die nichtzutreffenden Worte:
Alkohole sind schwache Säuren. Sie reagieren daher mit starken Basen / starken Säuren unter Bildung
von negativ geladenen / positiv geladenen Alkoholat-Ionen / Oxonium-Ionen. Diese sind selbst starke /
schwache Basen / Säuren.
Wenn Alkohol mit starken Basen reagiert, entsteht ein .........-Ion.
Es trägt eine negative / positive / keine Ladung.
Es ist ein gutes Nucleophil / es erleichtert die Abspaltung von Wasser.
(Nichtzutreffendes streichen!)
Wenn Alkohol mit starken Säuren reagiert, entsteht ein ........ -Ion.
Es trägt eine negative / positive / keine Ladung.
Es ist ein gutes Nucleophil / es erleichtert die Abspaltung von Wasser.
(Nichtzutreffendes streichen)
Warum mischt sich Ethanol sehr gut mit Wasser, Diethylether jedoch nicht?
Welche Ether entstehen bei der Reaktion von Ethanol und Methanol mit Schwefelsäure?
Kapitel 8: Aldehyde und Ketone
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9
8.10
40
Erklären Sie den Begriff Carbonyl-Verbindung. Nennen Sie drei Beispiele.
Zeichnen Sie die funktionellen Gruppen der Alkanole, der Alkanale und der Alkanone auf. Wie nennt man
diese Stoffklassen mit einem gebräuchlicheren Namen?
Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Dehydrierung von 1-Propanol zu Propanal.
Begründen Sie, warum Aldehyde nur durch Dehydrierung von Alkoholen entstehen können, in deren
Molekülen die Hydroxylgruppe an das erste Kohlenstoffatom der Kette gebunden ist.
a) Berechnen Sie die Oxidationszahlen der C-Atome, die die OH-Gruppe tragen, in einem primären,
sekundären und tertiären Alkohol.
b) Berechnen Sie die Oxidationszahlen der Carbonyl-C-Atome in einem Aldehyd und in einem Keton.
Wozu wird Methanal verwendet?
Nennen Sie zwei Reaktionen, die eine Unterscheidung zwischen Aldehyden und Ketonen ermöglichen.
Schreiben Sie die Strukturformel des Ethanals an. Geben Sie eine Reaktion an, die sich zur Herstellung
von Ethanal eignet.
Welchen Sammelnamen führen die Oxidationsprodukte der sekundären Alkohole?
a) Alkanone b) Carbonsäuren c) Alkansäuren d) Alkanale e) Aldehyde f) Alkyle
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Bakelit an.
a) Es ist ein Kunstharz.
b) Es entsteht aus Benzen und Methanal.
c) Es entsteht aus Vinylchlorid.
d) Es entsteht durch Polymerisation.
e) Es entsteht durch Polykondensation.
f) Es wird beim Erwärmen weich.
g) Es besteht aus langen, kettenförmigen Molekülen.
8.11
8.12
8.13
8.14
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf PVC oder ein Phenolformaldehydharz zutrifft.
a) Entsteht durch Polymerisation
b) Entsteht durch Polykondensation
c) Enthält vernetzte Makromoleküle
d) Enthält lineare Makromoleküle
d) Erweicht beim Erwärmen
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie nur auf Acetaldehyd, nur auf Aceton oder auf beide zutrifft.
+
0
a) Entsteht bei der Oxidation von 2-Propanol.
b) Reduziert Ag zu Ag
c) Gibt mit Hydrogensulfit ein kristallisiertes Produkt.
d) Die Formel ist CH3CHO
e) Polymerisiert zu langen Ketten.
f) Ist ein gutes Lösungsmittel.
g) Enthält eine stark polare Carbonylgruppe.
Vergleichen Sie die Siedetemperaturen von Aldehyden mit denen von Alkoholen und Kohlenwasserstoffen annähernd gleicher Molekülmasse und erklären Sie die Unterschiede.
Könnte man bei 2-Propanon und 2-Butanon die Ziffern in den Namen auch weglassen?
Kapitel 9: Organische Säuren
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.11
9.12
9.13
9.14
9.15
9.16
9.17
9.18
9.19
9.20
Warum reagiert Essigsäure in Wasser sauer, Ethanol dagegen nicht?
Zeichnen Sie die Strukturformeln auf, die ein Carboxylat-Ion beschreiben.
Welche Lebewesen produzieren Methansäure? Zeichnen Sie die Strukturformel auf.
Vergleichen Sie die alkoholische Gärung und die Essiggärung bezüglich der Ausgangsstoffe, der
Mikroorganismen, der Reaktionsprodukte und der Rolle des Sauerstoffes.
Geben Sie zwei Methoden zur Herstellung von Essigsäure an.
Stellen Sie die Reaktionsgleichung für die Neutralisation von Stearinsäure mit Natriumhydroxidlösung auf.
Wie bezeichnet man das Produkt? Welche Eigenschaft hat es in Wasser?
Entwickeln Sie die chemische Gleichung für die Reaktion von Butansäure mit Ethanol. Welcher Stoff
entsteht dabei?
Welche Gruppen verstärken die Säurestärke einer Carbonsäure? Warum?
Vergleichen Sie anhand von Formeln die Elektronenverteilung in der Carboxylgruppe mit jenen des
Carboxylat-Ions.
Welche Reaktion ist für die Giftigkeit der Oxalsäure maßgebend?
Welches Strukturmerkmal müssen optisch aktive Moleküle aufweisen?
Was bezeichnet man als „asymmetrisches Kohlenstoffatom“?
Geben Sie
a) physikalische Eigenschaften an, die für chirale Moleküle identisch sind und
b) eine physikalische Eigenschaft an, durch die sich chirale Moleküle voneinander unterscheiden.
Ein Stellungsisomeres des Butanols ist optisch aktiv. Geben Sie seine Struktur an.
Bezeichnen Sie die Carboxylgruppe unter den angegebenen Gruppen.
a) –OH
b) –NO2
c) –C=O
d) –CN
e) –COOH
f) –CHO
Kreuzen Sie jene Stoffe an, die vorwiegend hydrophob sind.
a) Alkane
b) Alkine
c) langkettiger Alkohol
d) kurzkettige Carbonsäuren
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
+
a) Säuren nehmen H -Ionen auf.
b) Säuren geben positive Säurerest-Ionen.
c) Säuren reagieren mit Alkoholen zu Seifen und Wasser.
d) Säuren haben pH-Werte zwischen 0 und 7.
e) Je stärker die Säure desto größer ist der pH-Wert.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Carbonsäuren enthalten COOH-Gruppen.
b) Carbonsäuren enthalten Alkylgruppen.
c) Die Salze der Carbonsäuren enthalten die COO-Gruppe.
d) Carbonsäuren reagieren mit Basen zu Seifen und Wasser.
e) Carbonsäuren reagieren mit Estern zu Alkoholen und Wasser.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Essigsäure an.
a) Ihre Formel lautet: CH3CH2COOH
b) Sie entsteht als Endprodukt des Stoffwechsels.
c) Ihre Salze heißen Acetate.
d) Beim Schnellessigverfahren entsteht konzentrierte Essigsäure.
e) Sie wird in der chemischen Industrie benötigt.
Korrigieren Sie folgende fehlerhaften Aussagen durch Auswechseln eines Wortes.
a) Schwefelsäureester des Glycerols sind Sprengstoffe.
b) Salpetersäureester der langkettigen Fettsäuren sind Waschmittel.
c) Ester kurzkettiger Carbonsäuren und kurzkettige Alkohole sind Wachse.
d) Ester langkettiger Carbonsäuren und langkettiger Alkohole sind Seifen.
e) Ester des Glycerols und langkettiger Fettsäuren sind Aromastoffe.
41
9.21
9.22
9.23
9.24
9.25
9.26
9.27
9.28
9.29
7.30
9.31
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf die Veresterung oder auf die Neutralisation zutrifft.
a) Bildung von Salz und Wasser
b) Kondensation von Säure und Alkohol
c) Langsame Gleichgewichtsreaktion
d) Rasche Ionenreaktion
Vervollständigen Sie die beiden Reaktionsgleichungen durch Angabe der fehlenden Formeln und des
Namens der Reaktion.
a) CH3COOH + NaOH →
b) CH3COOH + CH3OH →
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über optisch aktive Stoffe an.
a) Sie drehen die Ebene von polarisiertem Licht.
b) Sie zerlegen weißes Licht in monochromatisches Licht.
c) Sie enthalten ein asymmetrisches C-Atom.
d) Sie enthalten eine Spiegelebene.
e) Sie werden cis-trans-Isomere genannt.
f) Sie werden chirale Verbindungen genannt.
g) Sie besitzen spiegelbildliche Isomere.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über asymmetrische C-Atome an.
a) Sie drehen die Ebene von polarisiertem Licht.
b) Sie verändern die Farbe von monochromatischem Licht.
c) Sie besitzen spiegelgleiche Isomere.
d) Sie enthalten eine Spiegelebene.
e) Sie besitzen ein C-Atom mit vier verschiedenen Gruppen.
f) Sie werden chirale Verbindungen genannt.
g) Sie werden cis-trans-Isomere genannt.
Kreuzen Sie die optisch aktiven Stoffe in folgender Auswahl an und bezeichnen Sie die asymmetrischen
C-Atome mit einem Stern.
b) CH3–CHBr–COOH
a) CH3–CH2–CH2–OH
c) CH3–CH(CH3)–COOH
d) CH3–CH(C2H5)–CH2–COOH
Ein Isomer der Summenformel C6H12 ist optisch aktiv. Wenn man diese Verbindung hydriert, entsteht ein
optisch inaktives Produkt. Zeichnen Sie die Formeln beider Verbindungen auf und bezeichnen Sie das
asymmetrische C-Atom.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an. Ein Racemat ist
a) ein optisch inaktives Gemisch beliebiger optisch aktiver Komponenten.
b) ein optisch aktives Gemisch von R- und S-Form einer Verbindung.
c) ein 1:1 - Gemisch von R- und S-Form einer Verbindung.
d) ein Stoff, der es ermöglicht, R- und S-Form einer Verbindung zu trennen.
e) ein Stoff, der entsteht, wenn R- und S-Form einer Verbindung reagieren.
Ordnen Sie folgenden Verbindungen die jeweilige Stoffklasse (Alkohol, Ether, Ester, Aldehyd, Keton,
Carbonsäure) zu.
a) CH3CH2OCH3 b) CH3CH2COOCH3 c) CH3COCH2CH3d) CH3CH2COOH e) CH3CH2CHO
Welcher organische Ester hat die kleinstmögliche Molekülmasse?
Warum haben die Ester kurzkettiger Säuren mit kurzkettigen Alkoholen einen charakteristischen Geruch,
während die Ester langkettiger Säuren mit langkettigen Alkoholen geruchlos sind?
Ist Citronensäure optisch aktiv?
Kapitel 10: Fette und Öle
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
42
Welche Fettsäuren sind essenziell? Was bedeutet der Begriff „essenziell“?
Entwickeln Sie die Strukturformel für die Veresterung von Glycerol mit Buttersäure!
Beschreiben Sie das Prinzip der Gaschromatografie. Welche Eigenschaft müssen Stoffe haben, damit sie
mit Hilfe dieser Methode getrennt werden können?
