Musterlösung 27.2.2002 (download pdf)

Klausuraufgaben Grundvorlesung
Testat vom 27.2.02,
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Fachrichtung:
Chemie
Biotechnologie
Pharmazie
Frage 1
Schreiben Sie die chemischen Symbole für nachfolgende Elemente an:
a) Lanthan
La
(1)
b) Rhodium
Rh
(1)
c) Rhenium
Re
(1)
c) Ruthenium
Ru
(1)
d) Plutonium
Pu
(1)
e) Palladium
Pd
(1)
Frage 2
Schreiben Sie chemische Gleichungen für die nachfolgenden Umsetzungen an.
a)
Ausgangsstoffe
Produkte
Fe2O3, CO
Fe, CO2
Gesamtgleichung:
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
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(3)
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b)
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Ausgangsstoffe
Produkte
Cu2+, I-
CuI , I2
Punkte
Redoxteilgleichung (Kupfer):
Cu2+ + e- → Cu1+
(1)
Redoxteilgleichung (Iod):
I- → ½ I2 + e-
(1)
Gesamtgleichung:
Cu2+ + 2 I- → CuI + ½ I2
c)
(1)
Ausgangsstoffe
Produkte
H2O2 , KI
I2, KOH
Redoxteilgleichung (H2O2):
H2O2 + 2 e- → 2 OH-
(2)
Redoxteilgleichung (Iod):
2 I- → I2 + 2 e-
(1)
Gesamtgleichung:
H2O2 + 2 I- → I2 + 2 OHd)
(2)
Ausgangsstoffe
Produkte
(NH4)2Cr2O7
N2, Cr2O3, H2O
Redoxteilgleichung ([Cr2O7]2-):
[Cr2O7]2- + 8 H+ + 6 e- → Cr2O3 + 4 H2O
(2)
Redoxteilgleichung (NH4+):
2 NH4+ → N2 + 8 H+ + 6 e-
(2)
Gesamtgleichung:
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4 H2O
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Frage 3
Machen Sie für die nachfolgenden Verbindungen die jeweils geforderten Angaben:
a) Verbindung: Schwefelsäure
Summenformel:
H2SO4
(1)
Valenzstrichformel:
(2)
O
H
S
O
H
O
O
Koordinationsform am Schwefel:
tetraedrisch
(1)
Oxidationsstufe des Schwefels:
+VI
(1)
HNO3
(1)
b) Verbindung: Salpetersäure
Summenformel:
Valenzstrichformel, Mesomerie:
(2)
O
O
N
N
HO
HO
O
O
Koordinationsform am Stickstoff:
trigonal planar
(1)
Formale Ladung am Stickstoff:
+1
(1)
C2H4O2
(1)
c) Verbindung: Essigsäure
Summenformel:
Valenzstrichformel:
(2)
O H
H
C
H
H
Oxidationsstufen aller Kohlenstoffzentren:
C
O
(2)
-III, +III
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Frage 4
Im Diagramm ist die Elementarzelle einer Verbindung (Perowskit) gezeigt, die Sauerstoff
(weiße Kugeln), Titan (schwarze Kugeln) und Calcium (graue Kugeln) enthält.
a) Geben Sie die stöchiometrische Formel der Verbindung an:
(3)
CaTiO3
b) Welche Koordinationszahl hat Ca?
(1)
12 (8)
c) Welche Koordinationszahl hat Ti?
(1)
6
d) Welches Koordinationspolyeder beschreibt die Koordination von Ti durch O?
(1)
Oktaeder
e) Welche Oxidationsstufe hat Ti?
+IV
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(1)
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Frage 5
„Radioiod“ ,
131
53 I
zerfällt mit einer Halbwertszeit von 8 Tagen in
131
54 Xe.
a) Welche Teilchen werden beim Zerfall abgegeben α- oder β-Teilchen?
(1)
α-Teilchen
β-Teilchen
c) Wenn der Gehalt an
Einheiten an
Antwort:
131
53 I
131
53 I
einer Probe zum Zeitpunkt t = 0 x Einheiten beträgt, wie viel
sind nach einer Zeit von 32 Tagen noch vorhanden?
x/24 = 1/16 x
(2)
Frage 6
Geben Sie die Valenzelektronenkonfiguration folgender Atome bzw. Ionen an:
a) Stickstoff
2s2 2p3
(1)
b) Chlor
3s2 3p5
(1)
c) Selen
4s2 4p4
(1)
d) Magnesium
3s2
(1)
e) Cer(III)
4f1
(2)
f) Eisen(II)
3d6 oder 4s2 3d4 oder 4s1 3d5
(2)
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Frage 7
Berechnen Sie den pH-Wert des nachfolgend angegebenen Puffergemisches:
NaH2PO4 und Na2HPO4 im Konzentrationsverhältnis 1:1 (pKs(NaH2PO4) = 7.2)
(Vernachlässigen Sie bei Ihrer Berechnung die Solvolysegleichgewichte, die zu H3PO4 bzw.
