Uebungsaufgaben TK Nichtmetalle

AC-Praktikum
Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt A
1. Welche Elemente im PSE werden als Nichtmetalle bezeichnet und welche
Elektronegativitäten nach Pauling besitzen Sie?
2. Welcher Bindungstyp tritt auf, wenn Nichtmetalle miteinander eine chemische
Bindung eingehen?
3. Geben Sie die Elektronenkonfigurationen der Elemente der zweiten Periode an.
4. Geben Sie für die folgenden Verbindungen die Lewis-Formeln an. Wenn nötig,
schreiben Sie auch freie Elektronenpaare und formale Ladungen:
F2, O2, N2, HBr, SCl2, CO, CO2, SO2, SO3, ClO2, NO2, H3PO4, XeF2, SOCl2
Welche Lewis-Formeln gehorchen nicht der Oktett-Regel?
5. Erklären Sie kurz die Begriffe Elektronenaffinität, Elektronegativität, Polarisation,
Partialladung und geben Sie bei folgenden Bindungen an, bei welchem Atom sich die
partiell negative Ladung befindet:
O–F, N–Cl, N–O, O–Cl, C–H, B–H, Si–H, B–N.
6. Erläutern Sie die Elektronegativitätsskala nach Pauling und Allred & Rochow.
7. Erläutern Sie den Unterschied zwischen Formalladung, Oxidationszahl und
tatsächlicher Ladung eines Atoms am Beispiel des CO-Moleküls.
8. Schreiben Sie die mesomeren Grenzstrukturen für folgende Moleküle und
Molekülionen: N2O, NO2, SO2, CO32–, SO42–.
9. Geben Sie neutrale Verbindungen an, die zu folgenden Ionen isoelektronisch sind:
NO+, O2+, NO2+, NO2–, N3–, NH2–, OH–.
10. Welche Hybridorbitale braucht man zur Beschreibung der σ-Bindungen in den
Molekülen CH4, NH3, H2O, HF, SiCl4, PH3, H2S, H2CO, Me2SO, CO2, XeF4, ClF3 ?
11. Wie ist der räumliche Bau folgender Moleküle und Molekülionen erklärbar?
CH4, NH3, H2O, HF, SiCl4, PH3, H2S, H2CO, Me2SO, CO2, XeF4, ClF3.
12. Welche Art von π-Bindungen liegen in den folgenden Molekülen und Molekülionen
vor?
N3–, XeO4, H2CO, Me2SO.
13. Was besagt die Doppelbindungsregel? Erläutern Sie die Regel an den Beispielen N2/P4,
O2/S8 und CO2/SiO2. Welche Ausnahmen von der Doppelbindungsregel kennen Sie?
14. Zeigen Sie mit Hilfe der Normalpotenziale Eo, dass Chlorat in basischer Lösung
prinzipiell in der Lage ist zu Perchlorat und Chlorid zu disproportionieren, während
Bromat nicht zu Perbromat und Bromid disproportionieren kann.
Gegeben (für die basische Lösung): Eo(ClO4–/ClO3– 0.36 V), Eo(ClO3–/Cl– 0.63 V),
Eo(BrO4–/BrO3– 0.92 V), Eo(BrO3–/Br– 0.61 V).
15. Warum sind die Siedepunkte von HF, H2O und NH3 hoch im Vergleich zu HCl, H2S
und PH3?
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Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt B
1. Erläutern Sie die Sonderstellung des Wasserstoffs im PSE.
2. Wie stellt man Tritium her und welche Halbwertszeit hat es? Ist Deuterium radioaktiv?
3. Wie stellt man Wasserstoff großtechnisch her und wie im Labor?
4. In welchen der folgenden Verbindungen liegt der Wasserstoff protisch/hydridisch vor?
H2O, PH3, B2H6, Na[AlH4], LiH, K2[ReH9], KHF2, SbH3.
5. Gibt es stabile chemische Verbindungen, in denen das Anion H– bzw. das Kation H+
vorliegen? Nennen Sie Beispiele.