Vergleichen Sie für Fett und langkettige Fettsäuren
a) die Struktur
c) die Gewinnung
b) das Verhalten in Wasser
d) die Verwendung
a) Warum haben Fette mit vielen ungesättigten Fettsäuren einen niedrigen Schmelzbereich?
b) Warum müssen Öle vor Licht besser geschützt werden als feste Fette?
c) Was bezeichnet man als trocknende Öle?
Wird Speiseöl mit Bromwasser geschüttelt, dann tritt eine Entfärbung des Bromwassers ein. Erklären Sie
diese Erscheinung!
Welcher chemische Unterschied besteht zwischen fetten Ölen und Mineralölen?
a) Begründen Sie, weshalb einige Fette bei 20 ºC fest, andere dagegen flüssig sind.
b) Nennen Sie jeweils drei Beispiele.
10.9
10.10
10.11
10.12
10.13
10.14
10.15
10.16
Als Fetthärtung bezeichnet man: (Bezeichnen Sie Zutreffendes)
a) die Spaltung von Fetten.
b) die Hydrierung ungesättigter Fettsäuren.
c) die Margarineherstellung.
d) die Anlagerung von Wasserstoff an Alkene.
e) die Polymerisation ungesättigter Fettsäuren.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf Butter, auf pflanzliche Margarine oder auf beide zutrifft:
a) Sie enthält Vitamin A.
b) Sie enthält Stärke.
c) Sie enthält gehärtete Fette.
d) Sie enthält ca. 20 % Wasser.
e) Sie enthält Cholesterol.
f) Sie enthält kurzkettige Fettsäuren.
Kreuzen Sie die auf Fette zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie haben eine exakte Schmelztemperatur.
b) Sie haben eine exakte Formel.
c) Sie lösen sich bevorzugt in polaren Lösungsmitteln.
d) Sie werden durch Kochen mit Schwefelsäure in Seifen umgewandelt.
e) Sie sind Ester des Glycerols und verschiedener Fettsäuren.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an. Bei der Verseifung eines Fettes
a) entstehen Seifen.
b) entstehen Triglyceride.
c) entstehen Ester.
d) entstehen Salze langkettiger Fettsäuren.
e) entsteht Glycerol.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Fette und fette ÖIe an.
a) Sie sind farblose und unbrennbare chemische Verbindungen.
b) Sie sind in organischen Lösungsmitteln löslich.
c) Sie sind als Motorschmieröle geeignet.
d) Sie sind in Wasser unlöslich.
e) Sie sind Triglyceride.
Ergänzen Sie Fehlendes.
a) C17H33COOH enthält ... Doppelbindung(en) und heißt ..........
b) C17H35COOH enthält ... Doppelbindung(en) und heißt ..........
c) C17H31COOH enthält ... Doppelbindung(en) und heißt ..........
Woraus bestehen die in der Technik verwendeten Schmieröle?
a) Aus Destillaten des Steinkohlenteers.
b) Aus tierischen Ölen.
c) Aus pflanzlichen Ölen.
d) Aus einer Mischung von tierischen und pflanzlichen Ölen.
e) Aus Erdöldestillaten.
Kann ein Fettmolekül optisch aktiv sein?
Kapitel 11: Seifen und Waschmittel
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
Was ist der chemische Aufbau von Seifen?
Wie werden Seifen hergestellt?
Warum eignen sich Seifen zum Waschen?
Warum stört hartes Wasser die Wirkungsweise von Seifen?
Warum reagieren Seifen basisch?
Kreuzen Sie die für oberflächenaktive Stoffe zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie verstärken die Oberflächenspannung.
b) Sie verringern die Wasserhärte.
c) Sie fördern das Benetzen der Fasern.
d) Sie enthalten einen großen hydrophilen Molekülanteil.
e) Sie besitzen einen großen hydrophoben Molekülanteil.
f) Sie verteilen sich gleichmäßig im Wasser.
Kreuzen Sie die für oberflächenaktive Stoffe zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Sie enthalten eine lange Alkylkette.
b) Sie enthalten viele OH-Gruppen.
c) Sie enthalten eine kleine hydrophile Gruppe.
d) Sie enthalten eine kleine unpolare Gruppe.
e) Sie verstärken die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen.
f) Sie entspannen das Wasser.
g) Sie enthärten das Wasser.
Geben Sie für jeden Stoff an, ob er nur hydrophil oder nur hydrophob oder beides ist.
a) Alkane
b) Alkene
c) Alkine
d) Emulgatoren
e) Tenside
f) Salze
Kreuzen Sie die auf Seifen zutreffenden Aussagen an.
a) Seifen sind Salze langkettiger Fette.
b) Seifen erzeugt man durch Kochen von Fettsäuren mit Natronlauge.
c) Seifen entfalten in sauren Lösungen ihre stärkste Waschwirkung.
43
11.10
11.11
Nennen Sie die vier wichtigsten Bestandteile eines Vollwaschmittels in der Reihenfolge ihrer Massenanteile. Welche Aufgabe erfüllen sie?
größter Massenanteil
kleinster Massenanteil
............
...............
............
..........
Welche am Waschvorgang beteiligten Substanzen sorgen für die Entfernung folgender Stoffe aus dem
Gewebe?
a) Entfernen von Zucker
.................
b) Entfernen von Fett
.................
c) Entfernen von Eiweiß
.................
d) Entfernen von Farbflecken
.................
Kapitel 12: Kohlenhydrate
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
12.9
12.10
12.11
12.12
12.13
12.14
12.15
12.16
12.17
12.18
12.19
12.20
12.21
12.22
12.23
12.24
12.25
44
Warum reagiert Glucose mit Fehling’scher Lösung?
Welche funktionellen Gruppen sind im Glucosemolekül vorhanden?
Wie viele Gramm sind 1 Mol Glucose?
Inwiefern ist es vertretbar, Maltose als Kondensationsprodukt zu bezeichnen? Vergleichen Sie dazu die
Formeln zweier einzelner Glucosemoleküle mit der Formel eines Maltosemoleküls.
Wie sind Maltose und Saccharose aufgebaut? Wo kommen sie vor?
Erläutern Sie die biologische Bedeutung der Glucose.
Warum bildet Glucose Ringe?
Begründen Sie, warum Stärke nicht mit Fehling’scher Lösung reagiert.
Erläutern Sie den Prozess der Hydrolyse am Beispiel des Stärkeabbaues.
Was ist eine glykosidische Bindung? Wie wird sie gebildet?
Erläutern Sie die Begriffe Monosaccharid, Disaccharid und Polysaccharid.
Nennen Sie Beispiele und Bedeutung für den biologischen Celluloseabbau.
Durch welches Merkmal unterscheiden sich reduzierende von nichtreduzierenden Disacchariden? Wie
kann man experimentell zwischen reduzierenden und nichtreduzierenden Disacchariden unterscheiden?
Fructose ist eine Ketohexose. Welche Angaben über Struktur, funktionelle Gruppen und Ringgröße erlaubt diese Aussage?
Warum löst sich Zucker im Kaffee?
Wodurch unterscheidet sich α-Glucose von β-Glucose?
a) strukturell
b) funktionell
Wozu dient ein Zuckeraustauschstoff, wozu dient ein Süßstoff?
Wie ist Glykogen aufgebaut? Welche Aufgabe erfüllt es?
Geben Sie die wichtigsten Unterschiede zwischen folgenden Stoffen an:
a) Amylose und Amylopektin
b) Cellulose und Stärke
c) Glykogen und Stärke
Wie kann man aus Holz Acetatseide herstellen? Beschreiben Sie die wichtigsten Teilschritte.
Kreuzen Sie die auf Traubenzucker zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Er heißt auch Fructose.
b) Er ist ein Disaccharid.
c) Er kommt nur in Pflanzen vor.
d) Er besitzt 6 C-Atome.
e) Er besitzt 6 OH-Gruppen.
f) Er bildet sechsgliedrige Ringe.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an. α- und β-Glucose unterscheiden sich durch die
a) Anzahl der C-Atome.
b) Art der funktionellen Gruppen.
c) Stellung der funktionellen Gruppen.
d) Ringgröße.
e) Stellung der OH-Gruppe am C4
f) Verwendung in biologischen Systemen.
g) den räumlichen Aufbau.
Auf Grund ihrer Struktur rechnet man die Fructose zu den ...... .
Sie hat ........... C-Atome und folgende funktionelle Gruppen:
Sie bildet Ringe, die von ....... Atomen gebildet werden.
Ein Monosaccharid mit sechs C-Atomen gehört zur Gruppe der ....... Es besitzt .... OH-Gruppen.
Wenn es sich um einen Aldo-Zucker handelt, dann hat dieses Monosaccharid außerdem am .... C-Atom
eine ....-Gruppe.
Kreuzen Sie die auf Glucose zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Glucose ist eine Aldopentose.
b) Durch Ringschluss zwischen der C=O-Doppelbindung an C1 und dem fünften C-Atom entsteht ein
sechsgliedriger Ring.
c) Glucose enthält einen Benzenring.
d) α- und β-Glucose unterscheiden sich durch die Stellung der OH-Gruppen am C1.
12.26
Kreuzen Sie die auf α-Glucose zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) α-Glucose besitzt 6 C-Atome.
b) α-Glucose besitzt 6 OH-Gruppen.
c) α-Glucose bildet sechsatomige Ringe.
d) α-Glucose enthält eine glykosidische Bindung.
e) α-Glucose unterscheidet sich von β-Glucose durch die Stellung der OH-Gruppe am C4.
f) α-Glucose wird für den Energiestoffwechsel verwendet.
12.27
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an. α- und β-Glucose unterscheiden sich
a) durch den Verwendungszweck im Organismus.
b) durch die Anzahl der C-Atome.
c) durch die Anzahl der funktionellen Gruppen.
d) durch die Art der funktionellen Gruppen.
e) durch die Anzahl der OH-Gruppen.
f) durch die Stellung der OH-Gruppe am C1-Atom.
g) durch die Stellung der OH-Gruppe am C4-Atom.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Aldohexosen enthalten sechs C-Atome.
b) Aldohexosen enthalten sechs OH-Gruppen.
c) Aldohexosen enthalten eine C=O-Gruppe am C1.
d) Aldohexosen enthalten sechs C=O-Gruppen.
e) Aldohexosen unterscheiden sich durch die Anordnung der OH-Gruppen voneinander.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Glykogen ist ein Fettbestandteil.
b) Glykogen ist ein Hormon der Bauchspeicheldrüse.
c) Glykogen ist ein Reservekohlenhydrat.
d) Glykogen entspricht im Aufbau dem Amylopektin.
e) Glykogen kann von der Leber in beliebiger Menge gespeichert werden.
f) Glykogen besteht aus α-Glucose, die 1,4- und 1,6-glycosidisch verknüpft ist.
g) Muskelglykogen dient zur Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Cellulose enthält β-1,6-glykosidische Bindungen.
b) Cellulose besteht aus unverzweigten Riesenmolekülen.
c) Cellulose färbt Iodlösung blau.
d) Cellulose ist ein Reservekohlenhydrat der Pflanzen.
e) Cellulose ist das Material der Pflanzenzellwände.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an. Aus Viskose wird hergestellt:
a) Baumwolle
b) Zellwolle
c) Watte
d) Acetatseide
e) Filmmaterial
f) Cellophan
12.28
12.29
12.30
12.31
Kapitel 13: Amine, Aminosäuren, Proteine
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
13.11
13.12
13.13
Wenn man in der Formel von Ammoniak ein H-Atom durch eine Alkylgruppe ersetzt, erhält man ein
..............