Na3PO4 führen!)
pH = pKs
pH = 7.2
(2)
Frage 8
Schreiben Sie die Gleichungen für folgende Beziehungen auf:
a) Druck P als Funktion von V, T, n, R:
P = n R T/ V
(2)
b) Gleichgewichtskonstante K als Funktion von ∆G , R, T:
K = exp(- ∆G /RT)
(2)
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c) Wie groß ist die Coulomb-Kraft FM zwischen zwei geladenene Teilchen in einem Medium
der Dielektrizitätskonstanten ε, wenn die Coulomb-Kraft zwischen diesen Teilchen im
Vakuum FC beträgt:
FM = FC / ε
(2)
d) Schreiben Sie die Nernst’sche Gleichung für folgenden Redoxprozess an
MnO4- + 5 e- + 8 H+ → Mn2+ + 4 H2O:
Nernst’sche Gleichung:
oder
E = E0 + RT/5F ln([MnO4-][H+]8 / [Mn2+])
(3)
E = E0 + 0.059/5 log([MnO4-][H+]8 / [Mn2+])
Frage 9
a) Schreiben Sie das Massenwirkungsgesetz für folgenden Vorgang an! Um welchen
Reaktionstyp handelt es sich?
Cl2 + 2 OH- → Cl- + OCl- + H2O
Massenwirkungsgesetz:
K = [Cl-][OCl-][H2O] / [Cl2][OH-]2
(2)
Reaktionstyp: Disproportionierung
(1)
b) Schreiben Sie die Definitionsgleichung für die Säurekonstante der ersten Solvolysestufe
von Schwefelwasserstoff an:
KS = [H+][HS-] / [H2S]
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(2)
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c) Schreiben Sie die Definitionsgleichung für das Löslichkeitsprodukt L von Bleisulfid an:
L = [Pb2+][S2-]
(2)
d) Das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid beträgt etwa 10-10 mol2l-2. Wie viel Mol
Silberionen sind in 1 l wässriger Lösung über festem Silberchlorid enthalten?
10-5 mol
(2)
Frage 10
Skizzieren Sie die Strukturen von elementarem Chlor und von elementarem Phosphor durch
Valenzstrichformeln, die zugleich den Bau wiedergeben!
Chlor:
(2)
Cl
Cl
Phosphor:
(3)
P
P
P
P
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Frage 11
2.7 g Aluminium (MAl = 27 u) werden mit 2 Mol KOH in Wasser zur Reaktion gebracht und
dabei aufgelöst.
a) Schreiben Sie die stöchiometrische Gleichung für den Prozess an!
Gleichung:
2 Al + 6 H2O + 2 OH- → 2 [Al(OH)4]- + 3 H2
..........................................................................................................................
(3)
b) Wie viele Liter H2 entstehen dabei unter Normalbedingungen?
Es entstehen 3.4 l.
(2)
Frage 12
Welche der nachfolgend aufgeführten Verbindungen hat ein von Null verschiedenes
Dipolmoment?
CCl4
BCl3
Cr(CO)6
CH3COOH
(1)
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Frage 13
Mit welchen Lewis-Basen bildet die weiche Lewis-Säure Ag+ jeweils die stabilere
Verbindung?
a)
FI-
b)
(1)
O2S2-
c)
(1)
SO42S2O32-
(1)
Frage 14
Die Struktur von Korund Al2O3 lässt sich auf der Basis einer hexagonal dichtesten Packung
von Oxid-Ionen beschreiben, in denen die Oktaederlücken regelmäßig durch Al(III)-Ionen
besetzt sind. Welcher Anteil von Oktaederlücken ist belegt?
2/3 der Oktaederlücken sind belegt.
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Frage 15
Geben Sie die Energien an, die jeweils zur Spaltung der nachfolgend angegebenen Bindungen
benötigt wird. Kreuzen Sie das am ehesten Zutreffende an!
a) H-H in H2:
10
100
400
1000 kJ mol-1
(1)
b) N≡N in N2:
20
300
600
1000 kJ mol-1
(1)
c) OH…H in einer Wasserstoffbrückenbindung:
10
40
60
100 kJ mol-1
(1)
Frage 16
BCl3 und NO3- sind stabile Teilchen mit jeweils einer Gesamtvalenzelektronenzahl von 24.
Welches aus Kohlenstoff C und Sauerstoff O aufgebautes stabile Teilchen ist zu diesen
Teilchen isoelektronisch und isostrukturell? Nennen Sie den Namen und zeichnen Sie die
Valenzstrichformel mit Formalladungen.
Name Carbonat-Ion
(1)
Valenzstrichformel:
(3)
O
C
O
O
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