ANORGANISCHE CHEMIE
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Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 1 ANORGANISCHE CHEMIE Allgemeine Chemie H 97/3 a) Was versteht man unter Elektronenaffinität? b) Welche Tendenz weisen die Werte der Elektronenaffinität für die Elemente der 7. Hauptgruppe auf? Wie kann man das erklären? c) Wie lassen sich Elektronenaffinitäten ermitteln? Erklären Sie das mit Hilfe des Born-Haber-Kreisprozesses am Beispiel von NaCl! H 99/3 Erläutern Sie die elektronischen Grundbegriffe Ionisierungsenergie, Elektronenaffinitä und Elektronegativität und diskutieren Sie deren Beziehungen zueinander! H 96/3 Definieren Sie die Begriffe a) isomer, b) isoster, c) isolobal, und geben Sie jeweils zwei charakteristische Beispiele an! Periodensystem F 94/3 Erläutern Sie anhand der 6. Hauptgruppe des PSE, weshalb chemische Elemente zu Gruppen zusammengefaßt werden, insbesondere worauf dies in elektronentheoretischer Hinsicht beruht (Gemeinsamkeiten und Unterschiede)! Weshalb werden die Elemente der 6. Nebengruppe des PSE getrennt von denen der 6. Hauptgruppe aufgeführt und behandelt? F 95/3 Begründen sie, warum in der 1. Periode des PSE zwei, in der zweiten Periode acht Elemente stehen! H 97/3 a) Beschreiben Sie, wie sich im Periodensystem der Elemente (PSE) innerhalb der Hauptgruppen und der Perioden bei konkreter Betrachtung der 2. Hauptgruppe und der 3. Periode - die Basizität der Hydroxide verändert! b) Begründen Sie Ihre in a) gemachte Aussage! H 97/3 7b) Elektronenaffinität der 7. Hauptgruppe Strukturchemie F 92/2 Formulieren Sie den Begriff der Isomerie, und nennen Sie insgesamt fünf unterschiedliche Arten der Isomerie aus dem Bereich der anorganischen und organischen Chemie! Geben Sie für jede Art ein Beispiel an und verdeutlichen Sie es anhand einer Strukturformel! H 92/1 Salzstrukturen: Nennen Sie drei wichtige MX 2 -Salzstrukturen, und beschreiben Sie für diese drei Strukturen: a) die Anionenpackungen b) die Kationenpositionen! H 95/2 Salzstrukturen: Nennen Sie wichtige MX2 -Salzstrukturen, und beschreiben Sie für diese: a) die Anionenpackungen b) die Kationenpackung! H 96/1 Beschreiben Sie drei verschiedene AX2-Strukturtypen (A: Kation, X: Anion) hinsichtlich Koordination von Kation und Anion und Verknüpfung der Koordinationspolyeder! F 93/2 Nennen Sie drei wichtige MX-Salzstrukturen und beschreiben Sie a) die Anionenpackung, b) die Kationenpackung! H 95/1 Skizzieren Sie die Elementarzellen für folgende Element-Strukturen, und geben Sie jeweils die Anzahl Formeleinheiten pro Elementarzelle an! Berechnen Sie die Raumerfüllung und nennen Sie einen konkreten Vertreter der jeweiligen Strukturtyps: a) Kubisch dichteste Kugelpackung, b) Hexagonal dichteste Kugelpackung, c) Kubisch innenzentrierte Packung, d) Kubisch primitive Packung! H 99/3 Diskutieren sie anhand beispielhaft ausgewählter AB- und AB2- Festkörper-Verbindungen den Zusammenhang zwischen Kristallstruktur und Radienverhältnis von A- und B-Ion! H 92/3 Konzepte zur Vorhersage von Strukturen und Bindungswinkeln: a) Was ist das VSEPR-Modell? Nennen Sie zwei wichtige Regeln für dieses Modell! b) Benützen Sie das Modell, um die Strukturen von Schwefeltetrafluorid und vom Anion I3- zu beschreiben! F 93/1 Stellen Sie Valenzstrichformeln für folgende Ionen und Moleküle auf: CO, SCN - , SF4, BrF4-, S2O32-, POF3. Erläutern Sie kurz Struktur und Bindungsverhältnisse auf der Basis einfacher Modellvorstellungen! Nennen Sie drei typische Salzstrukturen für ionische Verbindungen der Zusammensetzung AB und skizzieren Sie deren Aufbau! Wovon hängt es vor allem ab, welcher Strukturtyp gebildet wird? F 94/1 Welche Gitterstrukturen findet man bei den Metallen? Welche räumliche Strukturen besitzen die folgenden Moleküle bzw. Ionen? (mit Skizze und Begründung) Fe(CO)5, SF6 XeF4, CO32-, P2O74-! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 2 Welche Isomeren können bei folgenden Metallkomplexen auftreten? [Co(NH3)4Cl2]+, [Co(H2NCH2CH2NH2)3]3+, [Co(NH3)5(NO2)]2+, [PtCl2Br2]2-! H 97/3 1c) Wie läßt sich der strukturelle Aufbau des Natriums beschreiben? Welche weiteren Metallstrukturen kennen Sie? Beschreiben Sie auch diese, und geben Sie jeweils ein typisches Beispiel an, bei dem die jeweilige strukturelle Anordnung realisiert ist! H 92/2 Beschreiben Sie auf der Basis von dichtesten Kugelpackungen die Kristallgitter von CaF 2, Thenards-Blau, Zinkblende, Wurtzit und Korund! H 97/2 Beschreiben Sie anhand von Skizzen die Kristallgitter von Kochsalz, Cäsiumchlorid, Zinkblende! H 99/1 Beschreiben Sie die Kristallstrukturen der Eisenoxide Fe1-xO, -Fe2O3 und Fe3O4 nach dem Konzept der dichtesten Kugelpackung! F 92/3 Erklären Sie die Strukturen von Zinkblende, CaF2, Al2O3, CrCl3 (wasserfrei), MoS2 (ggf. Skizze, Angabe der Koordinationszahlen usw.)! H 99/2 Erläutern und skizzieren Sie die Kristallstrukturen folgender Minerale, geben Sie die jeweiligen Koordinationszahlen für Kationen und Anionen an: a) Zinkblende b) Fluorit c) Steinsalz H 92/2 Geben Sie die Struktur- und Bindungsverhältnisse für folgende Moleküle und Molekülionen an (Skizzen, kurze theoretische Begründung): Fe(CO)5, Hg2Cl2, SO32-, [Ni(CN)4]2- und [HF2]-! F 93/3 Diskutieren Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Strukturen von NaCl und NiAs! Bei welchen Verbindungstypen werden diese Strukturen realisiert? H 93/1 Beschreiben und skizzieren Sie die wichtigsten Kristallstrukturen der Metalle, und nennen Sie jeweils ein Metall als typischen Vertreter! Erklären Sie die metallische Bindung anhand des Energiebänder-Modells für Beryllium! F 94/2 Zeichnen Sie die Lewis-Diagramme der folgenden Verbindungen in räumlicher Anordnung einschließlich freier Elektronenpaare und Oxidationsstufe des Zentralatoms: a) Schwefeldioxid, b) Schwefeltrioxid, c) Stickstoffdioxid, d) Phosphor(III)säure und Phosphor(I)säure. F 95/2 Beschreiben Sie die Strukturen von a) wasserfreiem Chrom(III)chlorid, b) Rheniumtrioxid, c) Calciumfluorid (=Fluorit)! F 95/3 Welche Strukturen besitzen SiO2, TiO2 und CaF2 im Kristall? H 95/1 5a) Beschreiben Sie die Kristallstruktur von Korund! H 95/3 Zeichnen Sie die räumlichen Valenzstrichformeln von a) Hypobromit, b) Bromit, c) Bromat, d) Perbromat! Welche Oxidationsstufen liegen jeweils vor? H 95/3 10a) Zeichnen Sie die Strukturformel des einfachsten Kobaltcarbonyls! F 96/1 Was sind a) Inselsilikate, b) Feldspäte, c) Spinelle? Beschreiben Sie den räumlichen Aufbau dieser Stoffe! F 98/1 a) Erläutern Sie anhand von entsprechenden Skizzen das Bauprinzip von Kettensilikaten und von Schichtsilikaten! b) Was sind Zeolithe (Aufbau)? F 96/2 Zeichnen Sie die Strukturen von Lithiummethyl, Bortrimethyl, Aluminiumtrimethyl, Diboran und Bortrifluorid und kennzeichnen Sie kurz die Bindungsverhältnisse in diesen Verbindungen! H 96/3 Welchen räumlichen Bau besitzen folgende Molekülverbindungen? HN3, ClF3, S4N4, ClCN, Hg(CN)2, Fe(CO)5, B3N3H6, XeO3! Es soll jeweils eine kurze Charakterisierung (mit Formelbild, einschließlich freier Elektronenpaare) gegeben werden! F 97/1 5a) Geben Sie die Strukturen folgender Verbindungen an: Si6H12, B5H9, N2O4, SF4! F 97/2 1d) Welche Geometrien sind nach dem VSEPR-Modell für folgende Verbindungen vorherzusagen: SbF 52- PCl5, AsCl6-, NO2-, AsH3 (Skizze)? F 97/2 a) Nennen Sie die Charakteristika des geordneten festen Zustands (makroskopisch und mikroskopisch)! b) Skizzieren Sie die Struktur des weißen Phosphors und leiten Sie daraus die Struktur von P 4O10 ab! Geben Sie die vorhandenen Symmetrieelemente an, und bezeichnen Sie die Gesamtsymmetrie! H 97/1 Begründen Sie mit Hilfe der Ligandenfeld-Stabilisierungsenergie (LFSE), ob die Verbindungen a) Mn 3O4, b) Fe3O4 Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 3 und c) NiAl2O4 im Kristall die normale oder inverse Spinellstruktur besitzen! H 98/2 Welche Strukturen besitzen folgende Anionen? ClO3-, AsS43-, BrF4-, I3-, So2O82-, Mo(CN)84-, NiCl42-, Pt(CN)42- , Re2Cl82-, AuCl4! H 98/3 a) Welche Geometrien sind nach dem VSEPR-Modell für SF2, SF4, SF6, SF5-, S=SF2 vorherzusagen (Skizze)? b) Zeichnen sie die günstigste Konformation für das Wasserstoffperoxidmolekül in der Newman-Projektion, mit freien Elektronenpaaren am Sauerstoff! Beachten Sie, daß freie Elektronenpaare einen größeren Raumanspruch haben als bindende und daß eine ekliptische Anordnung der Elektronenpaare ungünstig ist. wie ist somit der Diederwinkel im Wasserstoffperoxidmolekül abzuschätzen? c) Tatsächlich beträgt der Diederwinkel im Wasserstoffperoxidmolekül ca. 110°. Erklären Sie den Widerspruch zu b) anhand einer geeigneten Newman-Projektion unter Berücksichtigung attraktiver Wechselwirkungen zwischen den elektropositiven Wasserstoffatomen mit freien Elektronenpaaren des gegenüberliegenden Sauerstoffatoms! F 99/3 2.2 Stellen Sie für folgende Moleküle und Ionen Valenzstrichformeln auf und diskutieren Sie deren Struktur! Erläutern Sie dabei auch kurz die verwendete Modellvorstellungen! XeF4, BrF4+, SF5-, PF3Cl2, IF7, SOF4. F 98/3 Geben Sie die Valenzstrichformeln und die Molekülgestalt folgender Verbindungen an! (VSEPR-Modell). BF4, ClF3, XeO3, SiF4, PF5, SF6, XeF4, BrF5, IF7, H 97/2 Vergleichen Sie die Strukturen von Bortrichlorid, Aluminiumtrichlorid und Goldtrichlorid (Skizzen und stichpunktartige Beschreibung)! Bindungstheorien F 97/2 Beschreiben Sie kurz die MO-Theorie (Erklärungsansatz, Aussage, Aufstellungsregel für MO-Schemata, Hundsche Regel, Pauli-Prinzip)! Zeichnen Sie das MO-Schemata für N2, und bestimmen Sie die Bindungsordnung und den Magnetismus! F 92/3 Erläutern Sie das MO-Schema von HF (Skizze mit Bezeichnung der senkrechten Achse und ihres Nullpunktes, Erklärung der Bindungsordnung und der Polarität der Bindung)! F 93/3 Wie ändern sich die magnetischen und Bindungseigenschaften von Stickstoffoxid NO bei der Ionisierung? Diskussion anhand des MO-Diagramms! F 94/3 Diskutieren Sie auf MO-theoretischer Grundlage vergleichend die Moleküle NO, NO+ und NO- insbesondere hinsichtlich Bindungsgrad und Magnetismus, und geben Sie die jeweiligen Valenzstrukturformeln an! H 95/3 Beschreiben Sie die Bindung in NO mittels eines MO-Diagramms! Skizzieren Sie, welche Atomorbitale an der Ausbildung der - und -Bindung beteiligt sind! F 96/2 Zeichnen Sie das Molekülorbitalschema für die Elektronenstruktur von Stickstoffmonoxid! H 99/3 Skizzieren Sie vergleichend die MO-Diagramme der Moleküle N2, NO und O2 und diskutieren Sie auf dieser Grundlage die wesentlichen Unterschiede in ihren elektronischen Eigenschaften! Geben sie für die drei Moleküle Valenzstrukturformeln an, die die jeweilige elektronische Struktur widerspiegeln! F 95/2 Beschreiben Sie die Bindung in Distickstoff (N2) und Disauerstoff (O2) anhand der Molecular Orbital-Schemata! F 95/3 Diskutieren Sie das Molekülorbital-Schema für O2, O2- und O2 2-! H 95/1 Skizzieren Sie ein qualitatives MO-Schema für da O2-Molekül! Geben Sie die Bindungsordnung an! Wie groß sind Bindungslänge und Bindungsordnung des Hyper-Oxid-Ions im Vergleich zum O2-Molekül (Begründung)? H 96/1 Skizzieren Sie ein MO-Diagramm für das Disauerstoff-Molekül, geben Sie die Bindungsordnung an, und begründen Sie, warum dieses Molekül paramagnetisch ist! Welche geladenen Disauerstoff-Spezies kennen Sie, in welchen Verbindungen treten sie auf und welche Bindungsordnung besitzen diese? H 97/2 Geben Sie das MO-Schema für das Peroxiddianion an, und leiten Sie die Bindungsordnung ab! Mit welchem neutralen Molekül ist es isoelektronisch? F 99/3 2.1 Stellen Sie die MO-Schemata für folgende Moleküle auf: CO, O2, F2! H 98/3 4b) Bestimmen Sie anhand eines MO-Diagramms die Bindungsordnung im Hyperoxid-Anion! H 93/3 1.1 Die Bindungswinkel HMH (M = O, S, Se, Te) betragen in der genannten Reihenfolge 104,5, 92.1, 91 und 90 °C. Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 4 Welche Folgerungen ergeben sich daraus für die Bindungsverhältnisse? F 95/1 Was ist das Kennzeichen einer kovalenten Bindung? Unter welchen Voraussetzungen ist sie unpolar bzw. polar? Geben Sie je 3 Beispiele! Welcher Bindungstyp liegt in den X2-Molekülen vor? (X = F, Cl, Br, I) Wodurch zeichnen sich die Bindungsverhältnisse aus in Metallen, in Halbmetallen, in Nichtmetallen? Erläutern Sie die elektronischen und die strukturellen Merkmale anhand von Beispielen! F 92/3 Erklären Sie die Charakteristika der Ionenbindung! Skizzieren Sie den Weg zur Madelung-Konstanten am Beispiel NaCl! H 94/3 Erläutern Sie anhand der Schwefelchemie die Doppelbindungsregel und ihre Ausnahmen (je drei Beispiele)! Stützen Sie Ihre Erklärung auf den Vergleich des Elementpaares Schwefel/Sauerstoff! b) Erläutern Sie, was man unter -, - und -Bindung versteht! c) Beschreiben Sie die metallische Bindung (Bänder-Modell)! F 97/1 F 92/3 Erläutern Sie den Einfluß der Oxidationszahl des Metalls auf den Charakter der Metall-Sauerstoffbindung in Metalloxiden (Beispiel Mn(II), (VII))! F 98/2 Für die beiden Verbindungen H2O2 und O2F2 gelten folgende Strukturparameter: H2O2: d(H-O) = 0,95 10-10 m, d(O-O) = 1,48 10-10 m; O2F2: d(O-F) = 1,58 10-10 m, d(O-O) = 1,22 10-10 m. Diskutieren Sie die auffallend unterschiedlichen Strukturparameter! Wasserstoffchemie H 92/3 Element-Wasserstoff-Bindungen a) Geben Sie je ein Beispiel (mit Struktur) für Element-Wasserstoff-Bindungen der Elemente Lithium, Bor, Silicium, Arsen und Chlor! Beschreiben Sie Unterschiede in den Element-Wasserstoff-Bindungen! b) Nennen Sie charakteristische Eigenschaften der Wasserstoffbrücken-Bindung! c) Wie läßt sich bei der Hydrierung die katalytische Wirkung bestimmter Edelmetalle verstehen? d) In Schwingungsspektren ist die Zuordnung der Valenz-Streckschwingung der Element-Wasserstoff-Bindung E-H eindeutig, wen auch das Spektrum der deuterierten Verbindung vorliegt. Warum und wie unterscheidet sich die Lage von E-H von E-D? F 94/1 Geben Sie einen kurzen Überblick über die Wasserstoffverbindungen der Elemente des Periodensystems und nennen Sie jeweils den Bindungstyp! F 96/2 Elementarer Wasserstoff ist ein großtechnisch genutztes Gas. Geben Sie die Reaktionsgleichungen für drei Syntheseverfahren an und kennzeichnen Sie das Verfahren, mit dem heute am meisten Wasserstoff produziert wird! H 96/3 Welche binären Wasserstoffverbindungen werden von den Elementen der 3. Periode des Periodensystems (Ordnungszahlen 11-18) gebildet? Welche Strukturen haben sie? Charakterisieren Sie die Element-WasserstoffBindungen anhand typischer Beispiele! H 97/1 a) Wie ändern sich die Bindungsverhältnisse und chemischen Eigenschaften der binären Elementhydride E xHy der ersten Achterperiode (Li, Be, B, C, N, O, F, Ne)? b) Was versteht man unter dem „Grimmschen Hydridverschiebungssatz“? H 95/2 vgl. Bor-Gruppe H 96/1 vgl. Bor-Gruppe F 99/2 H 92/1 vgl. Bor-Gruppe vgl. N-Gruppe F 96/2 Wasserstoffperoxid kann sowohl als Oxidations- wie auch als Reduktionsmittel wirken. Formulieren Sie drei chemische Reaktionen, die dies verdeutlichen! H 96/2 Wasserstoffperoxid a) Molekülstruktur, Darstellung, Eigenschaften b) Formulieren Sie je eine Reaktionsgleichung, in der Wasserstoffperoxid als Oxidations- bzw. Reduktionsmittel auftritt! c) Qualitativer Nachweis von Wasserstoffperoxid! H 92/2 Beschreiben Sie an Hand von Reaktionsgleichungen Methoden zur Darstellung von Wasserstoffperoxid im Labor und Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 5 in der Technik! H 92/2 Nennen Sie qualitative Nachweise für H2O2 und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen! Geben Sie für die gebildeten Produkte Struktur- bzw. Valenzstrichformeln an! Wie kann man H2O2 quantitativ bestimmen (Redoxgleichungen)? F 92/3 Darstellung, Struktur und Eigenschaften von Wasserstoffperoxid (Beispiele mit Gleichungen); qualitative und quantitative Bestimmung! H 93/1 Luminol (3-Aminophthalsäure-hydrazid), gelöst in ver. NaOH, reagiert mit 3%igem H2O2 in Gegenwart von rotem Blutlaugensalz als Katalysator unter Lichtaussendung. Wie bezeichnet man diesen chemischen Vorgang? Formulieren Sie den Reaktionsablauf anhand von Reaktionsgleichungen! Nennen Sie weitere qualitative Nachweise für H 2O2 bzw.. Peroxid! Wie kann man H2O2 quantitativ bestimmen? Alkalimetalle F 96/3 Soda ist ein wichtiger chemischer Grundstoff. Beschreiben Sie zwei technische Verfahren zur Gewinnung von Soda (mit Angabe der Reaktionsgleichungen)! H 97/3 1a) Herstellung von Na, vgl. Elementdarstellung b) Nennen Sie wichtige Eigenschaften des Natriums! c) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen der Umsetzung von Natrium mit Chlor, Sauerstoff, Wasser, Methanol, Ammoniak (beim Erhitzen)! d) Struktur, vgl. Strukturchemie H 99/2 a) Welche Sauerstoffverbindungen (Formeln und Namen) entstehen beim Verbrennen der Alkalimetalle Lithium, Natrium und Kalium an Luft? b) Welche Bindungsverhältnisse liegen in diesen Verbindungen vor? c) Wie lassen sich die unterschiedlichen Sauerstoffverbindungen chemisch oder physikalisch unterscheiden? Erkalkalimetalle H 97/1 Erläutern sie die Begriffe „Luftmörtel“ und „Wassermörtel“! H 98/1 Worauf beruht die temporäre Wasserhärte, und wie kommt diese in das Wasser hinein? Mit welcher Methode und mit welcher eingestellter Lösung kann man das Kation der die temporäre Wasserhärte verursachenden Verbindung titrieren? Strukturformeln des Reagenzes und des sich bei der Titration bildenden Komplexes! Wie kann man bei dieser Titration den Endpunkt erkennen? Bor-Gruppe F 92/1 2c) Wie stellt man elementares Bor her? Wozu wird es verwendet? Welche Unterschiede gibt es zwischen Bortrihalogeniden und Aluminiumtrihalogeniden? H 94/2 Wie gelangt man ausgehend vom Borsäuretrimethylester über Natriumtetrahydroborat zu Diboran(6)? Wie reagiert gasförmiges Diboran(6) MIT Trimethylamin und Ammoniak? Beschreiben Sie die Struktur von Diboran(6)! Welche Informationen aus physikalischen Methoden (3 Beispiele) sind nützlich, um die Bindungsverhältnisse zu erklären? H 96/1 Beschreiben Sie die Bindung im Borwasserstoff-Molekül B2H6! Geben Sie drei Beispiele für Borwasserstoffanionen, und beschreiben Sie ihre Strukturen! Diskutieren Sie die Isomerie des Carbaborans C 2B10H12! F 99/2 2c) Beschreiben Sie die Reaktion von Diboran(6) mit Ammoniak und Trimethylamin! d) Nennen Sie zwei weitere neutrale Bor-Wasserstoff-Verbindungen und geben Sie die Molekülstrukturen an! H 95/2 Borwasserstoffe a) Welche Typen von Borwasserstoffen gibt es? (Formeln, Namen) b) Welche Strukturen kommen den Borwasserstofftypen zu? c) Wie lassen sich die Bindungen der Borwasserstofftypen beschreiben? d) Was sind Borwasserstoffanionen? (Beispiele, Strukturen) e) Was sind Carbaborane? (Beispiele, Strukturen) Kohlenstoff-Gruppe Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 6 H 98/1 Die Modifikationen des Elements Kohlenstoff: Beschreiben Sie die Strukturen! Welche physikalischen und chemischen Eigenschaften lassen sich mit diesen Strukturen in Zusammenhang bringen? F 99/2 a) Welche Modifikationen des Kohlenstoffs sind bekannt? Nennen Sie wichtige physikalische und chemische Eigenschaften dieser Modifikationen! b) Vergleichen Sie die Strukturen von Kohlenstoff mit den Strukturen der anderen Elemente der 14. Gruppe! H 99/1 Zeichnen und diskutieren sie die Strukturen der beiden klassischen Elemenmodifikationen von Kohlenstoff! Neuerdings kam eine dritte Art hinzu, die der Fullerene, die Sie am Beispiel von C60 kurz beschreiben sollen! H 96/1 Geben Sie fünf zum Kohlenstoffdioxid isoelektronische Moleküle in Form von Valenzstrichformeln an, davon mindestens eines mit positiver Ladung, mindestens ein neutrales und mindestens eines mit negativer Ladung! Benennen Sie diese Moleküle! F 99/1 a) Beschreiben und begründen Sie die allgemeinen Trends innerhalb der Gruppe 14! Warum nimmt Kohlenstoff eine Sonderstellung ein? b) Welche Oxide bilden Kohlenstoff und Silicium? Diskutieren Sie ihre chemischen Eigenschaften und Strukturen und zeigen Sie auch hier den Unterschied zwischen Kohlenstoff und Silicium auf! c) Geben Sie ein Beispiel für die Darstellung von Siliconen (Reaktionsgleichung)! d) Nennen und beschreiben Sie die drei allotropen Formen des Kohlenstoffs und geben Sie Beispiel für anorganische graphit-isostrukturelle Verbindungen! e) Geben sie jeweils eine Darstellungsmethode für ein Disilen, Silaalken und Silaimin! F 98/1 a) Beschreiben und begründen Sie die allgemeinen Trends innerhalb der IV. Hauptgruppe! Warum nimmt Kohlenstoff eine Sonderstellung ein? b) Welche Oxide bilden Kohlenstoff und Silicium? Diskutieren Sie ihre chemischen Eigenschaften und Strukturen, und zeigen Sie auch hier den Unterschied zwischen C und Si! c) Geben Sie ein Beispiel für die Darstellung von Siliconen (Reaktionsgleichungen)! d) Formulieren Sie Lewis-Formeln für folgende Verbindungen: CS2, CO, CO2, CO32-, C3O2 (Kohlensuboxid)! e) Wie reagieren die Halogenverbindungen der