Warum reagieren Amine in Wasser alkalisch? Welches Ion wird dabei gebildet?
Wodurch unterscheidet sich die Bezeichnung primär, sekundär und tertiär bei Alkoholen und Aminen?
Was sind Alkaloide?
Schreiben Sie folgende funktionellen Gruppen auf (Strukturformeln):
a) Alkohol
b) Carbonsäure
c) primäre Aminogruppe
Zeichnen Sie die allgemeine Formel einer Aminosäure.
Was sind saure Aminosäuren? Für welche zwischenmolekulare Wechselwirkungen sind saure Aminosäuren geeignet?
Warum bilden Aminosäuren Zwitterionen?
Welcher Unterschied besteht zwischen einem Dipol und einem Zwitterion?
Was ist der isoelektrische Punkt einer Aminosäure?
Wie ändert sich der Ladungszustand einer Aminosäure, wenn man Säure zugibt?
Welche Art der zwischenmolekularen Kräfte gibt es zwischen den Resten der polaren Aminosäuren?
Geben Sie die Strukturmerkmale der Reste der sauren, basischen, unpolaren und polaren Aminosäuren
an. Für welche Wechselwirkung sind die einzelnen Gruppen geeignet?
45
13.14
13.15
13.16
13.17
13.18
13.19
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Amine an.
a) Amine sind Derivate des Wassers.
b) Amine enthalten C-, H- und N-Atome.
c) Amine reagieren basisch.
d) Amine bilden positiv geladene Alkylammonium-Ionen.
+
e) Amine geben H -Ionen ab.
f) Die Bezeichnung primär, sekundär und tertiär bezieht sich auf die Anzahl der im Ammoniakmolekül
ersetzten H-Atome.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Unpolare Aminosäuren haben Alkylreste.
b) Polare Seitenketten können elektrostatische Wechselwirkungen ausüben.
c) Saure Aminosäuren haben in ihrer Seitenkette eine zusätzliche Amino-Gruppe.
d) Lösungen basischer Aminosäurenwandern bei der Elektrophorese zum Minuspol.
e) Essenzielle Aminosäuren sind mehrfach ungesättigt.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über die Reste unpolarer Aminosäuren an.
a) Sie bestehen nur aus C- und H-Atomen. b) Sie enthalten OH-Gruppen.
c) Sie bilden Ionen.
d) Sie geben mit anderen unpolaren Resten Van-der-Waals-Bindungen.
e) Sie sind hydrophil.
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
a) Alle Aminosäuren enthalten eine NH2-Gruppe.
b) Basische Aminosäuren enthalten zwei NH2-Gruppen aus C-Atomen.
c) Polare Aminosäuren haben hydrophile Reste.
d) Die Reste unpolarer Aminosäuren geben Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
e) Die Reste saurer Aminosäuren verändern ihren Ladungszustand, wenn sich der pH-Wert der
Umgebung ändert.
f) Die Reste saurer Aminosäuren können als negative Ionen vorliegen.
Alanin hat die Formel CH3–CH(NH2)–COOH
Wie verändert sich der Ionenzustand und damit die Wanderungsrichtung des Alanins bei der Elektrophorese, wenn sich der pH-Wert von 3 bis 9 ändert? (Isoelektrischer Punkt pHI = 6).
Lysin hat die Formel: NH2 –CH2–CH2–CH2–CH2 — CH(NH2)–COOH
Wie verändert sich der Ionenzustand und damit die Wanderungsrichtung des Lysins bei der Elektrophorese, wenn sich der pH-Wert von 5 bis 12 ändert? (Isoelektrischer Punkt pHI = 9,7).
Kapitel 14: Kunststoffe
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
14.10
14.11
14.12
46
Warum ist Polyvinylchlorid nicht zur Herstellung von Artikeln geeignet, die thermischen Beanspruchungen
ausgesetzt sind?
Wie kann Polyvinylchlorid von Polyethen unterschieden werden?
Wie können Sie feststellen, welche von drei Plastikproben aus Polystyren, Polyethen oder Polyvinylchlorid ist?
Aus Kohle kann PVC hergestellt werden. Geben Sie die drei Teilvorgänge an, die für diese Umwandlung
erforderlich sind.
Aus Erdöl kann Polypropen hergestellt werden. Geben Sie drei Teilvorgänge an, die für diese Umwandlung erforderlich sind.
Welcher Unterschied im Molekülbau besteht zwischen Plastomeren, Duromeren und Elastomeren?
Welche Unterschiede bestehen bei der Verarbeitung von Plastomeren und Duromeren?
Warum eignen sich Duromere nicht zur Herstellung von Textilfasern?
Was sind Silicone? Wozu werden sie verwendet? Welche Vorteile besitzen sie gegenüber herkömmlichen Kunststoffen?
Methacrylsäuremethylester hat folgende Struktur:
H
CH3
\
/
C = C
/
\
H
COOCH3
a) Zeichnen Sie die Struktur eines Teiles des polymerisierten Moleküls auf.
b) Erklären Sie, warum dieses Polymere ein organisches Glas ergibt.
c) Wie kann man dieses Material verarbeiten?
Naturkautschuk ist ein Polymer aus 2-Methylbutadien.
a) Zeichnen das Monomere auf und das durch Polymerisation daraus entstehende Produkt.
b) Welche chemische Reaktion findet beim Vulkanisieren des Kautschuks statt?
c) Wie heißt vulkanisierter Kautschuk?
d) Wie kann man die Elastizität des Produktes beeinflussen?
Niederdruckpolyethylen ist ein wichtiger Kunststoff.
a) Wie wird er hergestellt?
b) Wie ist er aufgebaut?
c) Wodurch unterscheiden sich seine Eigenschaften von denen des Hochdruckpolyethylens?
d) Verwendung?
e) Umweltverträglichkeit?
14.13
14.14
14.15
14.16
14.17
14.18
14.19
14.20
14.21
14.22
14.23
14.24
Polyesterharze werden in zwei Reaktionsschritten hergestellt.
a) Polykondensation von Ethandiol und cis-Butendisäure. Schreiben Sie diese Reaktion auf. Warum ist
dieses Produkt noch formbar?
b) Härtung zum Polyesterharz. Weiterreaktion mit Styren und Radikalstartern. Schreiben Sie diese Reaktion auf, die zur Vernetzung des Harzes führt.
Suchen Sie für jeden Verwendungszweck ein geeignetes Kunststoffmaterial.
a) Preiswerte Verpackungsfolien
b) Dichtungen für chemische Apparate
c) Bootskörper
d) Lichtschalter
e) Zahnräder
f) Elastische Textilfasern
g) Hydraulikflüssigkeit
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) an.
Sackerln aus Polyethen und Polypropen gelten als umweltfreundlich, weil sie
a) keine chemische Reaktionen eingehen.
b) vom Luftsauerstoff rasch abgebaut werden.
c) von Bodenbakterien zersetzt werden können.
d) bei der Verbrennung keine Gase abgeben.
e) bei der Verbrennung nur Kohlenstoffdioxid und Wasser abgeben.
Kreuzen Sie für jede Verbindung an, ob sie sich zur Herstellung von Elastomeren eignet.
a) H2C=CHCl
b) H2C=CCl–CH2–CH=CH2
d) H2C=CCl–CH2–CH3
c) H2C=CCl–CH2–CH3
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Acetatcellulose an.
a) Sie ist hydrophober als Cellulose.
b) Sie lässt sich verspinnen.
c) Sie ist ein Duroplast.
d) Sie ist durch Esterbindungen verknüpft.
e) Sie enthält Essigsäureester als funktionelle Gruppe.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf Kautschuk, Gummi oder beide zutrifft:
a) Enthält Schwefel.
b) Ist ein Polymerisat von 2-Methylbutadien.
c) Enthält lineare Makromoleküle.
d) Enthält vernetzte Makromoleküle.
e) Enthält Doppelbindungen, die mit Luftsauerstoff reagieren können.
Kreuzen Sie jene Stoffe an, die durch chemische Veränderung von Naturstoffen hergestellt wurden:
a) Baumwolle
b) Polyvinylchlorid
c) Gummi
d) Acetatseide
e) Viskoseseide
f) Nylon
Geben Sie für jeden Kunststoff an, ob es sich dabei um ein Polymerisat oder ein Polykondensat handelt.
a) Polyethen
b) Polyester
c) Polyamid
d) Plexiglas
e) Teflon
Geben Sie für jeden Kunststoff an, ob es sich dabei um ein Elastomer, Plastomer oder Duromer handelt.
a) Gummi
b) Nylon
c) Styropor
d) Phenoplast
e) Aminoplast
f) Buna S
Ordnen Sie jedem Produkt den dazugehörigen Kunststofftyp aus folgender Liste zu:
Polyamid, Polymerisat, Aminoplast, Phenoplast, Polyurethan
a) Styropor .....................
b) Schaumgummi .....................
c) Perlon .....................
d) Ionenaustauscher ..................
Kreuzen Sie die zutreffende(n) Aussage(n) über Plastomere an.
a) Sie bestehen aus nicht vernetzten Makromolekülen.
b) Sie bestehen aus stark vernetzten Makromolekülen.
c) Sie besitzen einen niedrigen Erweichungsbereich.
d) Sie verformen sich beim Erwärmen.
e) Sie entstehen durch Verknüpfung trifunktioneller Monomeren.
Wie groß ist der Massenanteil des Chlors im PVC?
Kapitel 15: Farbstoffe
15.1
15.2
15.3
15.4
Zählen Sie alle Strukturmerkmale auf, die organische Farbstoffmoleküle aufweisen.
a) Ein roter Farbstoff absorbiert Licht der Farbe ......
b) Ein blauer Farbstoff absorbiert Licht der Farbe .....
c) Bei welchem der beiden Farbstoffe liegen die Energiezustände näher beisammen?
d) Warum?
Vergleichen Sie die Formeln von Phenolphthalein bei pH 8 und pH 2. Warum ist die pH-2-Form farblos,
die pH-8-Form gefärbt?
Die meisten Indikatoren besitzen COOH-Gruppen.
a) Welche Reaktion der COOH-Gruppe findet statt, wenn der Indikator alkalisch gemacht wird?
b) Welche Auswirkung hat dies auf die Elektronenverteilung?
c) Wie verändert sich daher die Farbe?
Kapitel 16: Trenn- und Analyseverfahren
16.1
Welche Methode würden Sie zur Untersuchung der genauen Kohlenwasserstoffzusammensetzung eines
Treibstoffes wählen?
47
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
16.8
Warum eignet sich die UV-Spektroskopie besonders gut zur Strukturuntersuchung von Farbstoffen?
Wie kann man durch Kombination zweier Methoden in einem Arbeitsgang die Bestandteile eines Fruchtaromas sowohl voneinander trennen, als auch ihre Struktur bestimmen?
Welche Auskunft gibt ein Peak in einem Gaschromatogramm?
a) seine Lage
b) seine Größe
Welche Auskunft gibt ein Peak in einem IR-Spektrum?
Welche Aussage kann man machen, wenn
a) zwei Substanzen völlig übereinstimmende IR-Spektren haben?
b) zwei Substanzen in wesentlichen Teilen übereinstimmende IR-Spektren aufweisen?
c) zwei Substanzen sehr verschiedene IR-Spektren aufweisen?
