Finki´s Aufgabensammlung Chemie

 

Die Aufgaben sind mit Lösungen versehen, die erscheinen, wenn der Cursor auf die Einfügemarke des Kommentars gesetzt wird oder diese Marke mit Doppelklick geöffnet wird.

Inhaltsverzeichnis: Bei Klicken auf die Seitenzahlen gelangt man zum entsprechenden Thema.

Sekundarstufe I, Anorganik                                                                                   

Aggregatzustände und Teilchenmodell                                                                                                                           

Oxidation                                                                                                                                                                                

Redoxreaktionen, Hochofen                                                                                                                                               

Luftverschmutzung                                                                                                                                                              

Stöchiometrische Berechnungen                                                                                                                                     

Berechnungen mit dem Molkonzept................................................................................

Alkali- und Erdalkalimetalle                                                                                                                                             

Halogene                                                                                                                                                                                

Protolysen                                                                                                                                                                              

Säure-Base-Reaktionen...................................................................................................

Sauerstoffsäuren, Ammoniumsalze, Düngemittel..........................................................

Neutralisation.....................................................................................................................

Titration...............................................................................................................................

Elektrolyse                                                                                                                                                                            

Sekundarstufe I, Organik                                                                                         

ungesättigte Kohlenwasserstoffe                                                                                                                                      

Alkohole                                                                                                                                                                                 

Sekundarstufe II                                                                                                            

pH - Berechnungen                                                                                                                                                              

Kohlenhydrate                                                                                                                                                                       

Kunststoffe                                                                                                                                                                            

Redox                                                                                                                                                                                      

Farbstoffe                                                                                                                                                                               

 

 

Sekundarstufe I, Anorganik

Aggregatzustände und Teilchenmodell

[JF1] Man stellt Wasser in das Gefrierfach eines Kühlschranks, in dem eine Temperatur von
–100C herrscht und misst die Temperatur. Dabei macht man folgende Feststellung: Das Wasser kühlt sich nur bis auf 00C ab, danach bleibt die Temperatur konstant, bis es komplett durchgefroren ist. Erst das Eis kühlt sich dann weiter bis auf -100C ab.
Erkläre diese Beobachtung mit Hilfe des Teilchenmodells.

Oxidation

[JF2] Leitet man Sauerstoff über heiße Kohle, so glüht diese auf.
a) Formuliere die Reaktion durch ein Reaktionsschema!
b) Beschreibe einen Nachweis für das Reaktionsprodukt.
c) Die Masse der Kohle wird vor und nach der Reaktion bestimmt. Begründe, wie das Ergebnis ausfallen muß!

Redoxreaktionen, Hochofen

[JF3] Kupferoxid reagiert mit Eisen in einer Redoxreaktion zu Kupfer und einem weiteren Stoff.
a. Welcher weitere Stoff wird gebildet?
b. Notiere eine Reaktionsgleichung dieser Reaktion als Wortgleichung.
c. Definiere die Begriffe Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion.
d. Kennzeichne in der Reaktionsgleichung die Oxidation und die Reduktion.
e. Begründe, ob sich Eisenoxid auch mit Kupfer reduzieren lässt.

[JF4] Zinkoxid lässt sich mit Holzkohle reduzieren. Kohlenstoffdioxid kann mit Magnesium reduziert werden. Ordne Kohlenstoff nach diesen Aussagen in der Oxidationsreihe ein. Gib das edelste und das unedleste der drei Elemente an.

[JF5] a. Definiere den Begriff Reduktionsmittel.
b. Begründe, warum Aluminium ein gutes, Silber aber ein schlechtes Reduktionsmittel ist.
c. Begründe, warum man Magnesiumbrände nicht mit Kohlenstoffdioxid löschen kann.