IV. Hauptgruppe mit Wasser? F 99/2 a) Wie stellt man Silane (2 Beispiele) technisch oder im Labor her? Wozu werden Silane verwendet? b) Vergleichen Sie Silane und Kohlenwasserstoffe hinsichtlich chemischer Eigenschaften! H 92/3 Silicium-Sauerstoff-Verbindungen: a) Welche verschiedenartigen Silicate gibt es? Nennen sie vier Beispiele und skizzieren sie die Strukturen! b) Alumosilicate, (vgl. technische Chemie) c) F 92/1 2a) Silane und ihre Derivate: Gebe Sie Beispiele und beschreiben Sie die Eigenschaften! Wozu werden Silane technisch verwendet? F 94/2 8a) Was sind Silikone und wofür werden sie verwendet? b) Herstellung in der Technik (vgl. technische Chemie) H 94/1 Silicate: a) Systematik, Strukturen, b) Praktische Nutzung F 96/2 Silikone sind wichtige Werkstoffe. Geben Sie Reaktionsgleichungen für ihre Synthese an! Stickstoff-Gruppe F 92/1 2b) Welche Stickoxide sind Ihnen bekannt? Erläutern Sie ihre Struktur und geben Sie Valenzstrichformeln an! Warum stellen Stickoxide ein Umweltproblem dar? H 92/1 Sauerstoffsäuren des Stickstoffs: a) Nennen Sie die Sauerstoffsäuren des Stickstoffs mit Namen und Formel! b) Welche Struktur kommt diesen Säuren zu (Valenzstrichformel, Geometrie, Oxidationsstufe des Stickstoffs)? c) Geben Sie anhand von Reaktionsgleichungen je einen Darstellungsweg für jede Säure an! d) Welche Sauerstoffsäuren werden technisch gewonnen? Wo liegt ihre praktische Bedeutung? H 93/3 NO (vgl. Kinetik) Wodurch wird die Bildung von Stickstoffmonoxid bei Verbrennungsvorgängen begünstigt? Unter welchen Voraussetzungen können Autoabgase die Ozonkonzentration in Bodennähe erhöhen? F 94/3 MO-Schema von NO,NO+, NO-, (vgl. Bindungstheorie) Beschreiben Sie die Darstellung und die wesentlichsten chemischen Eigenschaften von NO anhand von Reaktionsgleichungen! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 7 H 94/3 Geben Sie Darstellung, Struktur und Bindungsverhältnisse (Valenzstrukturen) der Stickstoffoxide an! F 97/1 a) Beschreiben Sie die maßgeblichen chemischen Gleichgewichte der Ammoniak-Synthese nach dem Haber-BoschVerfahren! b) Schildern Sie, wie man Hydrazin herstellt, und geben Sie seine Struktur an! c) Beschreiben sie ein Verfahren zur Gewinnung von Stickstoffwasserstoffsäuren und formulieren Sie ihre Struktur! F 95/3 Wie ändert sich das Gleichgewicht NO2/N2O4 bei Änderung der Temperatur und des Drucks (mit Begründung!)? F 97/2 a) Beschreiben und begründen Sie die allgemeinen Trends innerhalb der V. Hauptgruppe! Warum nimmt Stickstoff eine Sonderstellung ein (Beispiele)? b) Vergleichen Sie die Wasserstoffverbindungen der Elemente der V. Hauptgruppe hinsichtlich Säurestärke, Stabilität, Schmelzpunkt und Siedepunkt, und begründen Sie die Tendenzen! c) Ordnen Sie die Oxosäuren des Phosphors nach ihrer Säurestärke, und begründen Sie dies mit Hilfe der VBTheorie! Benennen Sie jeweils die Säure! F 93/2 a) Welche 5 Stickstoffwasserstoffe konnten bisher isoliert werden? Diskutieren Sie Struktur und Bindungsverhältnisse! (Namen, Valenzstrichformel, Geometrie) b) Skizzieren Sie die Synthese der fünf Stickstoffwasserstoffe! (Reaktionsgleichungen, Reaktionsbedingungen) c) Wie verhalten sich die fünf Stickstoffwasserstoffe bei Wärmezufuhr in Ab- und Anwesenheit von Sauerstoff? d) Welche Reaktionen gehen die fünf Stickstoffwasserstoffe mit Säuren und mit Basen ein? H 92/1 Phosphorwasserstoffe: a) Welche fünf flüchtigen Phosphorwasserstoffe konnten bisher isoliert werden? Diskutieren Sie Strukturen und Bindungsverhältnisse (Namen, Valenzstrichformeln, Geometrie)! b) Skizzieren Sie die Synthese der fünf Phosphorwasserstoffe (Reaktionsgleichungen, -bedingungen)! c) In welchen isomeren Formen existiert der Phosphorwasserstoff P 4H6 (Formelbilder)? d) Formulieren Sie fünf Derivate des nicht existenten Phosphorwasserstoffs PH5, und diskutieren Sie deren Strukturen! H 93/3 Wie ist der molekulare Bau der reaktivsten, bei Raumtemperatur festen Phosphormodifikation? Worauf beruht die Reaktivität? Formulieren Sie die Reaktion dieser Modifikation mit Kalilauge! Benennen Sie den Reaktionstyp, die Reaktionsprodukte und deren Eigenschaften! H 94/1 Sauerstoffsäuren des Phosphors: a) Systematik, Strukturen, Oxidationsstufen b) Darstellungswege c) Praktische Nutzung F 92/1 2d) Welche Elementmodifikationen des Phosphors sind Ihnen bekannt? Wodurch zeichnen sie sich aus? Wie kann man sie herstellen? Chalkogene H 92/3 Zur 6. Hauptgruppe: a) wie kommt elementarer Sauerstoff vor? Nennen sie Verfahren zur Gewinnung der verschiedenen Formen des Sauerstoffs! b) Was ist Singulett-Sauerstoff? H 99/3 Beschreiben Sie das Vorkommen von Sauerstoff in der Natur! Gehen Sie insbesondere auf die Modifikationen des elementaren Sauerstoffs, deren wesentlichen Eigenschaften sowie deren Wechselbeziehungen in der Strato- und Troposphäre ein! H 93/3 s. Bindungstheorie, bzw. Säure/Base H 94/3 Erläutern Sie anhand der Schwefelchemie die Doppelbindungsregel und ihre Ausnahmen (je drei Beispiele)! Stützen Sie Ihre Erklärung auf den Vergleich des Elementpaares Schwefel/Sauerstoff! F 95/2 Welche binären Sauerstoffverbindungen bilden die Hauptgruppenelemente der 3. Periode (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl)? Es sollen jeweils die Bildung, die Reaktivität und die Struktur der Verbindungen angegeben werden! F 95/3 a) Schildern Sie jeweils einen Weg der Ozon-Bildung unter Laborbedingungen und in der Atmosphäre! b) Beschreiben Sie die Bindungsverhältnisse im Ozon-Molekül und die Eigenschaften dieser Sauerstoffmodifikation! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 8 H 96/2 Beschreiben Sie a) Verfahren zur Gewinnung von Disauerstoff (O2) im Labor und in der Technik, b) das MO-Schema von Triplett-Sauerstoff, c) Darstellung und Eigenschaften von anionischen und kationischen Disauerstoff-Spezies, d) magnetische Eigenschaften und Bindungsordnung der unter c) betrachteten Spezies! H 98/3 a) Beschreiben und begründen Sie kurz die allgemeinen Trends innerhalb der VI. Hauptgruppe (EN, EA, Metallcharakter, Radien, etc.)! b) Beschreiben sie qualitativ den Verlauf von Säurestärke, Stabilität, Schmelzpunkt und Siedepunkt bei den Elementwasserstoffverbindungen (mit Begründung)! c) Ordnen sie folgende Schwefelverbindungen nach ihrer Säurestärke: H2S, H2S2O3, H2SO3, H2SO4 ! Begründen Sie Ihre Entscheidung mit Hilfe der VB-Theorie (Lewis-Formeln)! Halogene F 98/2 Fluor wird häufig auch als das „magische Element“ bezeichnet. Schreiben Sie einen kurzen Essay über die Chemie des Fluors und arbeiten Sie heraus, warum Fluor gegenüber allen anderen Elementen eine Sonderstellung besitzt! F 92/1 2e) Beschreiben sie den Mechanismus der Bildung von Iodwasserstoff aus den Elementen! Wie ändert sich die Säurestärke in der Reihe HF - HCl - HBr - HI, und wie erklärt man diese Abstufung? F 93/2 Sauerstoffsäuren des Chlors: Nennen Sie die Chlorsauerstoffsäuren mit Namen und Formel! Welche Struktur kommt diesen Säuren zu? (Valenzstrichformel, Geometrie, Oxidationsstufe des Chlors) Geben Sie anhand von Reaktionsgleichungen je eine Darstellungsmethode für jede Säure bzw. jedes Säureanion an! Welche Chlorsauerstoffsäuren (bzw. Säureanionen) werden technisch gewonnen? Wo liegt ihre praktische Bedeutung? H 96/2 Sauerstoffsäuren des Chlors: Nennen Sie die Ihnen bekannten Verbindungen, geben Sie jeweils die Molekülstruktur an, und formulieren Sie je eine Darstellungsmethode für die Säure bzw. ihre Salze (Reaktionsgleichungen)! F 98/3 a) Beschreiben Sie die technische Herstellung von Chlor nach dem Quecksilber-Verfahren: Ausgangsstoffe, Reaktionsbedingungen, Skizze der experimentellen Anordnung, Reaktionsgleichungen! Wie werden unerwünschte Nebenreaktionen verhindert? b) Wie stellt man Chlor im Labor her? c) Nennen Sie wichtige Eigenschaften des Chlors! d) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen der Umsetzung von Chlor mit Natrium (bei 100°C), Fluor (bei 250°C, Cu-Späne), Wasser, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Schwefeldioxid! e) Wofür wird Chlor verwendet? (3 Verwendungsmöglichkeiten) H 93/1 In welcher Form kommen Brom und Iod in der Natur vor? Wie kann man Br 2 und I2 daraus gewinnen bzw. allgemein darstellen? Geben Sie stets Redox- und Reaktionsgleichungen an! H 93/1 Wie erhält man ausgehend von I2, über HIO3 als Zwischenprodukt, I2O5? Welche Struktur besitzt es? Wozu wird es in Gasspürröhrchen verwendet? (Redox- und Reaktionsgleichungen angeben)? F 94/3 Welche Klassen von neutralen Interhalogenverbindungen gibt es? Beschreiben Sie die Darstellung je eines typischen Vertreters seiner Klasse, und diskutieren Sie dessen stereochemische Struktur auf der Grundlage des Valenzelektronenpaar-Abstoßungsmodells von Nyholm und Gillespie! H 94/2 Halogene und Interhalogen-Verbindungen: Geben Sie je ein Beispiel (mit räuml. Struktur) für die verschiedenen Typen von neutralen InterhalogenVerbindungen! Diskutieren Sie die „Sonderstellung“ des Fluors unter den Halogenen! Geben Sie fünf Beispiel mit den räumlichen Strukturen für Polyhalogenid-Anionen! F 95/3 Geben Sie einen kurzen Überblick über die wichtigsten Halogen-Verbindungen der Hauptgruppen-Elemente des PSE, und nennen Sie jeweils den Bindungstyp! F 95/1 1.2 Welcher Bindungstyp liegt in den X2-Molekülen vor? (X = F, Cl, Br, I) Wie ändert sich der X-X-Abstand der Reihe F2 bis I2? Begründung? Wie ändert sich die Bindungsenthalpie in der Reihe F2 bis I2? Begründung der Angaben! H 95/3 2e) Welche Verbindung entsteht beim Eintragen von elementarem Brom in Natronlauge, welcher Reaktionstyp liegt hier vor? 2f) Was entsteht, wenn Sie Bromid-Lösung mit Bromat umsetzen? Begründen Sie durch Gleichungen! F 96/3 Halogenlampen ermöglichen eine erheblich höhere Lichtausbeute als gewöhnliche Glühlampen. Beschreiben Sie die Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 9 chemischen Vorgänge, die beim Betrieb einer Halogenlampe auftreten! H 93/1 Geben Sie das Aufbauprinzip (Skizze) einer Halogenlampe an, und erläutern sie die darin ablaufenden chemischen Reaktionen! F 96/1 Welche binären Fluoride werden von den Elementen Phosphor, Schwefel und Chlor gebildet? (Systematik, Molekülstruktur)! F 97/3 Halogen-Verbindungen von Hauptgruppenelementen: a) Geben Sie, nach Hauptgruppen systematisch geordnet, die verschiedenen Zusammensetzungen an! b) Charakterisieren Sie den jeweiligen Bindungstyp, und zeichnen Sie die Strukturen! c) Nennen Sie die prinzipiellen Darstellungsweisen