Geben Sie jeder Trennmethode die richtige Bezeichnung.
a) Trennung auf Grund unterschiedlicher Siedetemperatur nennt man:
b) Trennung auf Grund unterschiedlicher Löslichkeit in heißen und kalten Lösungsmitteln nennt man:
c) Trennung auf Grund unterschiedlicher Löslichkeit in nicht mischbaren Lösungsmitteln verschiedener
Polarität nennt man:
d) Trennung löslicher Substanzen auf Grund unterschiedlicher Affinität zu Adsorptionsmitteln im
Mikromaßstab nennt man:
e) Trennung verdampfbarer Substanzen auf Grund unterschiedlicher Retention nennt man:
Nennen Sie jenes Analyseverfahren, das Auskunft über die angegebenen Eigenschaften gibt:
a) Auskunft über die Art der funktionellen Gruppen liefert .....
b) Auskunft über die Art der Molekülbereiche mit delokalisierten Elektronen liefert .......
c) Auskunft über Anzahl und Umgebung von H-Atomen in organischen Molekülen liefert ......
d) Auskunft über die dreidimensionale Raumstruktur liefert ........
e) Auskunft über die molekulare Masse und die Molekularstruktur liefert .......
Kapitel 17: Biochemie
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
17.7
17.8
48
Vervollständigen Sie folgende Aussagen über Enzyme.
a) Enzyme gehören zur Stoffklasse der ........
b) Viele Enzyme benötigen zu ihrer Funktion zusätzlich ........
c) Enzyme wirken als Katalysatoren, weil ........
d) Man nennt sie substratspezifisch, weil ..........
e) Man nennt sie reaktionsspezifisch, weil .........
f) Ihre Namen werden durch die Endsilbe ....... gekennzeichnet.
a) Was ist das aktive Zentrum eines Enzyms?
b) Nennen Sie die drei wichtigsten Funktionen des aktiven Zentrums.
a) Was ist ADP und ATP?
b) Welche Rolle spielen diese Moleküle im Organismus?
c) Nennen Sie Stoffwechselreaktionen, bei denen aus ADP ATP gebildet wird.
d) Nennen Sie Stoffwechselreaktionen, bei denen aus ATP ADP gebildet wird.
a) Was ist NAD+ und NADH?
b) Welche Rolle spielen diese Moleküle im Organismus?
c) Nennen Sie Stoffwechselreaktionen, bei denen aus NAD NADH gebildet wird.
d) Welche Rolle spielt NADH in der Atmungskette?
e) Welche Rolle spielt NADH bei der Milchsäurebildung im arbeitenden Muskel?
a) Was ist aktivierte Essigsäure?
b) Welche Rolle spielen diese Moleküle im Organismus?
c) Nennen Sie Reaktionen, bei denen aktivierte Essigsäure gebildet wird:
d) Skizzieren Sie überblicksweise die Vorgänge der Umwandlung von aktivierter Essigsäure zu CO2
und H2O in den Mitochondrien.
e) Welche Rolle spielt aktivierte Essigsäure beim Aufbau von Fettpolstern?
a) Wie wird im arbeitenden Muskel Milchsäure gebildet?
b) Warum ist die Milchsäurebildung wichtig zur ATP-Versorgung des arbeitenden Muskels?
Aktivierte Essigsäure, Brenztraubensäure, Kohlenstoffdioxid, Glucose, und Stärke sind Ausgangs-,
Zwischen- und Endprodukte des wichtigsten Energie liefernden Stoffwechselweges.
a) Schreiben Sie neben jede Verbindung die Anzahl der C-Atome an, aus der sie besteht.
b) Skizzieren Sie den Ablauf dieses Stoffwechselweges unter Berücksichtigung der angeführten Stoffe.
Geben Sie den Ort an, wo der jeweilige Vorgang stattfindet.
c) Wie wird die bei diesem Abbau frei werdende Energie biologisch verwertet?
Die Reaktion der Glucose C6H12O6 mit markiertem Sauerstoff (O2*) führt beim Stoffwechsel und bei der
Verbrennung zu unterschiedlichen Ergebnissen:
Stoffwechsel:
C6H12O6 + 6 O2* → 6 CO2 + 6 H2O*
Verbrennung:
C6H12O6 + 6 O2* → 6 CO2* + 6 H2O
Wie kann man diesen Befund auf Grund der Reaktionsmechanismen erklären?
17.9
17.10
17.11
17.12
17.13
17.14
17.15
17.16
17.17
17.18
17.19
17.20
Ein Schlüsselbegriff der Molekularbiologie ist „Basenkomplementarität“.
a) Was versteht man darunter?
b) Welche Rolle spielt sie bei der Informationsweitergabe auf molekularer Ebene?
Warum benötigen Lebewesen nur einen Mechanismus zur genabhängigen Proteinsynthese, nicht aber
zusätzliche für Fette, Kohlenhydrate und alle anderen körpereigenen Stoffe?
Heute ist es einfacher, die DNA-Sequenz zu bestimmen, als die Aminosäuresequenz in Proteinen. Welches Protein wird von folgendem DNA-Stück codiert? Verwenden Sie die Tabelle mit dem genetischen
Code und die Tabelle mit den Aminosäuren! (Beachten Sie Tripletts, Anfangs- und Stoppcodons!)
– GGAAUGUUUCAUGGCAACAGAGGUGCUGCGUAAUUC –
Setzen Sie den Namen oder die Abkürzung für das Überträgermolekül ein, das am angegebenen Vorgang beteiligt ist.
a) Stoffwechselenergie in Form energiereicher Phosphatgruppen überträgt ...
b) Den Atmungssauerstoff transportiert ...
c) Bei Dehydrierungsreaktionen frei werdende H-Atome samt ihren Stoffwechselenergien übertragen
........ und ...
d) Essigsäuremoleküle in energiereicher Form überträgt ...
Geben Sie für jeden Vorgang an, ob er ATP verbraucht oder ATP erzeugt.
a) Abbau der Nährstoffe
b) Photosynthese
c) Muskelarbeit
d) Aufbau der Fettpolster
e) Proteinsynthese
f) Aufrechterhaltung der Konzentrationsunterschiede im Organismus.
Geben Sie an, ob die Basen nur in DNA, nur in RNA oder in beiden vorkommen.
a) Adenin
b) Cytosin
c) Guanin
d) Thymin
e) Uracil
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf die Boten-RNA oder auf die DNA zutrifft.
a) Bildet einsträngige Moleküle.
b) Bildet doppelsträngige Moleküle.
c) Enthält die Basen AUGC.
d) Enthält die Basen ATGC
e) Befindet sich nur im Zellkern.
f) Kann vom Zellkern ins Zellplasma gelangen.
g) Wird bei der Replikation gebildet.
h) Wird bei der Transskription gebildet.
Geben Sie für jede Aussage an, ob sie auf die Boten-RNA oder die Überträger-RNA zutrifft.
a) Wird am Genabschnitt der DNA komplementär gebildet.
b) Bildet die Matrize für die Ribosomen.
c) Enthält den Bauplan für ein Protein.
d) Bindet codonspezifisch je eine Aminosäure.
e) Bringt bauplanabhängig die richtigen Aminosäuren zum Ribosom.
Ordnen Sie den molekularbiologischen Vorgängen den entsprechenden Fachausdruck aus folgender
Liste zu: Translation, Transskription, Mutation, Replikation, Evolution.
a) DNA abhängige DNA-Synthese: .............. b) DNA abhängige RNA-Synthese: ..............
c) RNA abhängige Proteinsynthese: ...........
Vervollständigen Sie folgende Sätze durch den zutreffenden Begriff aus folgender Liste:
Chromosom, Gen, Genom, Codon.
a) Die Gesamt-DNA bildet das .............
b) Der DNA-Abschnitt , der einem Protein entspricht, heißt ......
c) Der RNA-Abschnitt, der einer Aminosäure entspricht, heißt ....
Im genetischen Code entsprechen (Bezeichnen Sie die richtige Aussage):
a) drei DNA-Basen einer Aminosäure.
b) drei Aminosäuren einer RNA-Base.
c) drei RNA-Basen einer Aminosäure.
d) drei DNA-Basen drei RNA-Basen.
Der genetische Code ermöglicht (Bezeichnen Sie die richtige Aussage)
a) eine Zuordnung der Aminosäuresequenz eines Proteins und der Basensequenz der entsprechenden
Boten-RNA.
b) eine Zuordnung der Basensequenz des Genabschnittes auf der DNA und der Basensequenz der entsprechenden Boten-RNA.
c) eine Zuordnung der Aminosäuresequenz eines Proteins und der Basensequenz der entsprechenden
Überträger-RNA.
d) eine Zuordnung eines Computerprogramms und der Aminosäure-Sequenz eines Proteins.
Lösungen
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
In C6H6 wird ein H-Atom gegen ein Br-Atom ausgetauscht.
a) Substitution b) Addition c) Elimination
a) Addition b) Substitution c) Elimination
Substitution: Ein H oder eine funktionelle Gruppe werden durch eine andere ersetzt. Der Bindungstyp
ändert sich nicht. Aus zwei Molekülen entstehen wieder zwei Moleküle.
Addition: Ein kleines Molekül wird in zwei Portionen an den benachbarten Atomen einer Mehrfachbindung
angelegt. Aus ungesättigten Verbindungen entstehen gesättigte. Aus zwei Molekülen entsteht ein neues
Molekül.
a) Addition b) Substitution c) Substitution d) Elimination e) Addition
49
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.13
a) 0,399 g C; 0,066 g H; 0,535 g O b) C : H : O = 1 : 2 : 1
d) 180 u ⇒ C6H12O6
c) C1H2O1
Bei der Elimination werden von benachbarten C-Atomen die Bestandteile für ein kleines Molekül abgespalten. In CH3OH gibt es keine benachbarten C-Atome.
Jener Teil eines organischen Moleküls, der an einer chemischen Reaktion teilnimmt.
1. Quantitative + qualitative Analyse ⇒ Verhältnisformel
2. Bestimmung der Molekularmasse ⇒ Summenformel
3. Physikalisch-chemische Strukturermittlung ⇒ Angabe der Verknüpfung der Atome ⇒ Strukturformel
4. Gezielte Synthese bestätigt die nach 1. – 3. aufgestellte Strukturformel.
a) C3H7 b) Siehe Buch
1.11
c) und d)
1.12
b) und d)
a) Elimination b) Addition c) Substitution d) Kondensation
2.1
Enthalten nur C- und H-Atome (CnH2n+2); nur Einfachbindungen, keine funktionellen Gruppen
2.2
C4H10 + 6½ O2 → 4 CO2 + 5 H2O
2.3
2.4
C8H18 + 17½ O2 → 8 CO2 + 9 H2O; 392 L O2
Atombindung: Zusammenhalt von Atomen durch gemeinsame bindende Elektronenpaare.
Ionenbindung: Vollständige Elektronenübertragung von einem Metall auf ein Nichtmetall. Die dabei gebildeten positiven bzw. negativen Ionen halten durch starke elektrostatische Kräfte zusammen.