6. Was ist „naszierender“ Wasserstoff?
7. Wozu wird elementarer Wasserstoff technisch genutzt?
8. Vergleichen Sie die Reaktionen von CaH2 und HBr mit Wasser.
9. Wie werden die Edelgase technisch gewonnen?
10. Warum ist der Anteil von Argon in der Erdatmosphäre so groß und der Anteil von
Helium relativ klein?
11. Welchen Schmelzpunkt und Siedepunkt besitzt elementares Helium?
12. Welche Xenonfluoride kennen Sie, welches Bau haben sie und wie kann man sie
synthetisieren?
13. Beschreiben Sie den Bau von XeOF4 (VSEPR-Modell).
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Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt C
1. Was bedeutet der Name Halogen? Was sind Pseudohalogene?
2. Beschreiben Sie die Aggregatzustände und Farben der Halogene.
3. Wie ist die Reihenfolge der Elektronegativitäten und der Elektronenaffinitäten bei den
Halogenen? Wie ist die Reihenfolge der Bindungsenergien der X2-Moleküle?
4. Was sind Flussspat, Fluorit, Kryolith, Fluorapatit, Steinsalz, Kochsalz, Sylvin und
Carnallit?
5. Welche iodhaltige Verunreinigung findet man im Chilesalpeter?
6. Beschreiben Sie die technische Gewinnung von elementarem Fluor, Chlor, Brom und
Iod und von HF, HCl, HBr und HI.
7. Wie kann man elementares Chlor im Labor herstellen?
8. Welche Interhalogen-Verbindungen verletzen die Oktettregel?
9. Wie reagiert Flusssäure mit SiO2? Ist Flusssäure giftig ?
10. Es gibt salzartige und kovalente Halogenide. Nennen Sie einige Beispiele.
11. Welche Oxosäuren, Oxoanionen und Oxide der Halogene kennen Sie? Zeichnen Sie
auch geeignete Valenzstrichformeln.
12. Perchlorsäure ist stärker als Orthophosphorsäure. Erläutern Sie das mit Hilfe der
Valenzstrichformeln der Säuren. Unterchlorige Säure ist schwächer als Chlorsäure.
Erläutern Sie auch das mit Hilfe der Valenzstrichformeln der Säuren.
13. Viele Oxohalogen-Verbindungen sind gegen Disproportionierung instabil. Beschreiben
Sie die Disproportionierung von Chlor in kalter und heißer Kalilauge.
14. Was passiert, wenn gasförmiges Chlordioxid in eine basische Lösung von
Wasserstoffperoxid geleitet wird.
15. Was ist Chlorkalk?
16. Wie zersetzten sich feste Chlorate beim Erhitzen?
17. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Synthese von Chlor aus Cl– (aq) mit
a) MnO2(s), b) MnO4–(aq), c) Cr2O72– (aq).
18. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Synthese von:
a) F2 aus CaF2, b) Br2 aus Meerwasser, c) I2 aus Ca(IO3)2, d) HBr aus PBr3.
19. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Reaktionen von HF(aq) mit:
a) SiO2, b) Na2CO3 c) KF, d) CaO.
20. Formulieren Sie Reaktionsgleichungen für die Reaktionen von Cl2(g) mit:
a) H2, b) Zn, c) P4, d) S8, e) H2S(g), f) CO, g) SO2, h) H2O, i) I–(aq).
21. Iodtrichlorid ist dimer. Leiten Sie die Molekülstruktur mit Hilfe des VSEPR-Modells
ab.
22. Flüssiges Bromtrifluorid dissoziiert in geringem Maße zu BrF2+ und BrF4–. Welche
Strukturen haben diese Ionen?