mit je einem Beispiel! H 97/3 a) Welche Stoffe bezeichnet man als Pseudohalogene bzw. als Pseudohalogenide? b) Welche Gemeinsamkeiten (Eigenschaften, Reaktionen) gibt es zu den Halogenen bzw. Halogeniden? c) Geben Sie für zwei Pseudohalogenidionen je zwei qualitative analytische Nachweisreaktionen an! Formulieren Sie auch die entsprechenden Reaktionsgleichungen! F 97/3 Vergleichen Sie die Eigenschaften bzw. das Reaktionsverhalten (z.B. gegenüber Wasser) folgender Verbindungen: a) SiCl4/CCl4; b) NCl3/NF3; c) HI/HF, d) HCl/HClO4; e) AgCl/AgF, f) BCl3/BF3 ! Edelgase H 97/2 Beschreiben Sie für das Element Neon die Elektronenzustände anhand der vier Quantenzahlen (konkrete Werte angeben)! Nebengruppenelemente H 92/3 5c) Wie erhält man komplexe Cu (I)-Cyanide und welche Strukturen besitzen die komplexen Anionen? H 94/3 Wie ändern sich in den Oxiden der Metalle der ersten Übergangsreihe die Radien der Metallkationen M 2+ von Calcium bis Zink (kurze Erläuterung)! F 95/2 In welchen Oxidationsstufe kann Chrom in seinen Verbindungen auftreten? Geben Sie die wichtigsten Verbindungen und die jeweiligen Strukturen an! H 98/2 Welche Oxidationsstufen kann Chrom in seinen Verbindungen annehmen? Es soll jeweils mindestens ein charakteristisches Beispiel angegeben werden. F 94/1 In welchen Oxidationsstufen kann Chrom in seinen Verbindungen auftreten? Geben Sie für jede Oxidationsstufe ein Beispiel an! H 96/3 Chrom(II)-acetat ist eine zweikernige Koordinationsverbindung. Wie entsteht sie, welche räumliche Struktur hat sie, und wie wird die Cr-Cr-Bindung beschrieben? (MO-Diagramm) F 98/3 a) Was bedeutet der Name Chrom? b) Wo findet man Chrom im PSE (Gruppe, Periode)? Geben Sie die Elektronenkonfiguration und die Valenzelektronenkonfiguration (VEK) des Elementes an! c) Welche möglichen stabilen Oxidationsstufen des Chroms in seinen Verbindungen lassen sich anhand der VEK vermuten und warum? d) Welche Oxidationsstufen von Chrom in seinen Verbindungen kennt man? Geben Sie jeweils ein Beispiel an! e) Welche natürlichen Chromvorkommen als Element bzw. in Verbindungen sind Ihnen bekannt? Geben Sie bei den Verbindungen an, in welcher Oxidationsstufe das Chrom vorliegt! f) Formulieren Sie die Umsetzung einer Cr(III)-Salzlösung 1. Im alkalischen Milieu mit H2O2, 2. In schwefelsaurer Lösung mit Ammoniumperoxodisulfat! g) Was versteht man unter Chromatometrie? Vergleichen Sie die Methode mit der Manganometrie! F 96/3 Titan ist ein wichtiges High-Tech-Metall. a) beschreiben Sie die technische Darstellung dieses Metalls, und nennen sie unter Angabe der Summenformel und des strukturellen Aufbaus mindestens drei titanhaltige Mineralien! b) Wie viele d-Elektronen besitzt Titan in der Oxidationsstufe +4, und welche Anwendung findet das entsprechende Oxid? F 93/3 Titan, vgl. Technische Chemie, Elementdarstellung H 97/3 Mangan und seine Verbindungen: Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 10 a) welche möglichen stabilen Oxidationsstufen des Mangans in seinen Verbindungen lassen sich anhand der VEK vermuten und warum? b) Welche Oxidationsstufen vom Mangan in seinen Verbindungen kennt man? Geben sie jeweils ein Beispiel an! c) Welche natürlichen Mangan-Vorkommen als Element bzw. in Verbindungen sind Ihnen bekannt? Geben sie bei den Verbindungen an, in welcher Oxidationsstufe das Mangan vorliegt! d) Zu welchen Reaktionsprodukten reagiert das Permanganat-Ion in saurer bzw. alkalischer Lösung? e) Was versteht man unter Manganometrie? H 99/2 Welche Oxidationsstufen kann Mangan in seinen Verbindungen annehmen? Geben Sie je ein Beispiel! H 98/1 Mangan: Stellung im PSE, Elektronenkonfiguration, Vorkommen in der Natur, Darstellung und Verwendung des Elements, kurze Gewichtung der verschiedenen Oxidationsstufen, die Anionen der Sauerstoffsäuren des Mangans (Typen, Synthesen, charakteristische Reaktionen)! Technische Chemie, Elementdarstellungen H 92/1 Darstellung von Kupfer: a) Welcher Rohstoff wird benutzt (Name, Formel, Herkunft, Verunreinigungen)? b) Wie wird der Rohstoff aufbereitet (Verfahren, Reaktionsgleichungen, Reaktionsbedingungen)? c) Welcher Stoff ist Vorläufer der Kupfergewinnung, und wie wird er in Kupfer umgewandelt (Name, Reaktionsgleichungen, Produkte neben Kupfer)? F 99/1 a) Beschreiben Sie mit Reaktionsgleichungen die großtechnische Darstellung von Kupfer! Wie trennt man Kupferkies CuFeS2 vom tauben Gestein? b) Skizzieren Sie den großtechnischen Prozeß der Schmelzflußelektrolyse von Natriumchlorid! Bezeichnen Sie alle Komponenten der Anlage und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen in Halbzellenschreibweise! H 97/2 Wie können folgende Metalle in möglichst reiner Form technisch dargestellt werden: a) Kupfer, b) Nickel, c) Titan? F 93/3 Erläutern Sie Gewinnung und Einsatz von metallischem Titan (Rohstoff, metallurgische Besonderheiten, physikalische und chemische Eigenschaften)! H 98/2 Wie wird metallisches Titan technisch aus Rutil (TiO2) dargestellt? Wie läßt sich hochreines Titan erhalten? (Gleichungen!) H 99/3 Beschreiben Sie anhand von Reaktionsgleichungen die Gewinnung und Reindarstellung von metallischem Titan! Geben Sie dessen wichtigste Eigenschaften und Anwendungsbereiche an! F 96/3 Darstellung und Anwendung des Metalls und der Oxide, s. Nebengruppenelemente H 97/3 1a) Beschreiben Sie die technische Herstellung von Natrium nach dem Downs-Verfahren (Ausgangsstoffe, Reaktionsbedingungen, Skizze der experimentellen Anordnung, ablaufende Reaktionsgleichungen)! Wie werden unerwünschte Nebenreaktionen verhindert? H 92/2 Beschreiben Sie die technischen Elektrolyseverfahren zur Darstellung von Natrium, Aluminium und Zink (Skizzen der Elektrolysezellen, Kathoden- und Anodenreaktionen, Elektrodenmaterialien, Reaktionsbedingungen)! F 93/2 Darstellung von Aluminium: Welcher Rohstoff wird benutzt? (Name, Herkunft, Formel, Verunreinigungen) Wie wird der Rohstoff aufbereitet? (Verfahren, Reaktionsgleichung, Reaktionsbedingungen) Welcher Stoff wird für die Aluminiumsynthese benötigt? (Name, Struktur) Nach welchem Verfahren gewinnt man Aluminium? (Name, Reaktionsgleichungen, Produkte neben Aluminium) H 93/2 Beschreiben Sie das Vorgehen bei der technischen Darstellung von Aluminium aus Aluminiumoxid, und erläutern Sie die dabei ablaufenden chemischen Vorgänge! F 95/1 Aluminiumgewinnung: Nach welchem Prinzip erfolgt sie? Skizzieren Sie den apparativen Aufbau! Welche Rolle spielt dabei Kryolith? Könnte man auch eine inerte Anode verwenden? Begründen Sie die Antwort! Welche Umweltbelastung geht von der Aluminiumgewinnung aus? Wie wird sie unterdrückt? H 96/2 Vom Bauxit zum Aluminium: Beschreiben Sie die Prozesse (mit Reaktionsgleichungen), die für die technische Aluminiumdarstellung von Bedeutung sind! H 94/2 Industrielle Prozesse (Reaktionsgleichungen und ungefähre Bedingungen): 1. Wie wird Aluminium aus Bauxit gewonnen? 2. Wie erhält man hochreines Silicium, ausgehend von Siliciumdioxid? 3. Beschreiben Sie die Herstellung chloridfreier Natronlauge! F 96/1 Nach welchen Methoden läßt sich metallisches Silicium aus Quarz (SiO 2) darstellen? Wie wird Reinstsilicium (für Halbleiter) erzeugt und gereinigt? Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 11 H 92/3 Stahlerzeugung: a) Welche Rolle spielen Kohle und Kohlenmonoxid im Hochofenprozeß (knappe Angaben, Reaktionsgleichungen)? b) Was versteht man unter Roheisen? c) Worauf beruht die Härtung des Stahls? F 95/3 Wie wird Stahl hergestellt? H 92/3 5a) Wie gewinnt man Silber und Gold in der Technik (Reaktionsgleichungen, Bedingungen)? b) Welche chemischen Vorgänge (Reaktionsgleichungen) stehen beim photographischen Prozeß im Vordergrund? H 93/3 Cyanidlaugerei: Elektrochemische Grundlagen (Nernst´sche Gleichung), Anwendung, Verfahrensablauf! H 95/2 Darstellung von Silber: Welche Rohstoffe werden eingesetzt? Wie werden die Rohstoffe zu Rohsilber aufbereitet? (3 Methoden!) Wie reinigt man Rohsilber? H 96/3 Bei der Gewinnung von Silber aus Bleiglanz (PbS) kann zur Anreicherung des Silbers das „Pattinsonieren“ verwendet werden, bei dem das Schmelzdiagramm von Blei (Smp. 327°C) und Silber (Smp. 962°C) eine Rolle spielt. Zeichnen Sie dieses Schmelzdiagramm und erläutern Sie die Bedeutung des Eutektikums (bei 304°C, 97,5% Blei)! F 94/3 Beschreiben Sie anhand von Reaktionsgleichungen die Gewinnung und Reindarstellung von elementarem Chrom! In welchen Anwendungsbereichen wird Chrom benötigt? H 94/1 Darstellung von Chrom: Rohstoffe (Name, Formel, Herkunft), Aufbereitung der Rohstoffe, Gewinnung von Chrom aus den aufbereiteten Rohstoffen, Reinigung von Chrom, (geg. Mit Reaktionsverfahren, -gleichungen, -bedingungen) H 93/1 Beschreiben Sie Verfahren zur Darstellung von Magnesium, Zinn, Quecksilber, Wolfram, Blei und Silber! Von welchen in der Natur vorkommenden Verbindungen bzw. Mineralien geht man aus? (Reaktionsbedingungen, gegebenenfalls Elektrodenmaterialien und Reaktionsgleichungen sind anzugeben.) H 99/1 Kohlenstoff wird oft als Reduktionsmittel zur Metalldarstellung verwendet; warum nicht bei frühen Übergangsmetallen? Beschreiben und diskutieren Sie den Hochofen-Prozess zur Roheisen-Gewinnung! F 99/3 Technische Verfahren: 1. Erläutern Sie die technische Herstellung von Chlor! Wozu wird Chlor vor allem verwendet? 2. Beschreiben Sie die technische Herstellung von Zink aus Zinksulfid! Geben Sie die wichtigsten Verwendungen für Zink an! H 98/2 4e) Nach welchen Gleichungen verlaufen die Gewinnung von Schwefel aus Schwefelwasserstoff nach dem „ClausVerfahren“? H 97/2 Erläutern Sie die Bildung von festem Kochsalz aus den Elementen bei Raumtemperatur anhand des Born-HaberKreisprozesses, und geben Sie für die Einzelschritte jeweils den Energieumsatz an (plus = Energie muß aufgewendet werden, minus = Energie wird frei)! F 93/1 Erläutern Sie für die beiden folgenden technischen Verfahren folgende Punkte: Herkunft der Ausgangssubstanzen, Synthesereaktion, Verwendung der Produkte: a) Chloralkali-Elektrolyse, b) Schwefelsäure-Synthese! H 97/1 5a) Wie wird heute großtechnisch Schwefelsäure hergestellt? (mit Reaktionsgleichungen)? F 92/2 Salpetersäure ist eine großtechnisch erzeugte Säure, die für die vielfältigsten Zwecke eingesetzt wird. a) Formulieren Sie mit chemischen Gleichungen die großtechnische Synthese von Salpetersäure, wobei Ihnen als Quelle für den Stickstoff Luftstickstoff zur Verfügung steht! b) Nennen Sie drei wichtige Verwendungszwecke für Salpetersäure und formulieren Sie entsprechende Reaktionsgleichungen! F 94/2 Wie wird Salpetersäure technisch hergestellt? (Teilgleichungen, mit Reaktionsbedingungen, Gesamtgleichung, Katalysator)! H 96/1 Beschreiben Sie jeweils ein großtechnisches Herstellungsverfahren für a) Schwefelsäure, b) Salpetersäure c) Ammoniak! F 98/2 Phosphorsäure kann nach dem „nassen Verfahren“ (Aufschlußphosphorsäure) oder nach dem „thermischen Verfahren“ (thermische Phosphorsäure) hergestellt werden. a) Beschreiben Sie beide Verfahren ( Rohstoffe, Reaktionsbedingungen, Reaktionsgleichungen)! b) Diskutieren Sie die ökonomischen und ökologischen Vor- und Nachteile beider Verfahren! c) Diskutieren Sie vergleichend die unterschiedlichen Einsatzgebiete der Aufschlußphosphorsäure und der thermischen Phosphorsäure! F 94/2 Wie wird Soda technisch hergestellt (Teilgleichungen, Reaktionsbedingungen und Gesamtgleichung)! F 98/1 a) Wie kommt es zur Verkalkung in Kaffeemaschinen; warum löst sich Kalk unter CO2-Einwirkung wieder auf? Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 12 b) Wie wird Silicium technisch hergestellt und anschließend gereinigt? c) Beschreiben Sie kurz das Prinzip von n- und p-Dotierungen in Silicium-Halbleitern! F 94/2 Was sind Silikone und wofür werden Sie verwendet? Wie werden sie in der Technik hergestellt? H 92/3 4b) Was sind Alumosilicate? Nennen Sie zwei wichtige technische Anwendungen synthetischer Alumosilicate! H 94/3 Erläutern Sie kurz (unter Mitverwendung von Reaktionsgleichungen) folgende technischen Prozesse: a) Fixieren (Photographie), b) Rochow-Synthese, c) Eloxal-Verfahren, d) Claus-Prozeß H 95/3 Geben Sie die Teil- und Bruttogleichungen und den Katalysator für die Wacker-Oxidation von Ethylen an! F 96/1 Erläutern Sie den großtechnischen Prozeß der Ethylenoxidation (Reaktionsgleichung, Katalysator, Reaktionsmechanismus)! F 92/2 Bei homogenkatalytisch durchgeführten großtechnischen Synthesen werden oft Metallverbindungen als Katalysatoren eingesetzt. Formulieren Sie die Bruttogleichung für die Hydroformylierung von Propen, nennen Sie einen verwendeten Katalysator und geben Sie die wichtigsten (unerläßlichen) Einzelschritte des Katalysezyklus an! H 96/3 Erläutern Sie den großtechnischen Prozeß der Hydroformylierung am Beispiel des Edukts Propen, C 3H6! (Reaktionsgleichung, Art der Produkte, Katalysator, Reaktionsmechanismus?) F 96/2 Die Oxosynthese ist ein großtechnischer Syntheseprozeß für z.B. Butanale. Formulieren Sie die Bruttoreaktion und wichtige Einzelschritte der Katalyse F 97/3 Der Wilkinson-Katalysator (PPh3)3RhCl ist ein guter Hydrierungskatalysator. Zeigen Sie seine Wirkungsweise bei der Umsetzung von Wasserstoff mit Alkenen (Kreisprozeß) und erklären Sie die mechanistischen Teilschritte! H 95/3 a) Zeichnen Sie die Strukturformel des einfachsten Kobaltcarbonyls! b) In welcher technischen Synthese wird es als Katalysator eingesetzt und wie lautet die Bruttogleichung dieser (Wackerverfahren) zu Acetaldehyd Reaktion (Strukturformeln des/der Produkte) c) Wie reagiert es mit molekularem Wasserstoff? H 95/3 Beschreiben Sie das Prinzip einer chemischen Transportreaktion an Hand der Raffination von a) Titan und b) Nickel! Geben Sie den Namen der beiden Verfahren an! H 98/3 Hyperoxide, z.B. KO2, werden in der Raumfahrt verwendet, um die Atemluft zu regenerieren. Dabei wird unter Bindung der beiden Atmungsprodukte (welche?) wieder Sauerstoff freigesetzt. F 94/2 Natriumthiosulfat wird bei der Entwicklung des photographischen Films als Fixiersalz verwendet. Auf welcher Reaktion beruht seine Wirkung? In welchem Lösemittel löst sich die dabei entstehende Verbindung? Säuren und Basen H 99/3 Diskutieren Sie den Zusammenhang zwischen der Acidität und dem pH-Wert wässriger Lösungen! Unter welchen Bedingungen verliert die übliche Definition des pH-Werts über die H3O+-Konzentration ihren Sinn und warum? H 93/3 1.2 Die Brönsted-Acidität der Chalkogenwasserstoffe läßt sich anhand der pKs1-Werte beurteilen. Ordnen Sie die zahlen 15.74, 2.64, 6.9 und 3.77 den jeweiligen H2M-Verbindungen zu und begründen Sie die Zuordnung! F 94/2 Geben Sie an, ob und wie sich der pH-Wert ändert (Begründung, Reaktionsgleichungen), wenn die folgenden Verbindungen in Wasser gelöst werden: a) Phosphor(III)säure, b) Soda, c) Ammoniumchlorid, d) Natriumchlorid, e) Aluminiumchlorid. F 94/2 Wie groß sind die pH-Werte der folgenden Lösungen: a) c(HCl) = 0,001 mol/l; b) c(CH3COOH) = 0,001 mol/l; c) c(NH4Cl) = 0,1 mol/l; pKS (CH3COOH) = 4,75; pKB (NH3) = 4,75 F 94/2 Es stehen Ihnen Orthophosphorsäure und deren drei Natriumsalze zur Verfügung. Welche Verbindungen müssen in welchem Verhältnis gemischt werden, damit ein Puffer des pH-Werts von 7 entsteht? (Begründung!) Die entsprechenden pKS-Werte sind 2.15, 7.1 und 12.4. H 95/3 Der pH-Wert einer wäßrigen a) 0,01 molaren Ammoniumchloridlösung und einer b) 0,01 molaren Ammoniaklösung ist zu berechnen (pKS (NH4+ = 9,25) F 96/3 Skizzieren Sie die potentiometrischen Titrationskurven, wenn a) die starke Säure HCl (0,1 m vorgelegt) mit der schwachen Base NH3 (0,1 m), Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 13 b) die schwache Säure Essigsäure (0,1 m vorgelegt) mit der starken Base NaOH (0,1 m) titriert werden! Verdünnungseffekte durch den Zusatz des Titrators sollen unberücksichtigt bleiben. Verwenden Sie in der graphischen Darstellung als Ordinate den pH-Wert und als Abszisse den Titrationsgrad, und tragen Sie den Neutralpunkt und den Äquivalenzpunkt der Neutralisationsreaktion ein! Welcher pH-Wert wird bei einem jeweiligen Titrationsgrad von 0,5 erreicht? Als Titrationsgrad 1 wird der stöchiometrische Umsatz zur Neutralisation bezeichnet. H 96/1 Skizzieren Sie die Titrationskurve einer schwachen Säure, die mit einer starken Base titriert wird! Leiten Sie ab, wo die Position des pKS-Wertes liegt! F 97/1 a) Phosphorsäure (50 ml; c = 0,1 mol/l; pKA1 = 2,0; pKA2 = 7,1; pKA3 = 12,3) wird mit Natronlauge (c = 0,1 mol/l) titriert. Skizzieren Sie die Titrationskurve und benennen Sie wichtige Punkte auf der Kurve! b) Die Titration einer starken Säure mit einer starken Base wird mittels Messung der Leitfähigkeit verfolgt. Skizzieren Sie die Änderung der Leitfähigkeit vor und nach dem Erreichen des Äquivalenzpunktes! Begründen Sie Ihre Skizze! c) Erklären Sie das HSAB-Konzept! Nennen Sie zwei Beispiele für die Anwendung dieses Konzepts! F 93/3 Vergleichen Sie die Leitfähigkeiten von HCl und Essigsäure gleicher potentieller Acidität (z.B. 0,1 M), und die Leitfähigkeitsänderungen bei Titration mit einer starken Base! Für Essigsäure ist KA = 1,7 10-5mol/l. H 97/3 3c) Definieren Sie den Begriff Amphoterie! Erklären sie die Erscheinung an einem selbst gewählten Beispiel! Geben Sie dabei auch Reaktionsgleichungen an! F 99/1 Wie groß ist näherungsweise und exakt der pH-Wert von 100 ml einer 0,1 molaren HNO2-Lösung (pKS = 3,35)? Wieviel g NaNO2 2H2O müssen Sie hinzugeben, um einen Puffer maximaler Kapazität zu erhalten? Wie groß ist der pH-Wert dann, und wie ändert er sich bei Zugabe von 80 mg Natriumhydroxid (NaOH) (vernachlässigen Sie jeweils die Verdünnung durch das Kristallwasser)? F 99/3 1.3 Welche Mengen der Reagenzien H3PO4 und NaOH (in g) müssen eingesetzt werden um 1 l Phosphatpuffer von pH = 7,00 und einer Gesamt-Phosphat-Konzentration von 0,5 mol/l herzustellen? Wie ändert sich der pH-Wert der Lösung, wenn anschließend noch 10 ml 5 m HCl zugegeben werden (Hinweis: die Volumenzunahme darf vernachlässigt werden). Angaben hierzu: Rel. Atommassen: H: 1,01, O: 16,00, Na: 22,99, P: 30,97; pK S-Werte: 1.96, 7.12, 12.32. F 94/1 4.3 Welchen pH-Wert besitzt eine Pufferlösung, die Essigsäure und Natriumacetat im Molverhältnis 1:10 enthält? [pKS (Essigsäure) = 4,7] Redoxreaktionen F 92/2 Eine große Zahl chemischer Reaktionen sind Redoxreaktionen. Erläutern Sie unterschiedliche Typen von Redoxreaktionen, an denen Metallkomplexe beteiligt sind, geben Sie jeweils mindestens ein Beispiel dafür an, und erklären Sie, welche Beweise für den Reaktionsmechanismus existieren! F 92/3 Erläutern Sie die Redoxreaktionen zwischen [Co(NH3)5Cl]2+ und [Cr(H2O)6]2+! Wie kann man den Mechanismus beweisen? Wie erklärt sich folgerichtig die Rolle von katalytischen Mengen Cr 2+ beim Lösen von CrCl3 in wässr. Medium? F 95/1 Redoxvorgänge: Formulieren Sie die Reaktion zwischen Cu(II)- und Cyanidionen! Begründen Sie die Formulierung! In welchem Zusammenhang steht der Begriff „Überspannung des Wasserstoffs“? Geben Sie dazu 3 konkrete Beispiele an! Erläutern Sie die Begriffe „Röstreaktionsverfahren“ und „Röstreduktionsverfahren“ an zwei praktischen Beispielen und formulieren Sie die chemischen Abläufe! H 95/2 Redoxpotentiale: a) In welchem Bereich muß das Normalpotential eines Metalls liegen, damit es sich in Wasser unter H2-Entwicklung „auflösen“ kann? B) Wodurch kann diese „Auflösung“ gehemmt werden? F 94/2 Wie groß muß das angelegte Potential mindestens sein, wenn neutrales Wasser elektrolytisch zu Wasserstoff reduziert werden soll? H 96/1 Geben Sie jeweils ein vollständiges Reaktionsschema Komproportionierung) und eine Redox-Disproportionierung an! F 97/3 Berechnen Sie den pH-Wert, bei dem eine 0,1-molare Permanganat-Lösung zwar Iodid, aber nicht mehr Bromid oxidieren kann (mit Reaktionsgleichungen)! E0 [V] s. Angabe H 97/2 Formulieren Sie die Redoxgleichungen für folgende Umsetzungen in saurer wäßriger Lösung: a) Permanganatlösung reagiert mit Oxalatlösung, b) Fe3+ reagiert mit Sn2+, c) Arsenit reagiert mit Iod. für eine Redox-Synproportionierung (auch Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 14 Welche Redoxreaktionen sind pH-Wert-abhängig? Begründung! Wie wirkt sich eine pH-Wert-Erniedrigung aus? F 98/2 Die Oxidationskraft des Permanganat-Ions verringert sich im wäßrigen System stark mit wachsendem pH-Wert. Diskutieren Sie diesen Effekt unter expliziter Zuhilfenahme der Nernst´schen Gleichung! Elektrochemie F 92/2 Nennen Sie vier Beispiele für elektrochemische Energiequellen (Batterien), und formulieren Sie die jeweiligen Elektrodenreaktionen, die bei der Stromerzeugung ablaufen! H 92/1 Akkumulatoren: Beschreiben Sie die Wirkungsweise folgender Stromlieferanten: a) Blei-Akkumulator b) NatriumSchwefel-Zelle H 96/2 Der Bleiakkumulator (Aufbau und Funktion) H 97/1 Geben Sie die chemischen Reaktionsgleichungen)! F 97/1 a) Erklären Sie das Daniell-Element (Skizze, Gleichungen)! b) Nennen Sie wichtige Grundlagen für die Polarographie! c) Wie funktioniert die Kalomel-Elektrode? F 93/3 Welche Bedingungen muß ein galvanisches Element erfüllen, wenn es wieder aufladbar sein soll? Erläutern Sie diese Bedingungen an einem konkreten Beispiel! F 95/3 a) Beschreiben Sie den Aufbau und die Wirkungsweise eines Galvanischen Elements anhand eines konkreten Vorgänge beim Laden und Entladen eines Bleiakkumulators an (mit Beispiels! b) Wie ändert sich das Redoxpotential Cr3+/Cr2O72- bei Erniedrigung des pH-Wertes (mit Begründung)? F 94/1 4.2 Wieviel l Wasserstoff entstehen (bei Normbedingungen) bei der Elektrolyse von 100 l Wasser? F 96/2 Welches Volumen Chlorgas entwickelt sich bei 0°C und 1 bar bei der Elektrolyse wäßriger Natriumchlorid-Lösung, die 5 h mit einem Strom von 6A elektrolysiert wird? (Rechengang angeben! 