Übungsaufgaben Chemie WS09/10

Übungsaufgaben Chemie WS09/10
Dr. M. Presselt
Konstanten:
Plancksches Wirkungsquantum:
Avogadro-Konstante:
Molares Gasvolumen:
h = 6,63·10-34 J s
NA = 6,02·1023 mol-1
Vm = 22,4 l/mol
Aufgaben:
1) Stellen Sie die Reaktionsgleichung für die vollständige Verbrennung von a) Methan und b)
Glukose auf.
a) CH4 + 2 O2
CO2 + 2 H2O
b) C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O
2) 79,8 g Eisenoxid Fe2O3 sollen zu reinem Eisen reduziert werden. Stellen Sie die
Reaktionsgleichung auf, und berechnen Sie, a) Wie viel Gramm CO2 entstehen, b) wie
viel Gramm Eisen entstehen, und c) wie viel Liter CO werden benötigt?
Fe2O3 + 3 CO
2 Fe + 3 CO2 ; a) 66,0 g
b) 55,85 g
c) 33,6 l
3) Wie sind Säure und Basen a) nach Brønstedt, b) nach Lewis definiert? Welche der beiden
Konzepte sind auf die folgenden Reaktionen anwendbar: c) HCl + H2O
d) AlCl3 + Cl-
Cl- + H3O+
AlCl-4 ?
a) Brønstedt: Säure – Protonendonator, Base - Protonenakzeptor; b) Lewis: Säure –
Elektronenpaarakzeptor, Base – Elektronenpaardonator; c) Brønstedt + Lewis (Cl nimmt
e--Paar auf); d) Lewis
4) Stellen Sie die Reaktionsgleichung für die Neutralisation von Bariumhydroxid mit
Bromwasserstoff-Säure auf.
2 HBr + Ba(OH)2
BaBr2 + 2 H2O
5) Zeichnen Sie die Valenzstrichformel für das Sulfatanion, das Phosphatanion und das
Nitratanion.
O
O
O S O
O P O
O
O
O
N
+
O
O
O
N
+
O
O
+
O
N
O
O
6) Stellen Sie die Reaktionsgleichung für Umsetzung von a) Salzsäure und Silbernitrat und
b) Natriumphosphat und Bariumnitrat auf.
b) 2 Na3PO4 + 3 Ba(NO3)2
a) HCl + AgNO3
Ba3(PO4)2 + 6 NaNO3
7) Wie viele Glucoseteilchen sind in 5,23 g C6H12O6 enthalten?
M(C6H12O6)=180 g/mol, N = NA · m/M = 1,75 · 1022
AgCl + HNO3
8) Geben Sie die Quantenzahlen der Elektronen in den äußersten Orbitalen der Elemente Na,
B, Si, N, S, F an.
Na
B
Si
N
S
F
n
3
2
3
2
3
2
l
0
1
1
1
1
1
ml
0
-1
-1,0
-1,0,+1
-1,0,+1
-1,0,+1
ms
½
½
½, ½
½, ½, ½
±½, ½, ½
±½, ±½, ½
9) Gibt es die Elektronenkonfigurationen 4s2 3d4 (für Cr) und 4s2 3d9 (für Cu)?
Nein; gefüllte oder halb gefüllte Unterschalen sind sehr stabil ⇒ rutschen dann
energetisch unter die s-Orbitale: Cr: [Ar] 3d5 4s1, Cu: [Ar] 3d10 4s1 (daher Cu in 1.
Nebengruppe)
10) Berechnen Sie die Frequenz von monochromatischem Licht der Wellenlänge 435 nm
(blaues Licht). =6,9·1014 Hz
11) Berechnen Sie die Energie der Photonen von monochromatischem Licht der Wellenlänge
655 nm (rotes Licht). E=3,03·10-22 kJ
12) Berechnen Sie die Frequenz von monochromatischem Licht der Wellenlänge 400 nm und
geben Sie dessen Farbe an. =7,50·1014 Hz, blaues Licht
13) Berechnen Sie die Wellenlänge von monochromatischem Licht der Frequenz 5,5·1014 Hz
und geben Sie dessen Farbe an. =545 nm, grünes Licht
14) Bestimmen Sie die Frequenz und die Energie der Photonen von monochromatischem
Licht der Wellenlänge 500 nm. =5,99·1014 Hz, E=3,97·10-22 kJ
15) Rubinlaser bestehen aus Rubin Al2O3 dotiert mit Chromionen Cr3+. Wenn man die
Kristalle mit sichtbarem Licht bestrahlt, absorbieren die Cr3+-Ionen Licht mit einer
Wellenlänge von 400-560 nm. Die angeregten Cr3+-Ionen verlieren Energie als Wärme,
dann emittieren sie Licht mit einer Wellenlänge von 694,3 nm und springen zurück in den
Grundzustand. Ermitteln Sie a) die molare Energie des absorbierten Lichtes, b) die molare
Energie des emittierten Lichtes, c) den Anteil der emittierten Energie und den Anteil der
Energie, die als Wärme umgewandelt wird und d) stellen Sie in einem Diagramm die
Energiezustände der Cr3+-Ionen dar.
a) Eabs=239 kJ·mol-1
b) Eem=-172 kJ·mol-1
c) Eemh : 72 %, EQ: 28 %
ν
d)
16) Berechnen Sie die Energie der Photonen: a) von Licht der Wellenlänge 490,6 nm, b) von
Röntgenstrahlung der Wellenlänge 25,5 nm, c) von Mikrowellestrahlung der Frequenz
2,544·1010 Hz, d) von Infrarotstrahlung der Wellenlänge 1255 nm und e) von
Ultraviolettstrahlung der Frequenz 4,553·1015 Hz. a) E=4,05·10-22 kJ, b) E=7,79·10-21 kJ,
c) E=1,68·10-26 kJ, d) E=1,58·10-22 kJ, e) E=3,02·10-21 kJ
17) Wie groß ist die Wellenlänge eines Photons der Energie 1,24·10-21 kJ?
=161 nm
18) Vergleichen Sie die Wellenlängen eines Elektrons mit einer Geschwindigkeit von
1,0·105 m·s-1 und eines Ping-Pong-Balls mit einer Masse von 11,0 g und einer
Geschwindigkeit von 2,5 m·s-1.
(e-)=7,27 nm, (Ping-Pong Ball)=2,40·10-23 nm