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Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt D
1. Nennen Sie Beispiele für ionische und kovalente Oxide und Sulfide.
2. Wie werden technisch elementarer Sauerstoff und Schwefel gewonnen?
3. Formulieren Sie Gleichungen für die Herstellung von Sauerstoff aus:
a) HgO, b) H2O2, c) NaNO3, d) KClO3, e) H2O
4. Formulieren Sie Gleichungen für die Reaktionen von Sauerstoff mit:
a) K, b) Na, c) Li, d) Mg, e) Ba, f) C, g) S, h) Te
5. Sauerstoff bildet vier verschiedene Anionen. Welche?
6. Diskutieren Sie die Bindungslängen der O–O-Bindungen in den Ionen O2+, O2–, O22–
und vergleichen Sie mit der Bindungslänge im neutralen O2- und O3-Molekül. Wie
lauten die systematischen Namen der genannten Ionen?
7. Welchen Bau hat Wasserstoffperoxid und wie wird es technisch hergestellt?
8. Was versteht man unter Allotropie? Welche allotrope Form ist energiereicher,
O2 oder O3?
9. Nach welchen Mechanismen bildet sich Ozon in der Stratosphäre und in den tieferen
Schichten der Atmosphäre?
10. Beschreiben Sie die Element-Modifikationen des Schwefels, Selens, Tellurs und
Poloniums. Welche Elemente sind fähig, Ketten zu bilden?
11. Was sind das Frasch-Verfahren und der Claus-Prozess der Schwefel-Gewinnung? Was
würde geschehen, wenn beim Frasch-Prozess das eingepumpte Wasser die falsche
Temperatur besitzt, nämlich a) 100°C, b) 250°C?
12. Was sind Pyrit, Bleiglanz, Zinkblende, Kupferkies, Gips, Schwerspat?
13. Formulieren Sie Gleichungen für die Reaktionen von Schwefel mit:
a) O2, b) S2–, c) Fe, d) F2, e) Cl2, f) HNO3 (konz.).
14. Beschreiben Sie die technische Synthese von Schwefelsäure nach dem
Kontaktverfahren.
15. Welche Sulfate sind in Wasser schwerlöslich.
16. Wie lassen sich die Salze der Anionen Disulfat, Tetrathionat, Thiosulfat,
Peroxodisulfat, Dithionat und Dithionit synthetisieren? Welche mittlere Oxidationszahl
besitzt der Schwefel in den genannten Anionen? Zeichnen Sie auch die
Valenzstrichformeln.
17. Welches ist der Unterschied in der Bedeutung der Präfixe Per- und Peroxo- bei der
Bezeichnung von Säuren und Säureanionen?
18. Wie reagiert Thiosulfat mit: a) I2, b) Cl2?
19. Welche Struktur haben a) Selen, b) Tellur c) Polonium
20. Beschreiben Sie die Synthese von Thionylchlorid und seine Reaktion mit
a) Essigsäure, b) Wasser.
21. Beschreiben Sie die Rauchgasentschwefelung mit feingemahlenem Kalk.
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Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt E
1. Wie werden technisch Stickstoff und Phosphor gewonnen?
2. Wie entstehen roter Phosphor, violetter Phosphor und schwarzer Phosphor und welche
Struktur haben sie?
3. Was versteht man unter Stickstoff-Fixierung?
4. Beschreiben Sie das Haber-Bosch-Verfahren der Ammoniaksynthese.
5. Was sind Chile-Salpeter, Phosphorit und Apatit?
6. Welche Wasserstoff-Verbindungen des Stickstoffs kennen Sie und wie kann man sie
herstellen?
7. Wie sind PCl5 und PBr5 im gasförmigen und festen Zustand aufgebaut. Wie kann man
die Phosphorhalogenide synthetisieren?
8. Welche Stickoxide kennen Sie und wie kann man sie synthetisieren?
9. Beschreiben Sie das Ostwald-Verfahren der technischen Salpetersäuresynthese.
10. Wie kann man Natriumnitrit herstellen?
11. Beschreiben Sie den Aufbau und den Abbau von Ozon durch Stickoxide in den unteren
Schichten der Atmosphäre.