1 Faraday = 96500 C/mol) H 94/1 Spannungsreihe: a) Welches Normalpotential muß ein Metall mindestens haben, um sich in Wasser unter Wasserstoffentwicklung auflösen zu können? b) Welche Hemmungen können es trotzdem vor seiner Auflösung bewahren? c) Geben Sie Beispiele dafür an, wo in der Technik diese Hemmungen praktisch genutzt werden! H 97/1 1b) Das Normalpotential Ni2+/Ni beträgt -0,25 V. Berechnen Sie das Potential einer Nickelelekrode in einer Nickel(II)-Lösung (c = 0,1 mol/l)! Wenn bei pH = 1 diese Nickel(II)-Lösung kathodisch reduziert wird, entsteht Wasserstoff. Erklären Sie diesen Befund! H 98/2 Erklären Sie die Nernst´sche Gleichung und ihre Anwendung! H 93/3 3.1 Elektrochemische Grundlagen (Nernst´sche Gleichung) der Cyanidlaugerei vgl. Elementdarstellung F 93/2 a) Löst sich ein Metall mit einem Redoxpotential 0 V in jedem Falle in neutralem Wasser unter H2-Entwicklung, falls kinetische Hemmungen des Lösungsvorgangs ausgeschlossen werden? b) Nennen Sie mit Beispielen 2 Möglichkeiten der kinetischen Hemmung der H2-Bildung aus H+ in wäßrigem Milieu an Metallen! H 95/3 8b) Standardpotential von KMnO4-Lösung bei pH = 7 vgl. weitere PC-Aufgaben Weitere PC-Aufgaben F 93/3 Die Gleichgewichtsreaktion 2 NO + O2 2 NO2 ist mit 114 kJ exotherm. Diskutieren Sie den Einfluß der Temperatur, des Gesamtdrucks und des O2-Partialdrucks auf die Gleichgewichtslage in diesem System! F 98/1 Für das Boudouard-Gleichgewicht C + CO2 2 CO liegt bei 950°C eine Gaszusammensetzung von 1,5 Vol% CO2 und 98,5 Vol% CO vor. Berechnen Sie die Zusammensetzung bei 450°C, wobei H = +172,5 kJ/mol als temperaturunabhängig anzunehmen ist! Begründen Sie die Gleichgewichtsverschiebung! F 93/1 1. Welchen Raum nimmt ein Mol Helium bei einem Druck von 15 bar und einer Temperatur von 25°C ein? Wie weit muß man die Temperatur erhöhen, damit sich der Druck verdoppelt? (R = 0,0831 l bar K-1mol-1) 2. Skizzieren Sie das Phasendiagramm von CO2, diskutieren Sie dabei möglichst eingehend die einzelnen Bereiche bzw. ausgezeichnete Punkte! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 15 F 94/1 4.4 Welche Masse in g hat ein12C-Kohlenstoffatom? H 94/3 Geben Sie die folgenden Gleichungen an, und erläutern Sie ganz kurz die darin auftretenden Parameter: a) ArrheniusGleichung, b) Braggsche Gleichung, c) Nernst´sche Gleichung, d) Einstein´sche Gleichung! F 95/2 Welche Methoden gibt es, die Molmasse eines gasförmigen Stoffes experimentell zu bestimmen? H 95/3 a) Wieviel Gramm KMnO4werden zur Herstellung von 250 ml einer 0,01 n Lösung benötigt, wenn Permanganat in saurer Lösung als Oxidationsmittel wirken soll? (rel. Molekülmasse von Kaliumpermanganat: 158) b) Wie groß ist sein Standardpotential bei pH = 7 (E0 = 1,51 V)? F 96/3 Mit Aceton und „Trockeneis“ läßt sich im Labor bei 1 bar eine Temperatur von -78°C einstellen. a) Erläutern Sie den Begriff „Trockeneis“! b) Skizzieren Sie für das „Trockeneis“ das ungefähre Druck-Temperatur-Phasendiagramm für den Feststoff, die Flüssigkeit und das Gas, und beachten Sie den Anstieg der Phasengrenzen! c) Bei einigen zehn bar Druck und Zimmertemperatur wird die obige Flüssigkeit u.a. zur Extraktion von Hopfen verwendet. Erläutern Sie die Lösemitteleigenschaften dieser Flüssigkeit! Zu welchem anderen Lösemittel besteht eine sehr enge chemische Beziehung? F 96/3 Mit einer „Kältemischung“ aus Wasser und 23,5 Gew.% Natriumchlorid läßt sich eine Temperatur von etwa -21°C erreichen. Erläutern Sie die Vorgänge, die zum Abkühlen der Kältemischung führen! H 96/2 Formulieren und diskutieren Sie die Faradayschen Elektrolysegesetze! Skizzieren Sie eine entsprechende experimentelle Anordnung! H 96/2 Beschreiben Sie das Prinzip zweier Methoden zur Bestimmung der Avogadroschen Zahl! Wie groß ist deren Zahlenwert? H 92/2 Zum qualitativ-spektroskopischen Nachweis von Natrium dient die sog. Gelbe Emissionsdopellinie bei etwa 589 und 589,6 nm. a) Beschreiben Sie, wie es zur Bildung von Natriumatomen in der Flamme kommen kann, wenn doch eine wäßrige (Na+Cl-)-Lösung in die Flamme eingesaugt wird! b) Erläutern Sie die physikalisch-chemischen Grundlagen für die Dublettaufspaltung obiger Emissionslinie (Ableitung des Termschemas und der Termbezeichnung)! H 99/2 Cadmium (Smp: 321°C) und Zink (Smp: 419°C) bilden ein Eutektikum (18 Gew.-% Zn, eutektischer Punkt: 264 °C) a) Zeichnen Sie das Phasendiagramm des binären Systems Cd-Zn! b) Was geschieht beim Abkühlen (von 450°C auf 100°C) einer flüssigen Legierung, die jeweils aus gleichen Gewichtsanteilen Zink und Cadmium besteht? F 98/3 a) Definieren Sie den Begriff Modifikation! Was sind enantiotrope bzw. monotrope Modifikationen? Geben Sie auch Beispiele an! a) Erläutern Sie die Dampfdruckkurve enantiotroper Modifikationen! b) Was besagt die Ostwaldsche Stufenregel? F 98/3 a) Was versteht man unter molarer und spezifischer Wärmekapazität? b) Führen Sie aus, was die Regel von Dulong und Petit besagt? c) Welche Erweiterung bekam diese durch Franz Neumann und Hermann Kopp (Regel von Neumann und Kopp)? Kinetik H 93/3 Welche Reaktionsordnung haben die folgenden Vorgänge? Begründen Sie die Antworten! 1. Radioaktiver Zerfall, 2. Die nicht katalysierte Oxidation von SO2mit O2, 3. Abbau von Blutalkohol in vivo, 4. Die katalysierte Oxidation von SO2mit O2! F 95/1 1. Die Teilchen NO bzw. NO2 unterscheiden sich in ihrer energetischen bzw. kinetischen Stabilität. Kann man dies von den Bildungsbedingungen her erkennen? Das System NO/NO2 hat früher technische Bedeutung gehabt. In welchem Prozeß? Welche Rolle hat es gespielt? Formulieren Sie die betreffenden Reaktionen! Das System NO/NO2 (auch NOx genannt) spielt auch eine umweltrelevante Rolle. In welchem Zusammenhang? Formulieren Sie die betreffenden Gleichungen! 2. Diskutieren Sie das Boudouard-Gleichgewicht anhand der Gibbs´schen Gleichung! Welches Vorzeichen ist für die Reaktionsenthalpie bzw. -entropie anzunehmen? In welcher Weise hängt die Gleichgewichtslage von der Temperatur ab? Kann man das Boudouard-Gleichgewicht auch für einen chemischen Transport verwenden? Was würde dabei im Temperaturgefälle wohin transportiert werden? H 93/3 Auf Stickstoffmonoxid trifft bei Raumtemperatur die Bezeichnung „kinetisch stabil“ oder „kinetisch inert“ oder Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 16 „metastabil“ zu. Erläutern Sie diesen Sachverhalt anhand eines Diagramms! H 97/1 5b) Beschreiben Sie allgemein die Wirkungsweise eines homogenen und eines heterogenen Katalysators! Radiochemie H 93/2 Wie läuft die Kernspaltung ab? Welche Elemente sind spaltbar? Welche Produkte entstehen bei der Kernspaltung? F 96/1 Folgende Kernprozesse sollen anhand von radiochemischen Gleichungen (mit Kernladungs-, Massen- und Ladungszahl) formuliert werden! a) Bildung von Plutonium (23994Pu) aus Uran (23892U) durch Neutroneneinfang („Brutprozeß“, zweistufig) b) Zerfall des radioaktiven Kaliumisotops 4019K, bei dem 4018Ar entsteht c) Bildung von radioaktivem Kohlenstoff (146C) bei der Einwirkung energiereicher Neutronen (aus kosmischer Strahlung) auf Stickstoff (147N) d) Beschuß von Lithium (63Li) mit Deuteronen unter Bildung energiereicher -Strahlung H 98/1 Beschreiben Sie die natürlichen radioaktiven Zerfallsreihen, die auf der Erde vorkommen oder vorgekommen sind (Ausgangselemente, Endglieder, Art der Zerfallsprozesse)! H 98/2 Folgende kernchemischen Prozesse sollen durch Gleichungen beschrieben werden: a) Erzeugung von Protonen durch Beschuß von Stickstoffkernen (147N) mit energiereichen -Strahlen, wobei Sauerstoff 177O entsteht (Rutherford, 1919) b) Erzeugung von Neutronen durch Beschuß von Beryllium (94Be) mit Deuteronen (21H), wobei 105Be gebildet wird. c) Bildung von radioaktivem Kohlenstoff (146C) in der oberen Atmosphäre beim Auftreffen energiereicher Neutronen auf Stickstoffkerne (147N), d) Erzeugung von Plutonium (23994Pu) aus Uran (23892U) durch die „Brutreaktion“, bei der nach Neutroneneinfang zwei -Zerfälle stattfinden. F 99/2 a) Erklären Sie die „Radiocarbon-Methode“ zur Altersbestimmung organischer Materialien! b) Wie kann sich Tritium in der oberen Atmosphäre bilden(Gleichung)? c) Beschreiben Sie den „Brutprozeß“, die Umwandlung von 23892U in 23994Pu (Gleichungen)! Reaktionen F 94/1 Welche Reaktionen finden im folgenden statt? (mit Reaktionsgleichung) 1. Beim Lösen von Natriumcarbonat in Wasser 2. beim Auflösen von Gold in Königswasser 3. beim Brennen von Kalkstein 4. beim Rosten von Eisen 5. beim Fixieren eines Schwarz-Weiß-Photos 6. bei der Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchlorid-Lösung. F 95/2 Nach welchen Gleichungen reagieren folgende Stoffe mit Wasser? a) CaC2 b) Cl2O7 c) CO2 d) F2 e) CrO2Cl2 f) Na g) KO2 h) Mg3N2 i) LiAlH4 k) Al2Se3 H 95/1 Geben Sie die Reaktionsgleichungen für die Bildung folgender Verbindungen an: a) Hydroxylamin, b) Natriumtetrathionat, c) Chlordioxid, d) Distickstoffmonoxid! F 96/2 Formulieren Sie die Reaktion zwischen wäßrigen Lösungen von Chrom(II)- und Pentaamminchlorocobalt(III)-Salzen! Erklären sie die Bildung der Produkte! H 96/3 Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Umsetzung von a) H2S mit SO2 zu Schwefel (Katalysator Bauxit) b) Fe2+-Ionen mit überschüssiger KCN-Lösung, c) Thiosulfat-Ionen mit Cl2, d) feinverteiltem Nickel mit Kohlenmonoxid (80°C), e) weißem Phosphor in siedender Kalilauge! Welche Reaktionen sind Redoxprozesse? H 96/1 Geben Sie die Reaktionsgleichungen für die Reaktionen folgender Stoffe mit Wasser an! a) Ca b) KBr c) HgCl2 d) AlBr3 e) SiCl4 H 98/2 Nach welchen Gleichungen verlaufen c) die Reaktion von