Siehe Buch
2.6 Ein Alkan, dem ein H fehlt. C2H5–
2.7 a) Heptan b) C7H16
a) Bei der Verbrennung entstehen in einer stark exothermen Reaktion aus den unpolaren Alkanen das
stark polare CO2 und H2O.
b) Alkane liefern das C-Gerüst für andere Verbindungen. Durch Substitutionsreaktionen können andere
funktionelle Gruppen eingebaut werden.
Zunehmende Stärke der Van-der-Waals-Kräfte.
Pentan, 2-Methylbutan, 2,2-Dimethylpropan (tiefste Siedetemperatur, da am stärksten verzweigt, kleinste Oberfläche, geringste Van-der-Waals-Kräfte)
CH3–CH(CH3) –C(CH3)(C2H5) –CH2–CH2–CH3
Van-der-Waals-Kräfte; unpolare Stoffe lösen sich in unpolaren Lösungsmitteln.
Cycloalkane sind zu Ringen geschlossene Alkane. Cyclopentan und Cyclohexan sind spannungsfrei,
daher am stabilsten. Cyclopropan und Cyclobutan: Ringspannung.
2.5
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.28
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Bei Zimmertemperatur reicht die Bewegungsenergie von Cl2 und C3H8 nicht aus, die bestehenden Bindungen zu spalten. Belichten liefert die Aktivierungsenergie für die Bildung von zwei Chlor-Radikalen, die
die Kettenreaktion starten.
a) und c)
2.17 a) b) g)
2.18 a)
2.19 a) d) e)
a) d) e)
2.21 Zu streichen sind: polare.... starke... höhere..... ab.
a) d) e)
2.23 a) b) c) g)
Leichter, da seine Moleküle eine geringere Masse haben als N2 oder O2.
a) zwei b) 1-Brompropan und 2-Brompropan c) ca. 3-mal so viel 1-Brompropan wie
2-Brompropan, da die endständigen C-Atome 3-mal so viele H-Atome besitzen wie das mittlere C-Atom.
d) vier
e) 1,1-; 1,2-; 1,3-; 2,2-Dibrompropan
2,2,3,3-Tetramethylbutan. Durch die annähernde Kugelform wirken die geringsten Van-der-Waals-Kräfte.
3.1
3.2
a) Hydrierung b) Dehydrierung c) Ni- oder Pt-Katalysator, H2, niedrige Temperatur d) hohe Temperatur
Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen
3.3
3.4
CH2=CH-CH3 + Br2 → CH2Br-CHBr-CH3; die rotbraune Farbe von Br2 verschwindet.
Gemeinsam: bestehen aus C und H;
3
Unterschied: Ethan: Einfachbindung (daher 6 H), sp -Hybridisierung, freie Drehbarkeit der C-C-Bindung.
2
Ethen: Doppelbindung (nur 4 H), sp -Hybridisierung; keine freie Drehbarkeit der C=C-Bindung.
Entfärben von Br2-Wasser.
Ethan: abgeschirmte C-Atome, große Elektronendichte, daher reaktionsträge.
Ethen: große Elektronendichte, daher leicht durch positive Teilchen (Elektrophile) anzugreifen.
Additionsreaktion: das addierte Molekül unterscheidet sich vom Alken; das gebildete Molekül ist nicht
wesentlich größer als das Alken.
Polymerisationsreaktion: viele gleichartige Alkenmoleküle addieren sich; es entstehen Makromoleküle,
die wesentlich größer sind als die Moleküle der Ausgangsstoffe.
2.14
2.15
2.16
2.20
2.22
2.24
2.25
3.5
3.6
3.7
50
3.8
3.10
3.11
3.12
3.13
H
Cl
3.9
H
H
\
/
\
/
C = C
C = C
/
\
/
\
Cl
CH3
CH3
CH3
Chemische Reaktionen erfolgen bevorzugt an der Doppelbindung, weil sie reaktiver ist als C–C und C–H.
CH4, C2H4 (oder C2H2, C3H8)
Hydrierungsreaktion: Addition von H2 an Mehrfachbindungen.
Anwendungen: Margarineherstellung, Benzinproduktion aus Kohle, ...
In den tetraederförmig angeordneten C-C-Molekülanteilen sind die C-Atome abgeschirmt. Die eben gebauten C=C-Molekülanteile haben oberhalb und unterhalb der C=C-Achse eine gut zugängliche Elektronenwolke.
3.14
H–C≡C–H + H2 → H2C=CH2; + H2 → CH3–CH3
3.15
3.16
3.17
CaC2 → C2H2; + H2 → C2H4; + HCl
→ CH3–CH2Cl
Calciumcarbid-Methode siehe Buch, Addition von HCl, Polymerisation.
Hexan, Ethan, Methan und Propan sind gesättigte Kohlenwasserstoffe ohne funktionelle Gruppe. Sie
verhalten sich chemisch sehr ähnlich.
Propan, Propen und Propin besitzen alle 3 C-Atome, doch unterscheiden sie sich grundlegend in den
chemischen Eigenschaften. Propen besitzt als funktionelle Gruppe C=C, Propin besitzt als funktionelle
Gruppe C≡C.
Calciumcarbid-Methode
Ethin ist sehr explosiv und daher schwierig zu verarbeiten. Ethen steht aus petrochemischen Prozessen
in großen Mengen zur Verfügung.
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.26
3.28
3.30
3.31
3.33
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
A: C≡C B: C=C–C=C oder C–C–C≡C oder C–C≡C–C
A: C=C–C–C–C oder C–C=C–C–C B: Cyclopentan
a) CH3–C(CH3)=CH–CH3 b) CH3–CBr(CH3)CH2–CH3 (mehr) + CH3–CH(CH3)–CHBr–CH3
c) Regel von Markownikoff
b) d)
3.24 a) b) e)
3.25 b) c) e)
Vinylchlorid, Polymerisations-, Polyvinylchlorid
3.27
a) b) c)
a) g+u b) u c) g d) u e) u f) g
3.29
b)
a) Ethen b) Ethin c) Ethen d) Ethin e) Ethen f) Ethin
a) d)
3.32
c) d) e)
a) Propan
b) 2-Brom-2-methylpropan c) 1,2-Dichloroctan
„Aromatisch“ werden alle Substanzen genannt, die Benzen oder ein Molekül mit gleichem Bindungstyp
als Strukturelement enthalten.
Bei unterschiedlichen Bindungslängen, etwa durch abwechselnde Doppel- und Einfachbindungen, müsse
es zwei 1,2-Dibrombenzen-Isomere geben, je nachdem, ob die Br-Atome durch eine kürzere (C=C) oder
längere (C—C) Bindung voneinander getrennt sind.
Es entsteht Brombenzen. Der aromatische Zustand des Benzenringes bleibt erhalten, ein H-Atom wurde
gegen ein Br-Atom ausgetauscht.
Man misst die Reaktionswärme der Hydrierung von Cyclohexen. Diesen Betrag multipliziert man mit 3.
Das wäre der Betrag der Hydrierung für Cyclohexatrien. Man misst die Reaktionswärme der Hydrierung
von Benzen zu Cyclohexan und aus der Differenz des gemessenen und berechneten Betrages erhält
man die Mesomerieenergie.
Bei Additionsreaktionen würde das ideale delokalisierte Elektronensystem des Benzenringes beeinträchtigt werden; bei Substitutionsreaktionen bleibt es erhalten.
Eine positive (elektrophil!)
4.7 Siehe Buch
4.8 Siehe Buch
Aromatische Verbindungen, siehe Buch
Benzenringe mit „gemeinsamen Kanten“.
Aromatische Ringsysteme, die außer C-Atomen noch Schwefel-, Stickstoff- oder Sauerstoffatome enthalten.
Elektronen, die zu mehr als zwei Atomen zugerechnet werden können.
Elektrophile Additionen an aromatische Verbindungen, die durch AlCl3 katalysiert werden.
Herstellung von Anilin und Farbstoffen.
Benzen ist sehr gesundheitsschädlich. Toluol kann im Körper in ungefährliche Stoffwechselprodukte
umgewandelt werden.
d)
4.17
d)
4.18
d)
4.19
b)
51
4.20
4.21
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.8
5.9
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
5.19
5.20
5.21
5.22
5.23
5.24
5.29
5.30
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.9
6.10
6.11
6.12
6.15
52
a) nicht kond. / heter.
b) kond. / heteroarom.
d) kond. / aromat.
e) nicht kond. / aromat.
b) c) e)
4.22 a) b) e)
c) nicht kond. / heteroarom.
f) kond. /aromat.
Rotary-Verfahren, Pumpen, Gaslift, Zwischenlager.
a) und b) siehe Buch, c) Energieträger
Rohbenzin, Kerosin, Gasöl, Schmieröl, Rückstände …
Im Rohöl befinden sich viele langkettige Moleküle, die sich nicht als Treibstoffe für Verbrennungsmotoren
eignen. Cracken liefert dem Verbraucher angepasste Produkte.
Gewinnung von reaktionsfähigen Alkenen (Ethen, Propen)
Doppelbindungen addieren Br2.
5.7 Reaktion mit Bromwasser.
Vakuumdestillation, Cracken, Reformen
Vakuumdestillation
5.10 Keine vorgegebene Antwort
Isomerisierung: Umwandlung von unverzweigten in verzweigte Alkane; verbesserte Treibstoffqualität für
Ottomotoren.
Cyclisierung: Ringschluss und Aromatisierung offenkettiger Alkane: Herstellung von Aromaten und Cycloalkanen für die chemische Synthese.
Sein Klopfverhalten im Motor entspricht einem Testgemisch aus 92 % Isooctan und 8 % n-Heptan.
Weil die Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen stärker sind als die Bindungskräfte im Molekül.
„Kohlevergasung“: 1. Schritt: Herstellung von Synthesegas aus Kohle- oder Koks.
2. Schritt: Umwandlung des Synthesegases in Kohlenwasserstoffe gewünschter Kettenlänge.
„Kohleverflüssigung“: Steinkohlenteer + pulverisierte Steinkohle werden katalytisch mit H2 angereichert.
Das dabei entstehende Kohlenwasserstoffgemisch wird wie Rohöl aufgearbeitet.
Steirisches Kohlerevier (Köflach ...)
a) + b) Kohle enthält sehr viel Kohlenstoff, nur wenig H, O, N usw., sie besitzt daher Grafitstruktur (aromatische Ringe), daher fest. Erdöl: mehr Wasserstoff als Kohlenstoff ⇒ Alkanstrukturen, daher flüssig.
c) Kohle muss umgeschaufelt werden, Erdöl fließt und kann gepumpt werden.
a) Benzin, Kerosin b) Schmieröl c) Benzin, Alkene d) Aromaten e) Benzin (Alkene) f) Aromaten
e) Cracken
Die C-C-Bindungen sind schwächer (Band 1, S. 47)
a) Benzin – Ottomotor b) Dieselöl – Dieselmotor c) Heizöl leicht – Heizung d) Heizöl schwer – kalorische Kraftwerke e) CO2, H2O f) CO, SO2, NOx; Treibhauseffekt
a) Ottomotor
b) Dieselmotor
c) Dieselmotor
d) Dieselmotor
e) Ottomotor
f) beide
g) Ottomotor
h) Dieselmotor
i) beide
j) Dieselmotor
a) Kohlenstoffmonoxid (CO) b) Schwefeldioxid (SO2) c) Stickoxid (NOx)
d) e)
5.25 c) e)
5.26 c)
5.27 b) c) d)
5.28 a)
a) Steinkohle b) Erdöl, Steinkohle c) Erdgas, Erdöl, Steinkohle d) Erdöl, Steinkohle
e) Erdöl f) Steinkohle g) Steinkohle
c) d) g) h)
5.31 Weil Benzin auf Wasser schwimmt.
Siehe Buch
Durch die große Anzahl nucleophiler Reaktionspartner können aus Halogenalkanen eine Fülle verschiedenartiger Produkte hergestellt werden.
