14. Übung

CHE 175 – Grundlagen der Chemie für die Biomedizin
14. Übung
E. Freisinger
1) Welche Aussagen treffen zu? Ein elektrophiles Reagens
a) reagiert mit H2O unter Abspaltung von OH–.
b) hat eine gesättigte Valenzschale.
c) hat Säureeigenschaften.
d) Beantworten Sie zusätzlich, welche der folgenden Moleküle bzw. Ionen elektrophile
Eigenschaften besitzen: CO2, F–, Mg2+, BCl3, PCl3, NCl3, FeCl3 und [AlF6]3–
2) Berechnen Sie E°In3+/In aus den beiden folgenden Standardpotentialen:
E°In3+/ In+ =  0.434 V und E°In+/ In =  0.147 V
Ist das In+-Ion stabil gegen Disproportionierung?
2 NH3(g)
3) Geben Sie für die Reaktion
N2(g) + 3 H2(g)
alle drei Möglichkeiten an, wie man die Reaktionsgeschwindigkeit ausdrücken kann.
Welche Einheit hat die Reaktionsgeschwindigkeit?
4) Die Reaktion 2 NO(g) + Cl2(g) → 2 ONCl(g) ist zweiter Ordnung bezüglich NO, erster
Ordnung bezüglich Cl2 und insgesamt dritter Ordnung. Vergleichen Sie die
Anfangsgeschwindigkeit in einem Gemisch von 0.02 mol NO und 0.02 mol Cl2 in einem
1-L-Behälter mit:
a) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die Hälfte des NO verbraucht ist
b) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die Hälfte des Cl2 verbraucht ist
c) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn zwei Drittel des NO verbraucht sind
d) der Anfangsgeschwindigkeit eines Gemisches aus 0.02 mol NO und 0.02 mol Cl2 in
einem 0.5-L-Gefäß.
5) Die Geschwindigkeitskonstante der Hydrolyse von Rohrzucker in 0.5 M HCl beträgt bei
25°C 3.62·10–5 s1 und die Aktivierungsenergie 108.4 kJ mol1. Berechnen Sie die
Geschwindigkeitskonstante der Reaktion bei 40°C.
6) Formulieren Sie Reaktionsgleichungen für die folgenden Reaktionen und bezeichnen Sie
jeweils den Reaktionstyp:
a) Festes Bariumperoxid in saurer Lösung.
b) Kaliumhydroxid-Lösung und Kohlendioxid.
c) Festes Eisen(II)oxid und verdünnte Salzsäure (H+ Ionen!).
d) Eisen(II)chlorid-Lösung und Natronlauge.
e) Schwefeltrioxid und Schwefelsäure.
f) Erhitzen von Calciumcarbonat / Einleiten des gasförmigen Produktes in verdünnte
Natronlauge.
g) Fluor und Wasserstoff // Fluor und Schwefel
h) Stickstoffmonoxid und Luft bei Raumtemperatur.
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Antworten zu den 13. Übungen
1) a) Ox: Fe2+
Red: MnO4 + 5 e– + 8 H+
Fe3+ + e–
Mn2+ + 4 H2O
MnO45 Fe2+ + 8 H+
Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
2 CO2 + 2 e–
MnO2 + 4 OH
b) Ox: C2O42Red: MnO4 + 3 e– + 2 H2O
2 MnO2 + 6 CO2 + 8 OH
2 MnO4 + 3 C2O42- + 4 H2O
2 H+ + 2 e–
CH4 + 2 H2O
c) Ox: H2
Red: CO2 + 8 e– + 8 H+
CO2 + 4 H2
CH4 + 2 H2O
2) O2 + 4 e + 4 H+
2 H2O  E = E° + 0.015 log (p(O2) · [H+]4)
oder


– 4
4 OH  E = E° + 0.015 log (p(O2) / [OH ] )
O2 + 4 e + 2 H2O
also jeweils abhängig vom pH-Wert, dem O2-Partialdruck und der Temperatur (im Term 0.06 enthalten)
3) E = +0.80 + 0.06/1 · log 10–2 = 0.80 – 0.12 = 0.68 V
4) Anode (aus Pb):
Pb2+ + 2 e–
Pb
E° = –0.13 V
Cl2 + 2 H2O
E° = 1.63 V
Kathode (z.B. aus Pt):
2 HClO + 2 e– + 2 H+
EMK = E°Red – E°Ox = 1.63 – (– 0.13) = 1.76 V (Halbzellen sind getrennt durch poröse Membran oder
Salzbrücke, um Ladungsausgleich zu gewährleisten, und e– fliessen von der Anode (Ox.) zur Kathode
(Red.); Skizze in der Übungsbesprechung)
Cu+
I2 + 2 e–
E° = 0.17 V
]
+ ]
+
2 u
u
C
C [
[
g
o
l
6
0
.
0
+
°
E
=
E
5) Cu2+ + e–
2 I–
E° = 0.53 V
Cu+ wird aus dem GG entfernt, da CuI schwer löslich ist
LP = [Cu+][I–] = 1.27 · 10–12 M2  [Cu+] = 2.54 · 10–11 M
i) ERed = 0.17 V + 0.06 log
x
o
] ]
2
I
I2[
[
g
o
l
6
0 2
.
0
+
3
5
.
0
=
E
ii)
0.05
2.54 10 11
= 0.608
= 0.17 V + 0.56 V = 0.728 V
EMK = 0.728 V – 0.608 V = 0.12 V
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