verd. Salpetersäure mit Kupferspänen, Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 17 d) die Reaktion von Flußsäure mit Glas, F 95/3 Was versteht man unter einer Kondensations-Reaktion? Nennen Sie drei Beispiele! Analytik, Trennungsgänge F 93/1 Beschreiben Sie die Titration von Essigsäure mit 0,1 n Natronlauge a) unter Verwendung eines Indikators, b) mit potentiometrischer Anzeige, c) mit konduktometrischer Anzeige! Nennen Sie noch zwei weitere Gruppen von Titrationsverfahren und erläutern Sie deren Prinzip anhand je eines typischen Beispiels! H 93/2 Welche Teilchen liegen in sauren bzw. alkalischen wäßrigen Lösungen von Arsen (III) und Arsen (V) vor? Wie verhalten sich diese Lösungen gegenüber Schwefelwasserstoff? Was versteht man unter der Marsh´sche Probe? F 94/3 Beschreiben sie die Prinzipien und die grundlegenden Unterschiede der gravimetrischen und der volumetrischen Verfahren der quantitativen naßchemischen Analyse! Gebe Sie jeweils drei praktische Beispiele an! F 94/1 4.1 Wie können Eisen- bzw. Phosphat-Ionen quantitativ bestimmt werden? F 98/3 a) Führen Sie aus, wie man die Ionen SO32-, SO42-, PO43- und Silicat qualitativ trennt und nachweist! b) Beschreiben Sie jeweils eine Methode, wie man SO42- -Ionen und PO43- -Ionen quantitativ bestimmen kann! H 99/1 Beschreiben Sie jeweils zwei Reaktionen von Fen+ (n = 2 oder 3) a) als qualitaiven Nachweis und b) zu dessen quantitativen Bestimmung! H 94/3 Erläutern Sie kurz folgende Begriffe aus der analytischen Chemie: a) Alkalischer Sturz b) Sodaauszug c) Ringprobe d) Thenards-Blau! H 94/2 Beschreiben Sie die quantitative iodometrische Bestimmung der Konzentration von Cu 2+-Ionen in wäßriger Lösung mit experimentellen Bedingungen und chemischen Gleichungen! Worauf kommt es bei der komplexometrischen Bestimmung der Konzentration von Cu 2+-Ionen an (Erklärung und Gleichungen)? Beschreiben Sie, wie die Farbigkeit von Cu2+-Komplexen (welcher?) ausgenutzt werden kann, um die Konzentration der Cu2+-Ionen zu bestimmen! F 95/3 Wie kann man qualitativ und quantitativ folgende Ionen bestimmen: a) Kupfer (II), b) Iodid, c) Calcium(II)? H 95/3 Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für den oxidativen Aufschluß von Chrom(III)oxid! Geben Sie den Temperaturbereich an! F 98/3 Welchen Sachverhalt beinhaltet jeweils die unter a) d) für bestimmte chemische Umsetzungen angegebene Bezeichnung? Erläutern Sie die Zusammenhänge! Formulieren Sie auch die Reaktionsgleichunge(en)1 a) Bettendorf-Probe, b) Ringprobe, c) Kalomelreaktion, d) Nachweis als Thenards Blau oder Rinmanns Grün! H 95/3 Beschreiben Sie die dichromatometrische Bestimmung von Eisen mit potentiometrischer Endpunktserkennung! a) Redoxgleichungen, b) Titrationskurve, wo liegt der Äquivalenzpunkt? c) Welche Elektroden werden verwendet? d) Es wurden 10 ml einer 0,1 n K2CrO4-Lösung verbraucht. Wieviel Milligramm eisen entspricht das (Fe: 55,85 g/mol) H 95/2 Qualitativer Ionennachweis: a) Wie weist man die Ionen einer wässerigen Fe2+-, Al3+- und Cr3+-haltigen Lösung nebeneinander nach? b) Wie weist man die Ionen einer wässerigen Cl--, Br--und I--haltigen Lösung nebeneinander nach? F 96/1 Wie lassen sich die Komponenten einer wäßrigen Lösung, die Ag +, Sb3+, Cr3+ und Ni2+ enthält, trennen und qualitativ charakterisieren (Sulfid-Trennungsgang!)? H 96/3 Wie lassen sich Cu2+- und Cd2+-Ionen in einer CuSO4/CdSO4-Mischung trennen und quantitativ bestimmen? H 96/1 Qualitative Analyse: Beschreiben Sie den Gang der Analyse einer salzsauren Lösung, die Pb2+, Cu2+, Cd2+ und Sn2+ enthält! H 96/1 Quantitative Analyse: Beschreiben Sie das Prinzip der potentiometrischen und konduktometrischen Titration! F 9772 a) Leben Sie dar, wie man unter Verwendung von Ammoniaklösung die Halogenidanionen F -, Cl-, Br- und Ivoneinander trennen kann! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 18 b) Erläutern Sie die Bedeutung von (NH4)2S im Trennungsgang! Zeigen Sie anhand des Massenwirkungsgesetzes, worauf der Unterschied zur H2S-Gruppe beruht! c) Zn2+ kann mit NH3 unter Bildung von [Zn(NH3)4]2+ maskiert werden; die Dissoziationskonstante dieses Komplexes beträgt KD= 3,4 10-10mol4/l4. Auf welchen Wert sinkt näherungsweise die Konzentration einer 0,02molaren Zn(NO3)2-Lösung, wenn man das gleiche Volumen an 1-molarer NH3-Lösung zugibt? H 97/1 a) Wie kann man qualitativ und quantitativ Nickel (II)- und Kupfer (II)-Ionen nebeneinander bestimmen? H 97/2 Es soll geklärt werden, ob Glasabfälle Blei enthalten (Bleiglas!). Beschreiben Sie eine naßchemische Analysenmethode, die es erlaubt, Blei qualitativ nachzuweisen! a) Beschreiben Sie die Verfahren, mit deren Hilfe man die schwerlöslichen Verbindungen 1) Al 2O3, 2) FeCr2O4, 3) BaSO4, 4) SnO2 im Labor aufschließt! b) Begründen Sie dabei auch die Wahl der jeweiligen Reaktionsbedingungen! c) Geben Sie die Reaktionsgleichungen der Aufschlüsse für die in 1) bis 4) aufgeführten Verbindungen an! H 97/3 H 97/3 a) Führen Sie aus, wie man die Ionen der Ammoniumcarbonatgruppe des Trennungsganges qualitativ trennt und nachweist (auch Reaktionsgleichungen angeben)! b) Beschreiben Sie jeweils eine Methode, wie man Ba2+- und Ca2+-Ionen quantitativ bestimmen kann! H 98/3 Schwefelwasserstoff wird im Kationentrennungsgang als pH-Wert-abhängiges Fällungsreagenz verwendet. Berechnen Sie, ab welchem Löslichkeitsprodukt der Metallsulfide MS sowie M 2S die Fällung bei pH = 1 bzw. pH = 7 erfolgt! (Gegeben: pKS1(H2S) = 7; pKS2(H2S) = 14; konstant seien [H2S] = 0,1; [M+] = 0,001 sowie [M2+] = 0,001 jeweils mol/l). H 98/2 Nach welchen Gleichungen verlaufen: a) die iodometrische Bestimmung von Kupfer, b) die manganometrische Bestimmung von Wasserstoffperoxid (in saurer Lösung)? F 99/1 Mit Hilfe von Urotropin kann man Fe(III) und Ni(II) trennen. Erklären Sie das Prinzip der Methode anhand folgender Löslichkeitsprodukte: Fe(OH)3: 10-36 mol4/l4; Ni(OH)2: 10-15 mol3/l3. Wie verhält sich eventuell vorhandenes Co(II)? F 99/3 1.1 Erläutern Sie die quantitative Bestimmung von Oxalsäure durch a) Säure-Base-Titration und b) Redoxtitration! Geben Sie die Reaktionsgleichungen an und diskutieren Sie die Grundlagen der Verfahren! 1.2 Erläutern Sie noch folgende Titrationsverfahren anhand je eines selbst gewählten Beispiels a) Komplexometrie, b) Argentometrie! H 92/1 Komplexometrie: a) Was versteht man unter EDTA (Name, Formel)? Wieviel basig ist EDTA? b) In welcher Weise reagiert EDTA mit Metallionen? Welche Struktur haben die Produkte (Strukturformel, Geometrie)? c) Beschreiben Sie das Verfahren der Titration von Mg2+ mit EDTA! d) Warum stört Fe3+die Mg2+-Titration mit EDTA? Wie läßt sich die Störung umgehen? H 95/1 5a) Korund: Formulieren sie die Reaktionsgleichung zur Bildung dieser Verbindung in der gravimetrischen Analyse! H 98/1 Was versteht man unter Ammoniumpolysulfid, und wie stellt man es her? Wie verhalten sich die Sulfide der Elemente Zinn, Blei, Arsen, Antimon und Bismut gegenüber Ammoniumsulfid und Ammoniumpolysulfid (Gleichungen, Löslichkeiten)? Wo spielen Unterschiede in diesen Reaktionen eine Rolle? H 95/3 Warum kann man mit Urotropin Metallhydroxide ausfällen (Gleichungen)? Geben Sie die Strukturformel von Urotropin an! a) Welche Kationen werden in der Ammoniumcarbonatgruppe gefällt? Wie wird anschließend inklusive der Einzelnachweise vorgegangen? b) Erläutern Sie die sogenannte Leuchtprobe! c) Wasserhärtebestimmung: 100 ml einer Wasserprobe werden mit 0,1 molarer EDTA-Lösung titriert (Verbrauch bis zum Äquivalenzpunkt: 2,67 ml). Bestimmen Sie die Wasserhärte in d, wobei gilt: 1d = 10 mgCaO/l! F 98/1 Komplexchemie F 92/1 a) Welche Isomeriemöglichkeiten gibt es für Komplexe der Koordinationszahl 4 mit a) tetraedrischer, b) quadratischplanarer Konfiguration? Berücksichtigen sie dabei das Vorliegen von einzähnigen und von mehrzähnigen Liganden! b) Was versteht man unter der spektrochemischen reihe? Wie kann man die Stellung eines Liganden in der spektrochemischen Reihe bestimmen? Wann sind Nickel(II)-Komplexe paramagnetisch? c) Erläutern Sie die Grundzüge der Komplexometrie! Beschreiben Sie die Durchführung einer komplexometrischen Titration und diskutieren Sie das Problem der Endpunktserkennung! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 19 d) Wo spielen Metallkomplexe bei katalytischen Verfahren eine wichtige Rolle? Erläutern Sie zwei Beispiele! F 93/2 H 93/2 H 93/3 a) Was versteht man unter EDTA? Wieviel basig ist EDTA? b) In welcher Weise reagiert EDTA mit Metallionen? Welche Struktur haben die Produkte? c) Beschreiben Sie das Verfahren der Titration von Mg2+ mit EDTA! d) Warum stört Fe3+ die Mg2+-Titration mit EDTA? Wie läßt sich die Störung umgehen? Was versteht man unter dem Jahn-Teller-Effekt? Wann tritt er auf? Geben Sie Beispiele dazu aus der Chemie von zwei Übergangselementen! 4.1 Wie verändert sich die Tendenz zur Bildung von „low-spin“-Komplexen innerhalb einer Gruppe von Übergangselementen? 4.2 Wie kann man diese Tendenz erklären? 