Propen + HBr; b) 2-Propanol + NaBr; c) Propan + Br2 (Belichten)
Werden von Mikroorganismen nicht abgebaut, beim Verbrennen entstehen Halogenwasserstoffe, Dioxin
usw., gelangen unverändert in die Stratosphäre und führen zum Zerfall von Ozon, gelangen ins Grundwasser und kontaminieren es usw.
Dichlordiphenyltrichlorethan; Anreicherung in der Nahrungskette (vor allem im Fettgewebe, Muttermilch),
Störung biologischer Gleichgewichte; Nutzen: sehr gute Malariabekämpfung.
a) Radikalreaktion; Gemisch von Monobrom-, Dibrom- usw. Hexanen.
b) Brombenzen; elektrophile Substitution
c) elektrophile Addition; 3,4-Dibromhexan
6.8 Propen; Eliminationsreaktion
a) Cl2 + AlCl3 b) Cl2 + UV-Licht
1-Brombutan ergibt mit verdünnter NaOH 1-Butanol, mit konz. NaOH erhitzen ergibt 1-Buten.
SN-Reaktion: OH greift positiv polarisiertes C-Atom an, es wirkt als Nucleophil.
+
E-Reaktion: OH wirkt als Base und entfernt ein H aus dem Halogenalkan.
Iod ist leichter polarisierbar als Chlor. Es wird daher durch ein nucleophiles Teilchen leichter verdrängt.
+
b) d)
6.13 Nucleophile Substitution, Elimination
6.14 H CH4
a) Hexachlorcyclohexan b) Cyclohexen c) Chlorbenzen
–
6.16
a) Addition von HCl an Alkene gibt ...
c) kein Fehler
7.1
7.2
Alkohole, Ether
Weil das einfachste Atom, das Ethen, bereits 2 C-Atome enthält.
7.4
7.5
7.6
7.8
7.43
a) R–OH + B → R–O + BH
b) schwächere Säure
c) stärkere Base
Vier: 1- und 2-Butanol sowie 2-Methyl-1-propanol und 2-Methyl-2-propanol.
Das Phenolat-Ion ist durch Mesomerie stabilisiert.
b) Glycerol
a) CH2(OH)–CH(OH)–CH2(OH)
c) Viele H-Brücken, daher gut wasserlöslich, hohe Siedetemperatur, ölig
d) Bestandteil von Salben, Druckfarben usw.
e) aus Fett (Verseifung)
Dimethylether: CH3–O–CH3
2 Mol Methanol pro Mol H2SO4; Reaktionstemperatur unter 100 ºC.
C2H5–O–C2H5, Trennung von polaren und unpolaren Substanzen durch Ausethern.
Man schüttelt das mit Diethylether versetzte Gemisch in einem Scheidetrichter durch und wartet, bis sich
die etherische und die wässrige Schicht (Phase) voneinander trennen.
Alle Alkohole besitzen einen hydrophoben Alkylanteil, der sich in unpolaren Lösungsmitteln löst. Der
hydrophile Anteil der OH-Gruppe im Alkoholmolekül wird mit steigender Kettenlänge des Alkylanteils geringer und reicht ab einer bestimmten Kettenlänge nicht mehr aus, um vollständige Wasserlöslichkeit zu
erreichen.
Diese Alkohole sind oberflächenaktiv: hydrophile OH-Gruppen bilden Wasserstoffbrücken an der H2OOberfläche. Alkylgruppen halten durch Van-der-Waals-Kräfte zusammen.
C2H5OH, Ethanol ist ein Lösungsvermittler: Ein hydrophobes, unpolares Molekül kann sich durch Vander-Waals-Kräfte an das Alkoholmolekül binden, die OH-Gruppe stellt die Wasserstoffbrücke zu den
Wassermolekülen her. Verwendung: in der Pharmazie und Lebensmitteltechnik, für Pflanzenextrakte
100 mL 2,5 mL
Der Alkylanteil der Alkohole kann mit anderen Alkylgruppen Van-der-Waals-Bindungen eingehen. (Löslichkeit von unpolaren Substanzen in Alkohol). Die Hydroxylgruppe kann mit anderen polaren Gruppen
Wasserstoffbrücken bilden (Löslichkeit von polaren Substanzen in Alkohol).
In NaOH liegt OH als Ion vor. Dieses ist eine sehr starke Base. In CH3OH ist die OH-Gruppe jedoch
durch eine Atombindung gebunden.
Siehe Buch.
Am C-Atom, das die OH-Gruppe trägt, ist kein H-Atom vorhanden, das entfernt werden kann.
Zwischenprodukte des Energiestoffwechsels, Verknüpfungsprinzip der DNA-Bausteine.
Ester
b) e) f)
7.23 a) b) c) d)
7.24 c) e)
7.25 c)
a) prim. b) sek. c) sek. d) tert.
7.27 a) b) c) d)
7.28 a)
7.29 b) c) d) e)
a) anaerob b) beide c) weder noch d) beide e) aerob f) aerob
b)
7.32 b)
7.33 a)
7.34 d) e) f)
a) OH-Gruppe
b) Endung -ol
c) Diese Gruppe trägt zum hydrophilen Charakter der Alkohole bei, weil sie polar ist.
d) Deshalb lösen sich kurzkettige Alkohole vollständig in Wasser.
a) Alkene b) Derivate der Alkane
b) CH2(OH)–CH2(OH)
c) CH3–CH2–O–CH2–CH3 d) HSO3–O–CH2–CH3
a) CH3CH2OH
a) 100 % Ethanol
b) 96 % Ethanol (4 % Wasser)
c) vergällter Ethanol
d) aus Biomasse gewonnener Ethanol
Alkohole sind schwache Säuren. Sie reagieren daher mit starken Basen unter Bildung von negativ geladenen Alkoholat-Ionen. Diese sind selbst starke Basen.
Wenn Alkohol mit starken Basen reagiert, entsteht ein Alkoholat-Ion. Es trägt eine negative Ladung. Es
ist ein gutes Nucleophil.
Wenn Alkohol mit starken Säuren reagiert, entsteht ein Oxonium-Ion. Es trägt eine positive Ladung. Es
erleichtert die Abspaltung von Wasser.
Der Ether besitzt keine OH-Gruppen, daher sind keine Wasserstoffbrückenbindungen zu den Wassermolekülen möglich.
Dimethylether, Diethylether, Ethylmethylether
8.1
8.2
Enthalten eine C=O-Gruppe; Beispiele: Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren
Alkanole = Alkohole R–OH Alkanale = Aldehyde R–CHO Alkanone = Ketone R2C=O
8.3
CH3CH2CH2OH → CH3CH2CHO + <2 H>
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
7.14
7.15
7.16
7.17
7.18
7.19
7.20
7.21
7.22
7.26
7.30
7.31
7.35
7.36
7.37
7.38
7.39
7.40
7.41
7.42
–
b) ... durch nucleophile Cl -Ionen gibt ...
d) ... in Anwesenheit von Chlor gibt Hexachlorcyclohexan.
7.3 Fraktionierte Destillation
+
53
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.11
8.12
8.13
8.14
9.1
Nur im Fall der endständigen OH-Gruppe bleibt nach der Bildung der C=O-Gruppe am selben C-Atom
noch ein H-Atom übrig.
a) –I, 0, +I b) +I, +II
Desinfektionsmittel, Konservierung biologischer Präparate, Grundstoff zur Erzeugung von Kunstharzen
+
a) Aldehyde reduzieren Ag zu metallischem Ag (Tollens), Ketone nicht.
b) Aldehyde reduzieren blaue Cu(II)-Komplexe zu braunem Cu(I)-oxid, Ketone nicht (Fehling).
Die Aldehyde werden zu Carbonsäuren oxidiert. Dies ist bei Ketonen nicht möglich.
Oxidation von Ethanol
8.9 a)
8.10 a) e)
a) PVC
b) Phenolform.
c) Phenolform . d) PVC e) PVC
a) Aceton b) Acetaldehyd c) beide d) Acetaldehyd e) Acetaldehyd f) Aceton g) beide
Aldehyde haben höhere Siedetemperaturen als Kohlenwasserstoffe, da ihre Moleküle Dipole sind, doch
niedrigere Siedetemp. als Alkohole, da sich keine Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden können.
Ja, da es nur eine mögliche Position der C=O-Bindung gibt (sonst wäre es kein Keton).
9.2
9.4
Bei der Reaktion der Essigsäure mit Wasser entstehen durch Mesomerie stabilisierte Acetat-Ionen, die
Ethanolat-Ionen sind nicht stabilisiert; Ethanol dissoziiert daher in Wasser nicht, Essigsäure schon.
Siehe Buch
9.3 a) Ameisen b) HCOOH
Siehe Buch
9.5 Siehe Buch
9.6
C17H35COOH + NaOH → C17H35COO Na (Natriumstearat) + H2O
9.7
9.8
9.9
9.21
C3H7COOH + C2H5OH → C3H7COOC2H5 (Butansäureethylester) + H2O
Elektronenanziehende Gruppen; z. B.: Cl, Br, F
Durch die anziehende Wirkung auf die Bindungselektronen der O-H-Bindung wird die Abspaltung eines
+
H -Ions erleichtert.
Im Organismus liegt die Oxalsäure als Calciumoxalat vor. Dieses ist schwer löslich und verstopft die
Nierenkanälchen.
Ihr räumlicher Aufbau muss asymmetrisch sein.
Ein C-Atom, das mit vier verschiedenen Atomen oder Atomgruppen verbunden ist.
a) Kp, Fp, Farbe, Löslichkeit
b) Drehung der Ebene des polarisierten Lichtes.
2-Butanol
9.15 e)
9.16 a) b) c)
9.17 d)
9.18 a) b) c) d)
9.19 c) e)
a) Salpetersäureester des Glycerols sind Sprengstoffe.
b) Schwefelsäureester der langkettigen Fettsäuren sind Waschmittel.
c) Ester kurzkettiger Carbonsäuren und kurzkettiger Alkohole sind Aromastoffe.
d) Ester langkettiger Carbonsäuren und langkettiger Alkohole sind Wachse.
e) Ester des Glycerols und langkettiger Fettsäuren sind Fette.
a) Neutralisation b) Veresterung c) Veresterung d) Neutralisation
9.22
9.23
9.25
b) Kondensation, → CH3COOCH3 + H2O
a) Neutralisation, → CH3COO-Na+ + H2O
a) c) f) g)
9.24
a) c) e) f)
a) nicht aktiv
b) CH3–C*HBr–COOH
c) nicht aktiv
d) CH3–C*H(C2H5)–CH2–COOH
9.26
9.28
9.30
9.31
3-Methyl-2-propen + H2 → 3-Methylpropan
a) Ether b) Ester c) Keton d) Carbonsäure e) Aldehyd
Weil die wesentlich größeren Moleküle nicht verdampfen.