12. Skizzieren Sie die Struktur von „P2O3“ und „P2O5“ und vergleichen Sie mit den
entsprechenden Stickstoffverbindungen.
13. Was ist Orthophosphorsäure, was sind kondensierte Phosphorsäuren?
14. Wie zerfällt „Phosphorsalz“ beim Erhitzen?
15. Welche Strukturen besitzen Phosphorige Säure und Hypophosphorige Säure? Wie
werden sie bzw. ihre Salze synthetisiert?
16. Formulieren Sie die Gleichungen für die Reaktion von Salpetersäure mit:
a) Cu, b) Zn, c) P4O10, d) NH3, e) Ca(OH)2.
17. Formulieren Sie die Reaktionsleichungen für die thermische Zersetzung von:
a) NH4NO3, b) NH4NO2, c) KNO3, d) NaN3.
18. Was ist Königswasser und was bleibt übrig, wenn man Königswasser zum Sieden
erhitzt?
19. Welche sind die Säureanhydride von a) H4P2O7, b) H3PO3, c) HNO2, d) (HPO3)3.
20. Worin unterscheiden sich ionische Nitride von kovalenten Nitriden und
Einlagerungsnitriden?
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AC-Praktikum
Themenkreis Nichtmetalle – Übungsaufgaben
Aufgabenblatt F
1. Vergleichen Sie die Stärke von C–C-, C–O- und C–H-Bindungen mit der Stärke von Si–SiSi–O- und Si–H-Bindungen.
2. Beschreiben Sie die Kohlenstoff-Modifikationen Diamant, Graphit, Buckminsterfulleren
und die Kohlenstoff-Nanoröhren. Welche Struktur hat elementares Silicium?
3. Was ist Koks und wie stellt man ihn her?
4. Was ist Kalkstein, Marmor, Dolomit, Witherit, Soda, Pottasche?
5. Wie wird Reinstsilicium technisch hergestellt und wozu dient es?
6. Was versteht man unter dem Boudouard-Gleichgewicht?
7. Was ist Wassergas?
8. Wie groß ist der Kohlendioxid-Anteil in der Erdatmosphäre?
9. Beschreiben Sie das Solvay-Verfahren.
10. Welche kristallinen Modifikationen des Siliciumdioxids kennen Sie?
11. Welche Formel hat das Anion in den Inselsilicaten, Gruppensilicaten, Ringsilicaten,
Kettensilicaten, Bandsilicaten, Schichtsilicaten und Gerüstsilicaten?
12. Was sind Alumosilicate? Geben Sie Beispiele an.
13. Was sind Zeolithe? Nennen Sie einige Anwendungsgebiete für Zeolithe.
14. Was versteht man unter Molekularsieben?
15. Wie wird normales Glas hergestellt und welche Zusammensetzung hat es?
16. Wie wird Blausäure technisch hergestellt?
17. Wie kann man die Anionen OCN– und SCN– synthetisieren? Bitte geben Sie die
Valenzstrichformeln und Namen an.
18. Was sind Borax, Kernit, Colemanit und Ulexit? Wie sind die in den Mineralien
vorliegenden Anionen gebaut?
19. Wie wird elementares Bor gewonnen? Zeichnen Sie die Anordnung der Boratome in einem
B12-Ikosaeder.
20. Warum ist Borsäure nur einbasig?
21. Beschreiben Sie die Synthese von Bortrifluorid ausgehend von Borax.
22. Welchen Bau hat Diboran? Wie kann man es synthetisieren und die chemischen
Bindungen beschreiben?
23. Welche Strukturen haben Bornitrid und Borazin? Wie werden sie synthestisiert?
24. Zeichnen Sie die Elementarzelle von Diamant. Heben Sie einen der Sechsringe hervor, der
in der Struktur vorkommt.
25. Benennen Sie: HCN(g), HCN(aq), KCN, KOCN, KSCN, NaHCO3, K2CO3.
26. Formulieren Sie die Gleichungen für die Reaktion von CO(g) mit: Cl2, S, O2, FeO, Ni.
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