4.3 Welche Faktoren wirken der Bildung von tetraedrischen „low-spin“-Komplexen entgegen? H 99/2 a) Erläutern Sie die Begriffe „high-spin“ und „low-spin“ an folgenden Komplexen: a) [CoII(H2O)6]2+ b) [CoII(NO2)6]4- c) [CoIIIF6]3- d) [CoIII(CN)6]3b) Wie sind diese Komplexe räumlich gebaut? c) Erläutern Sie qualitativ die magnetischen Eigenschaften dieser Komplexe und geben Sie die Anzahl ungepaarter Elektronen an! F 93/1 Erläutern Sie die Grundzüge der Kristallfeldtheorie am Beispiel oktaedrischer Komplexe! Welche anderen Komplexgeometrien kennen sie außerdem? Geben Sie je ein typisches Beispiel und erläutern Sie dieses! F 94/3 Erläutern Sie die grundlegenden Begriffe der Koordinationschemie einkerniger Übergangsmetallkomplexe wie z.B. Koordinationszahl, Koordinationspolyeder, Inner- und Outersphere-Komplex, Ligandenfeldaufspaltung der d-Schale! Geben Sie dabei jeweils signifikante Beispiele an! F 94/1 vgl. Strukturchemie (Struktur von Metallkomplexen) H 94/2 Nennen Sie je ein Beispiel für die drei wichtigen Strukturtypen von Ni(II)-Komplexen! Welche magnetischen Eigenschaften besitzen solche Komplexe? Geben Sie drei Beispiele (mit Strukturmerkmalen) für Komplexen, in denen ein Metall in der formalen Oxidationsstufe 0 vorliegt! H 94/3 Erläutern Sie anhand eines vereinfachten MO-Schemas für oktaedrische Übergangsmetallkomplexe die Begriffe Donor und -Akzeptorligand! Nennen Sie je drei solcher Liganden! F 95/1 In welchem der Stoffe mit der angegebenen Substanzformel liegt ein Komplex vor? (Geben sie auch für den negativen Fall eine Begründung! Gehen Sie auf die sterischen Verhältnisse ein!) a) NH4Cl, b) AlCl3, c) B2H6, d) NaAg(CN)2, e) CH4, f) Ni(CO)4, g) Na3FeF6, h) Na2CO3, i) PtCl2(NH3)2 In welchem Zusammenhang spricht man von der sog. 18-er Regel? Erläutern Sie diese anhand von 2 realen Beispielen! Beschreiben Sie die Bindungsverhältnisse in Carbonylkomplexen! F 96/2 Co(II)-Ionen in Hexahydraten von Cobalt(II)-Salzen sind schwach rosa, in Thenards-Blau und Boraxperlen hingegen blau. Erklären Sie die Ursache! F 97/3 a) Geben Sie die verschiedenen Typen von Halogeno-Komplexen an, welche die Übergangsmetalle in normalen Oxidationsstufen bilden, und führen Sie Beispiele mit Strukturen und Elektronenkonfiguration an! b) Erklären Sie anhand von Orbitalschemata und Ligandenfeldbetrachtungen die Existenz von tetraedrischen bzw. tetragonal-planaren Chloro-Komplexen von d8-Systemen (mit Beispielen)! F 97/1 a) Beschreiben Sie die möglichen Strukturen von Komplexen, die Nickel in der Oxidationsstufe +2 enthalten, umgeben von vier Liganden! Wie läßt sich die Bevorzugung der einen oder anderen Struktur begründen? b) Nennen Sie je ein Beispiel für Metallcarbonyle mit tetraedrischer, oktaedrischer und trigonal-bipyramidaler Umgebung des Zentralatoms! Wie läßt sich die Stabilität solcher Komplexe einfach begründen? F 99/2 a) Definieren Sie die folgenden Begriffe anhand je eines charakteristischen Beispiels: „Starker Ligand“, „schwacher Ligand“, „high-spin-Komplex“, „low-spin-Komplex“! b) Welche spektroskopische Methode liefert wichtige Informationen zur Beschreibung der Bindung des COLiganden an ein Metallzentrum? Begründen Sie Ihre Aussage! c) Nennen Sie Ursachen für die Farbigkeit vieler Übergangsmetallkomplexverbindungen! H 99/1 Skizzieren sie die wichtigsten Ligandenfunktionen von CO in Metalkomplexen! Skizzieren und diskutieren Sie das qualitative MO-Diagramm für CO und die elektronischen Verhältnisse bei Koordination von CO an ÜbergangsmetallKomplexfragmente bzw. an BH3! Erklären Sie jeweils die Auswirkung auf die CO-Valenzschwingungsbande (im Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 20 Vergleich zum freien CO)! H 99/1 Wonach richtet sich die stöchiometrische Zusammensetzung der binären Metallcarbonyle; zeichnen Sie die Strukturen der ein- und zweikernigen Metallcarbonyle der 3d-Reihe! Nach welchen Mechanismen kann die folgende Substitutionsreaktion ablaufen? (Nu: Nucleophil) M(CO)6 + Nu M(CO)5Nu + CO Beschreiben Sie die beiden Möglichkeiten (mit Energieprofilen) und formulieren Sie die Gesetzmäßigkeiten! F 99/3 2.3 Diskutieren Sie Struktur und Stabilität folgender Komplexverbindungen auf der Basis der Ligandenfeldtheorie: H 99/1 [Co(NH3)6]3+, [Co(H2O)6]2+, [NiCl4]2-, [PtCl4]2-! H 95/1 Korund: Intensiv roter Korund kommt als Halbedelstein vor. Beschreiben Sie die Ursache dieser Farbe auf der Basis der Ligandenfeldtheorie! F 98/2 Für die Reaktion : [Ni(NH3)6]2+ + 3 H2N-CH2-CH2-NH2 [Ni(H2N-CH2-CH2-NH2)6]2+ + 6 NH3 gilt: (A) G°0 und (B) H°0 a) Diskutieren Sie die thermodynamischen Verhältnisse, die o.g. Reaktion zugrunde liegen! b) Beschreiben und diskutieren Sie die Strukturen von A und B! F 92/3 vgl. Redoxreaktionen F 92/2 vgl. Redoxreaktionen Metallorganik H 95/2 Metallcarbonyle: a) Welche Typen von Metallcarbonylen gibt es, und welche Strukturen kommen ihnen zu? b) Nach welchen Methoden stellt man Metallcarbonyle dar? c) Welches sind wichtige Reaktionstypen der Metallcarbonyle? H 93/3 Nickelcarbonyl: Formel, Bau, Art der Bindung? Zeigen Sie daß die 18-er Regel erfüllt ist! Bei 80°C überwiegt die Bildung, bei 180°C der Zerfall des Nickelcarbonyls. Welche relative Größen und welche Vorzeichen sind demzufolge für Reaktionsenthalpie und -entropie zu erwarten? F 96/1 Erläutern Sie am Beispiel der Prototypen Ferrocen und Dibenzolchrom, Fe(5-C5H5)2 bzw. Cr(6-C6H6)2, die Struktur, Darstellung und Reaktivität von Sandwich-Verbindungen! Was sind „gemischte Sandwich“- und was sind „Halbsandwich“-Verbindungen? H 97/1 a) Schlagen Sie eine Methode zur Herstellung von Ferrocen [(C5H5)2Fe] vor! Von welchen käuflichen Reagenzien gehen Sie dabei aus? b) Erläutern Sie die Bindung der Liganden im Ferrocen! c) Zeichnen Sie ein qualitatives 1H-NMR-Spektrum von Ferrocen in einer Lösung von Deuterochloroform (mit relativer Skala)! d) Warum ist Ferrocen im Vergleich zu Cobaltocen sehr stabil? F 99/1 a) wie wurde Ferrocen zum ersten Mal von Pauson dargestellt und wie wird es heute synthetisiert (Reaktionsgleichungen)? b) Erklären Sie die Bindungsverhältnisse in d-Block-Metallocenen! Welche Orbitale (am Metall und im Cyclopentadienylliganden) werden eingesetzt? Erklären Sie die 18-Elektronen-Regel und ziehen Sie sie zu Stabilitätsüberlegungen heran! c) Skizzieren Sie Cp2Fe in der gestaffelten (D5d) und in der ekliptischen Form (D5h)! Zeichnen sie in beide Formen alle Symmetrieelemente ein! d) Welche -Liganden mit cyclischem CnHn+,0,--Kohlenstoff-Perimeter kennen Sie? F 99/2 a) b) c) d) Welche Strukturen haben Methyllithium und n-Butyllithium im kristallinen Zustand? Vergleichen Sie die Strukturen von Trimethylbor und Trimethylaluminium! Welche Produkte erwarten Sie, wenn Aluminium mit Methyliodid reagiert? Welche Verbindungen und Strukturen verbergen sich hinter den Namen Ferrocen und Stannocen? Umwelt F 93/3 Beschreiben Sie die Bildungsweisen, Darstellung, Nachweis und Bedeutung von Ozon! H 98/2 Wie wird Ozon (technisch) dargestellt, und wie entstehen „bodennahes“ Ozon in der Umwelt bzw. „atmosphärisches“ Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 F 99/1 H 93/3 21 Ozon in der Stratosphäre? Verfassen Sie ein kurzes, aber informatives Essay „Ozonschicht in der Stratosphäre: Entstehung, Stabilität, Gefährdung“ (mit Reaktionsgleichungen)! 5.2 Wodurch wird die Bildung von Stickstoffmonoxid bei Verbrennungsvorgängen begünstigt? 5.3 Unter welchen Voraussetzungen können Autoabgase die Ozonkonzentration in Bodennähe erhöhen? Vgl. N-Gruppe H 93/2 NOx ist eine Luftverunreinigung. Erläutern Sie, was man unter NOx versteht, wie es sich bildet und was in der Atmosphäre daraus wird! F 97/2 Erläutern Sie die Umweltproblematik von NOx! Berücksichtigen sie dabei folgende Aspekte: Bildung bzw. Herkunft, Reaktionen in der Atmosphäre, Abbauproblematik, Folgewirkungen für die Gesundheit, Maßnahmen zur Verringerung der NOx-Bildung! F 98/1 Erläutern Sie die Umweltproblematik von CO und CO2! Berücksichtigen Sie dabei folgende Aspekte: Entstehung, Giftigkeit, Treibhauseffekt, Vermeidung, Abbau! F 94/2 Welche Phosphate waren früher in Waschmittel enthalten (Formel!)? Beschreiben Sie deren Wirkung! F 94/1 Nennen Sie die wichtigsten Schadstoffe in der Luft! Wie entstehen sie, und durch welche Maßnahmen kann man die Emission dieser Schadstoffe verringern? H 94/1 Reinigung von Verbrennungsgasen: a) Rauchgasreinigung b) Autoabgasreinigung F 95/2 Wie läßt sich Rauchgas entschwefeln? F 95/1 5.5 Welche Umweltbelastung geht von der Aluminiumgewinnung aus? Wie wird sie unterdrückt? Vgl. Technische Chemie H 95/1 Beschreiben Sie Aufbau und Wirkungsweise der zur Abgasmessung von Verbrennungsvorgängen eingesetzten Lambda-Sonde! H 96/1 Beschreiben Sie die Aufgabe, den Aufbau und die Wirkungsweise der zur Kontrolle des Abgases von Verbrennungsmotoren eingesetzten Lambda-Sonde! F 96/2 Formulieren sie die Reaktionsgleichungen für die Bildung anthropogener Schadstoffgase, die die Luftverschmutzung verursachen! Geben Sie mindestens drei Quellen an! H 98/3 Erläutern Sie überblickartig die Umweltproblematik von Schwefeloxiden in der Atmosphäre! Berücksichtigen Sie dabei folgende Aspekte: Herkunft/Entstehung, Reaktionen in der Atmosphäre, saurer Regen, Schäden an Lebewesen und Gebäuden, Abhilfen! F 98/2 a) Warum hat man Otto-Kraftstoffen lange Zeit Tetraethylblei zugesetzt? (Strukturformeln, Reaktionsgleichungen) b) Aus welchen Gründen ist man vom Tetraethylblei-Zusatz zu Kraftstoffen abgekommen? c) Welche entscheidenden ökologischen Vorteile besitzen Kernkraftwerke gegenüber Steinkohle- oder Öl-gefeuerten Anlagen? Didaktik F 97/2 a) Entwerfen sie einen Demonstrationsversuch, durch welchen Sie eindrucksvoll und gefahrlos die leichte Entflammbarkeit von weißem Phosphor und die Reaktionsträgheit von rotem Phosphor (jeweils in fein verteilter Form vorliegend) zeigen können! b) Mit welchem Experiment könnte der Effekt gezeigt werden, der dem Phosphor seinen Namen gegeben hat? Geschichte F 95/2 Sonstiges Welche wissenschaftlichen Leistungen verbinden sich mit den Namen Alfred Werner (1866-1919), Fritz Haber (18681934), Niels Bohr (1885-1962)? Stellen Sie jeweils kurz das für die Chemie bedeutsamste Forschungsergebnis der einzelnen Wissenschaftler dar! Staatsexamensaufgaben Anorganische und Physikalische Chemie 1992 - 1999 22 H 98/2 Es sollen 6 Beispiele für „anorganische“ Pigmente angegeben und jeweils deren Struktur kurz charakterisiert werden! H 96/1 Benennen Sie fünf anorganische Feststoffe, die als Pigmente Verwendung finden, mit Formel, systematischem Namen, Mineralnamen, und geben Sie ihre Farbe an! H 97/1 Wie erfolgt der Sauerstofftransport im Blut der Wirbeltiere (mit Reaktionsgleichung)? H 96/2 Welches sind die beiden häufigsten Elemente in der äußeren Erdkruste? Beschreiben und skizzieren Sie die wichtigsten Strukturprinzipien von Verbindungen mit Anionen, die aus diesen beiden Elementen bestehen! H 95/3 a) Warum riecht eine Lösung von Aluminiumacetat („essigsaure Tonerde“) nach Essig? b) Welche Substanz wird beim Eindampfen der Lösung erhalten? (Gleichungen!) F 94/1 Nennen Sie die wichtigsten Mineraldünger! Wie werden diese in der Industrie hergestellt? F 94/1 Welche Elektronenkonfiguration besitzen die folgenden Atome bzw. Ionen: N, S, Mn(II), Fe(II), Cu(II). Welche der folgenden Verbindungen sind paramagnetisch und welche sind diamagnetisch? Begründen Sie Ihre Antwort! H2O2; O2 [Fe(OH2)6]2+; [Fe(CN)6]4 -; [Fe(CN)6]3- H 92/1 Geben Sie mit Namen und Formel je drei Minerale an, die folgende Anionen enthalten: a) Sulfid b) Sulfat. F 93/2 Geben Sie mit Namen und Formel je drei Minerale an, die a) Chlorid, b) Fluorid enthalten! F 92/3 Wie verläuft die Pseudorotation nach Berry bei Verbindungen mit tbp-Struktur (Beispiele, Skizze mit Angabe der Äquatorialebene vor/nach der Umlagerung)? Welche Information kann hier die NMR-Spektroskopie liefern?