Nein, da zwei Atomgruppen gleich sind.
10.1
Essenzielle Fettsäuren: mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure
...; sie können vom Organismus nicht synthetisiert werden.
Tributyrylglycerol
Die zu trennenden Stoffe müssen gasförmig sein oder durch Erhitzen unzersetzt in den gasförmigen
Zustand gebracht werden können. Prinzip siehe Buch.
Fett: Ester des Glycerols mit Fettsäuren, wasserunlöslich, Gewinnung aus Pflanzen und Tieren durch
Ausschmelzen, Auspressen oder Extraktion, Verwendung: Lebensmittel oder nachwachsender Rohstoff.
Fettsäuren: unverzweigte Carbonsäuren, Salze sind oberflächenaktiv, Gewinnung durch Verseifung von
Fetten, Verwendung als Wachsersatz, Salze als Seifen.
a) Die ungesättigten Fettsäuren liegen in der cis-Form vor und verhindern die Bildung von ordnenden
Van-der-Waals-Kräften zwischen den Alkylresten der Fette.
b) An den Doppelbindungen finden Autoxidationsreaktionen durch Sauerstoffradikale statt, die beim
Belichten entstehen.
c) Trocknende Öle enthalten viele Doppelbindungen und polymerisieren. Es entstehen vernetzte
Riesenmoleküle (fest).
Das Speiseöl enthält ungesättigte Fettsäuren.
9.10
9.11
9.12
9.13
9.14
9.20
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
54
–
+
9.27 c)
9.29 Ameisensäuremethylester
10.7
10.8
10.9
10.10
10.11
10.14
10.15
11.1
11.2
11.3
Mineralöle sind Alkane, fette Öle sind Ester.
a) Bei 20 ºC flüssig: großer Anteil an ungesättigten Fettsäuren und / oder großer Anteil an Fettsäuren mit
wenig C-Atomen (Olivenöl, Sonnenblumenöl, Maiskeimöl).
b) Bei 20 ºC fest: Kokosfett, Rindstalg, Schweineschmalz.
b)
a) beide
b) Margarine c) Margarine
d) beide e) Butter f) Butter
e)
10.12 a) d) e)
10.13 b) d) e)
a) C17H33COOH enthält eine Doppelbindung und heißt Ölsäure.
b) C17H35COOH enthält keine Doppelbindungen und heißt Stearinsäure.
c) C17H31COOH enthält zwei Doppelbindungen und heißt Linolsäure.
e)
10.16 Ja, wenn es zumindest zwei verschiedene Fettsäuren enthält.
11.4
11.5
11.6
11.8
11.9
11.11
Na- und K-Seifen langkettiger Fettsäuren
Kochen von Fett mit Natronlauge (NaOH)
Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers, elektrische Aufladung der Schmutzpartikel, Emulgierwirkung
Bildung unlöslicher Kalkseifen.
Salze starker Basen und schwacher Säuren reagieren basisch.
c) e)
11.7 a) c) f)
a) hydrophob b) hydrophob c) hydrophob d) beides e) beides f) hydrophil
a)
11.10
Siehe Buch
a) Wasser b) Tenside c) Enzyme d) Perborate
12.1
12.4
Sie enthält eine Aldehydgruppe.
12.2 eine C=O-Gruppe, fünf OH–Gruppen
Zweifachzucker, entstanden durch Wasserabspaltung
12.5
Maltose ist ein Disaccharid aus zwei Glucosemolekülen, die (α-1,4)-glykosidisch verknüpft sind.
Saccharose ist ein Disaccharid aus Glucose und Fructose (α-1,2). Maltose ist ein Stärkeabbauprodukt.
Saccharose ist der Rohr- oder Rübenzucker.
Alle Organismen können durch den Abbau von Glucose Stoffwechselenergie gewinnen.
Ringschluss durch Reaktion der Aldehydgruppe an C1 mit OH- an C5 führt zur Bildung eines sechsgliedrigen Ringes. Die Geometrie entspricht dem Cyclohexan.
Siehe Beantwortung der Frage 13.
Spaltung in Monosaccharide unter Aufnahme von einem Wassermolekül pro glycosidischer Bindung.
Eine Verknüpfung von Zuckermolekülen durch –O–. Kondensation von Kohlenhydraten.
Einfach-, Doppel- und Mehrfachzucker
Abbau von Cellulose durch Darmbakterien zu Glucose versorgt pflanzenfressende Säugetiere mit Stoffwechselenergie. Abbau von Cellulose durch Bodenbakterien ist die Grundlage der Humusbildung.
Reduzierende Zucker besitzen am C1 eine OH-Gruppe, die nicht durch eine glykosidische Bindung
blockiert ist. Es besteht daher ein Gleichgewicht mit der offenkettigen Aldehydform, die Fehling-Reagenz
reduzieren kann. In nichtreduzierenden Zuckern ist das C1-Atom an der glykosidischen Bindung beteiligt.
Fructose: Ketohexose-Struktur: Sechs C-Atome, fünf –OH-Gruppen, die C=O-Gruppe am 2. C-Atom;
Ringschluss: fünfgliedriger Ring.
Viele hydrophile OH-Gruppen im Molekül.
12.6
12.7
12.8
12.9
12.10
12.11
12.12
12.13
12.14
12.15
12.16
12.17
12.18
12.19
12.20
12.21
12.23
12.3 180 g
a) α-Glucose: OH-Gruppe an C1 senkrecht zur Ringebene; β-Glucose: OH-Gruppe an C1 liegt nach
außen in der Ringebene.
b) α-Glucose wird im Energiestoffwechsel, β-Glucose im Baustoffwechsel (Pflanzenzellwände)
verwendet.
Siehe Buch
Entspricht in seinem Aufbau dem Amylopektin, ist jedoch stärker verzweigt und hat eine höhere durchschnittliche Molekularmasse. Speicherkohlenhydrat der Tiere.
Siehe Buch
a) Holz zerkleinern, mit z. B. Mg(HSO3)2 das Lignin herauslösen, Cellulose abschöpfen und reinigen.
b) Umsetzung von Cellulose mit Essigsäure ergibt Acetatcellulose.
c) Acetatcellulose in Aceton lösen und nass verspinnen.
d) f)
12.22
c) f) g)
Fructose ist eine Ketohexose. Sie hat sechs C-Atome und folgende funktionelle Gruppen: ein C=O,
fünf –OH. Sie bildet Ringe mit fünf Atomen.
55
12.24
12.25
12.29
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
13.11
13.12
13.13
13.14
13.18
13.19
Ein Monosaccharid mit 6 C-Atomen gehört zur Gruppe der Hexosen. Es besitzt fünf OH-Gruppen. Wenn
es sich um einen Aldo-Zucker handelt, dann hat dieses Monosaccharid außerdem am ersten C-Atom
eine C=O-Gruppe.
b) d)
12.26
a) c) f)
12.27
a) f)
12.28
a) c) e)
c) d) f)
12.30
b) e)
12.31
b) c) f)
Primäres Amin
Das freie Elektronenpaar des Stickstoffs kann dem Wasser ein Proton entziehen. Gebildet wird ein
Alkylammonium-Ion.
Bei Alkoholen: primär: OH-Gruppe hängt an einem C, das höchstens noch eine Alkylgruppe gebunden
hat; sekundär: OH-Gruppe hängt an einem C, das zwei Alkylgruppen trägt; tertiär: OH-Gruppe hängt an
einem C, das noch drei Alkylgruppen trägt.
Bei Aminen: Ersatz von einem H in NH3 durch Alkylrest: prim. Amin; Ersatz von 2 H in NH3 durch Alkylrest: sek. Amin usw.
Stickstoffhältige Pflanzeninhaltsstoffe mit stark ausgeprägter Wirkung auf den Organismus.
a) –OH b) –COOH c) –NH2
R–CH(NH2)–COOH
In der Seitenkette befindet sich eine COOH-Gruppe. Salzbrücken.
–NH2 ist eine basische, –COOH eine saure Gruppe. Intramolekulare Protonenverschiebung.
Dipol: Die positiven und negativen Partialladungen sind schwächer als die Ladung eines Protons oder
Elektrons.
Zwitterionen: Die positiven und negativen Ladungen entsprechen den Ladungen eines Protons oder
Elektrons.
Der pH-Wert einer Lösung einer Aminosäure (eines Proteins), an dem gleich viele positive wie negative
Ionenladungen im Molekül vorhanden sind. Im Gleichspannungsfeld wandert diese Substanz daher nicht.
–
+
+
Weil die –COO -Gruppe mit H reagieren, verschwinden negative Ladungen. Die positiven –NH3 Gruppen bleiben erhalten.
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
Saure Aminosäuren: freie COOH-Gruppen in der Seitenkette. Basische Aminosäuren: enthalten basische
stickstoffhältige Gruppen in der Seitenkette. Unpolare Aminosäuren: die Seitenketten enthalten nur Cund H-Atome (Alkylgruppen). Polare Aminosäuren: die Seitenketten enthalten –SH- oder –OH-Gruppen.
Wechselwirkungen: saure und basische AS: Salzbrücken; unpolare AS: Van-der-Waals-Kräfte (hydrophob); polare AS: Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Wasserstoffbrückenbindung (hydrophil).
b) c) d) f)
13.15 a) b) d)
13.16 a) d)
13.17 a) c) e) f)
–
–
+
+
pHI = 6: CH3–CH(NH3 )–COO pH = 3: CH3–CH(NH3 )–COOH pH = 9: CH3–CH(NH2)–COO
–
+
pH = 6: NH3+–(CH2)4–CH(NH3+)–COOH
pHI = 9,7: NH3 –(CH2)4–CH(NH2)–COO
pH = 12: NH2 –(CH2)4–CH(NH2)–COO–
14.1
14.3
14.4
Es wird weich und verformt sich.
14.2 Beilsteinprobe
PVC: Beilsteinprobe; Polystyren: brennt mit stark rußender Flamme; Polyethen: brennt ruhig, wie Kerze
Kohle – Calciumcarbid – Ethin – Addition von HCl – Chlorethen
14.5
a) Erdöl fraktioniert destillieren.
b) Cracken geeigneter Fraktionen ⇒ C=C–C
c) Polymerisation von Propen
Plastomere: lineare Riesenmoleküle, die durch Verknüpfung bifunktioneller Moleküle oder durch
Polymerisation von Alkenderivaten entstehen.
Elastomere: gering vernetzte Makromoleküle, die einige Doppelbindungen enthalten.
Duromere: stark vernetzte Makromoleküle; entstehen durch direkte Kondensation trifunktioneller
Moleküle oder durch Vernetzung von reaktionsfähigen Plastomeren.
Plastomere: kommen als fertiges Granulat in den Handel. In erwärmtem Zustand werden sie gepresst,
gewalzt oder gespritzt. Sie können auch zu Fasern versponnen werden.
Duromere: werden entweder erst in der Form chemisch fertig gestellt. Ausgehärtete Duromere können
nur mechanisch behandelt werden.
Duromere bestehen aus dreidimensional vernetzten Makromolekülen und sind für Fasern zu spröde.
Duromere lösen sich auch kaum in Lösungsmitteln und erweichen auch beim Erwärmen nicht. Die Spinnverfahren funktionieren daher nicht.
Bei Siliconen besteht die Polymerkette abwechselnd aus Silicium- und Sauerstoffatomen. Die Siliciumatome tragen jeweils noch zwei organische Reste. Silicone sind Wasser abweisend und kältefest und
werden u. a. als Schmiermittel oder Hydraulikflüssigkeit verwendet.
14.6
14.7
14.8
14.9
56
14.10
a) CH3–C(CH3)(COOCH3)–CH2–C(CH3)(COOCH3)–CH2– usw.
b) Seitengruppen verhindern einen hohen Ordnungsgrad der Riesenmoleküle. Das bewirkt
Durchsichtigkeit und Elastitzität.
c) Pressen, Spritzguss, Walzen.
14.11
a) (CH2=C(CH3)–CH=CH2)x → CH3–C(CH3)=CH–CH2–CH2–C(CH3)=CH–CH2– ...
b) Reaktion der Doppelbindungen mit Schwefel. Disulfidbrücken bilden ein Netzwerk.
c) Gummi
d) Je mehr Schwefelbrücken, umso weniger elastisch. Weichgummi – Hartgummi.
a) Aus Ethen in Anwesenheit spezieller Katalysatoren durch Koordinationspolymerisation.
b) Aus sehr langen, unverzweigten Makromolekülen.
c) Durch den regelmäßigen Aufbau ist ein hoher Ordnungsgrad möglich. Hochdruck-PE enthält
verzweigte Polymere unterschiedlicher Kettenlänge, die sich weniger gut kristallin ordnen.
Hochdruck-PE ist daher nicht durchsichtig, hohe Dichte, große Festigkeit.
d) Behälter
e) Chemisch inert; verrottet nicht; in Verbrennungsanlagen entsteht nur CO2 und H2O.
Siehe Buch
a) Hochdruckpolyethylen b) Teflon c) Polyesterharze und Glasfasern d) Aminoplaste
e) Nylon, Teflon f) Polyurethane g) Silicone
e)
14.16 a) nein b) nein c) ja d) nein
14.17 a) b) e)
a) Gummi b) beide c) Kautschuk d) Gummi e) beide
14.19 c) d) e)
a) Polymerisat b) Polykondensat c) Polykondensat d) Polymerisat e) Polymerisat
a) Elastomer b) Plastomer c) Plastomer d) Duromer e) Duromer f) Elastomer
a) Polymerisat b) Polyurethan c) Polyamid d) Phenoplast
a) c) d)
14.24
57 %
14.12
14.13
14.14
14.15
14.18
14.20
14.21
14.22
14.23
15.1
15.2
15.3
15.4
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
16.8
17.1
17.2
Viele konjugierte C=C-Bindungen; kondensierte Benzenringe; chromophore Gruppen, die das delokalisierte System vergrößern z. B. –N=N–, –NO2; auxochrome Gruppen, die durch ihre freien Elektronenpaare das delokalisierte System erweitern können, z. B.: –OH, –NH2
a) grün b) gelb c) blauer Farbstoff d) grün hat eine größere Frequenz (d. h. Energie) als gelb. Die
Absorption von grünem Licht entspricht daher einer größeren Energiedifferenz als die von gelbem Licht.
Die pH-2-Form ist weniger konjugiert. (Das C-Atom, das die drei aromatischen Ringe trägt, hat vier Einfachbindungen und verhindert den Austausch der Elektronen der Benzenringe).
a) Carboxylat-Ion, siehe Buch
b) zusätzliche Delokalisation
c) Die zusätzliche Delokalisation vergrößert das delokalisierte System; weniger Energie ist zum Erreichen
des angeregten Zustandes nötig. Absorption von langwelligem Licht bedeutet das Durchlassen von
kurzwelligem Licht. Im alkalischen Bereich ist die Farbe der Indikatorlösung gegen Blau verschoben.
Gaschromatografie
Farbstoffe absorbieren im sichtbaren Bereich des Spektrums. Aus der Wellenlänge (den Wellenlängen)
des absorbierten UV-Lichtes lässt sich auf den Bereich mit delokalisierten Elektronen rückschließen.
Das Fruchtaroma wird in einem Gaschromatografen getrennt. Die einem Peak entsprechenden Fraktionen durchlaufen anschließend sofort einen Apparat, der Daten liefert, die der Strukturermittlung dienen
(IR- oder Massen-Spektrometer).
a) qualitative Aussage: Art der Verbindung (Vergleich mit Testsubstanzen bekannter Struktur)
b) quantitative Aussage: Fläche unter dem Peak entspricht der Substanzmenge.
Vorhandensein einer bestimmten funktionellen Gruppe.
a) Die beiden Substanzen sind identisch.
b) Die beiden Substanzen sind nicht identisch, gehören aber zur gleichen Stoffklasse.
c) Die beiden Substanzen unterscheiden sich stark in ihrer Struktur.
a) Fraktionierte Destillation
b) Fraktionierte Kristallisation
c) Extraktion
d) Dünnschichtchromatografie
e) Gaschromatografie
a) IR-Spektroskopie
b) UV-Spektroskopie
c) 1H-NMR-Spektroskopie
d) Röntgenstrukturanalyse
e) Massenspektrografie
a) Proteine b) Coenzyme (Mineralstoffe und Vitamine) c) ... sie chemische Reaktionen im Zellmilieu
bei Körpertemperatur mit ausreichender Geschwindigkeit ablaufen lassen. d) ... sie auf Grund der Form
ihres aktiven Zentrums (des Schlosses unter vielen verschiedenen Stoffen einen einzigen – das Substrat
(Schlüssel) – auswählen. e) ... auf Grund der Gruppen in ihrem aktiven Zentrum nur eine spezielle Reaktionsart durchführen können. f) -ase
a) Das aktive Zentrum ist eine höhlenartige Vertiefung im Enzymprotein.
b) Schaffung einer unpolaren Umgebung, Bindung des Substrats. Umwandlung des Substrats.
57
17.3
17.4
17.5
a) Adenosindiphosphat – Adenosintriphosphat b) Energieüberträger in Organismen
c) Anaerobe Glycolyse zu Pyruvat. Ein Schritt des Citronensäurecyclus, Atmungskette
d) Biosynthese, Muskelarbeit
+
a) Nicotinamiddinucleotid NAD oxidierte Form; NADH: reduzierte Form
b) Überträger von H-Atomen und Elektronen c) Abbau der Fettsäuren – Abbau der Glucose
d) Von NADH werden Elektronen mit viel Energie in die Atmungskette eingeschleust. Sie durchlaufen
mehrere Redoxsysteme und vereinigen sich letztlich mit dem Atmungssauerstoff. Es wird H2O gebildet.
Die dabei freigesetzte Energie wird zur Bildung von ATP aus ADP + Phosphat verwendet.
e) Im arbeitenden Muskel reduziert NADH die Brenztraubensäure (Pyruvat) zu Milchsäure. Das dabei
+
freigesetzte NAD kann zum weiteren Abbau von Glucose herangezogen werden.
a) CH3CO-SCoA; Ein Essigsäuremolekül, das an das Coenzym A gebunden ist und dadurch
energiereicher ist als CH3COOH.
b) Gemeinsames Zwischenprodukt des Abbaus aller Nährstoffe, Ausgangsstoff für die Energiegewinnung
in Mitochondrien, Ausgangsstoff für den Aufbau vieler Biomoleküle.
c) Abbau von Glucose; schrittweise Verkürzung der Fettsäuremoleküle um 2 C-Atome.
d) Oxidativer Abbau des Kohlenstoffgerüstes zu CO2 im Citronensäurecyclus. Verwertung der bei
Oxidationsreaktionen von Coenzymen (NAD+, FAD) übernommenen Elektronen in der Atmungskette.
Bildung von H2O. 40 % der dabei frei werdenden Energie wird chemisch gespeichert:
ADP + P = 3 ATP; (pro NADH ... 3 ATP; pro FADH2 ... 2 ATP)
e) Die beim Abbau der Nährstoffe frei werdende akt. Essigsäure, die nicht sofort zur Energiegewinnung
gebraucht wird, wird von Enzymen zu Fettsäuren zusammengebaut, mit Glycerol verestert und in Fettzellen deponiert.
17.6
a) Glucose + 2 ADP + P → Brenztraubensäure + 2 ATP
b) Brenztraubensäure + NADH → Milchsäure + NAD+
Damit der ATP-liefernde Abbau der Glucose zu Brenztraubensäure gewährleistet ist, muss das NADH
+
ständig in NAD rückverwandelt werden. (Reduktion der Brenztraubensäure zu Milchsäure). Milchsäure wird vom Blut in die Leber gebracht und wieder in Glucose umgewandelt. Das Blut bringt dann die
Glucose wieder in den Muskel zurück.
17.7
a) C2, C3, C1, C6, (C6)∞
b) Stärke wird im Verdauungstrakt zu Glucose, diese im Zellinneren zu Brenztraubensäure, in den Mitochondrien zu aktiverter Essigsäure.
c) Zwei Schritte liefern direkt ATP (2 + 4). Die Schritte 2 bis 4 liefern energiereiches NADH und FADH2.
Gekoppelt mit der Atmungskette wird pro NADH 3 ATP und pro FADH2 2 ATP gebildet. 40 % wird auf
diese Weise biologisch nutzbar.
Stoffwechsel: Der markierte Sauerstoff reagiert mit den bei Dehydrierungsreaktionen auf NAD übertragenen H-Atomen zu H2O (letzter Schritt der Atmungskette).
Verbrennung: Die hohen Verbrennungstemperaturen führen zu einer Zerlegung des Taubenzuckermoleküls; die dabei frei werdenden C-Atome reagieren mit dem markierten Sauerstoff.
a) Zur Bildung einer stabilen DNA-Doppelhelix kann es nur kommen, wenn die Basen Adenin-Thymin und
Guanin-Cytosin durch Wasserstoffbrücken für den Zusammenhalt sorgen. DNA/RNA-Doppelstränge
sind nur dann stabil, wenn Adenin-Uracil, Guanin-Cytosin und Thymin-Adenin gepaart sind.
b) Für die Informationsweitergabe ist dies deshalb von grundlegender Bedeutung, da durch komplementäre Neusynthese von DNA- bzw. RNA-Molekülen an entspiralisierten Helixsträngen die informationstragende Reihenfolge der Basen – sei es als Negativ, sei es als Positiv – weitergegeben wird.
Alle körpereigenen Stoffe werden mit Hilfe spezifische Enzyme aus geeigneten kleinen Molekülen aufgebaut. Da Enzyme Proteine sind, genügt ihre Synthese, um den Bau des Restes zu programmieren.
Einteilen in Tripletts, dann Aufsuchen von Start (AUG) und Stop (UAA). Schließlich zuordnen der Aminosäuren: Phe – His – Gly – AspN – Arg – Gly – Ala – Ala
a) ATP b) Hämoglobin c) NADH und FADH2 d) CoA – SH
a) erzeugt b) erzeugt c) bis f) verbraucht ATP
a) beide b) beide c) beide d) RNA e) DNA
a) Boten-RNA b) DNA c) Boten-RNA d) DNA e) DNA f) Boten-RNA g) DNA h) Boten-RNA
a) bis c) Boten-RNA
d) bis e) Überträger-RNA
a) Replication b)Transscription c) Translation
a) Genom b) Gen c) Codon
c)
17.20 a)
17.8
17.9
17.10
17.11
17.12
17.13
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17.16
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17.18
17.19
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