[JF6] a. Erläutere genau die Prozesse in Reduktions- und Schmelzzone des Hochofens.
b. Über die Winddüsen wird Heißluft in den Hochofen geblasen. Zu welchem Zweck?
c. Wie wird das flüssige Roheisen im unteren Teil des Hochofens vor Oxidation durch die eingeblasene Heißluft geschützt?

Luftverschmutzung

[JF7] a. In einem Zeitungsbericht steht: „Seit 1983 schreibt die Verordnung über Großfeuerungsanlagen eine Begrenzung der Emission aller Luftschadstoffe vor.“ Erläutere, was damit gemeint ist.
b. Einer Broschüre über das Rauchen ist zu entnehmen, dass der Rauch einer Zigarette 50 ppm Schwefeldioxid enthalte. Erkläre diese Angabe.
c. Der Kurzzeit-Richtwert für SO2-Immissionen beträgt 0,14 ppm. Was bedeutet dies?
d. Vergleiche die unter b. und c. angegebenen Werte und erläutere.

Stöchiometrische Berechnungen

Berechnungen mit dem Molkonzept

[JF8] a. Berechne die Stoffmenge n von V(O2) = 36 l Sauerstoff bei 250C.
b. Berechne die Masse von V(O2) = 36 l Sauerstoff bei 250C.
Angabe: M(O2) = 32 g/mol

[JF9] Berechne das Volumen von m(CO2) = 33 g Kohlendioxid bei 250C.
Angabe: M(CO2) = 44 g/mol

[JF10] Berechne, wieviel Tonnen Eisen sich aus m(Fe3O4) = 20 t gewinnen lassen.
Angaben:
Fe3O4 
®  3 Fe  +  2 O2  
M(Fe) = 56 g/mol                   M(Fe3O4) = 232 g/mol

[JF11] Berechne, wieviel Gramm Wasser sich durch Verbrennung von V(H2) = 1 Liter Wasserstoff bei 250C gewinnen lassen.
Angaben: Formuliere zuerst die Reaktionsgleichung der Oxidation von Wasserstoff!
M(H2O) = 18 g/mol

[JF12] einfache VarianteGasförmiges Kohlenmonoxid (CO) reagiert mit Sauerstoff (O2) unter Bildung von gasförmigem Kohlendioxid (CO2):
2 CO  +  O2  
®   2 CO2
a. Begründe, wieviel Liter Kohlendioxid (CO2) bei der Oxidation von V(CO) = 24 l Kohlenmonoxid (CO) bei 250C gebildet werden.
b. Wieviel Liter Sauerstoff (O2) werden dabei verbraucht?

[JF13] kompliziertere VarianteGasförmiges Kohlenmonoxid (CO) reagiert mit Sauerstoff (O2) unter Bildung von gasförmigem Kohlendioxid (CO2).
a. Notiere die Reaktionsgleichung der Reaktion (Elementarumsatz).
b. Begründe, wieviel Liter Kohlendioxid (CO2) bei der Oxidation von n(CO) = 1 mol Kohlenmonoxid (CO) bei 250C gebildet werden. Eventuelle Berechnungen müssen ersichtlich sein.

[JF14] Magnesium (Mg) reagiert mit Sauerstoff (O2) unter Bildung von Magnesiumoxid (MgO):
2 Mg  +  O2  
®   2 MgO
M(Mg) = 24 g/mol                            M(O) = 16 g/mol
M = m/n                                             VM = V/n
Es sollen m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid gebildet werden.
a. Berechne die Stoffmenge n(MgO) von m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid.
b. Welche Stoffmenge Magnesium n(Mg), das heißt wieviel Mol Magnesium werden für die Bildung von m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid benötigt? Ermittle aus der Reaktionsgleichung!
c. Berechne die Masse m(Mg) des Magnesiums, die für die Bildung von m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid benötigt wird.
d. Welche Stoffmenge Sauerstoff n(O2), das heißt wieviel Mol Sauerstoff werden für die Bildung von m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid benötigt? Ermittle aus der Reaktionsgleichung!
e. Berechne für 250C das Volumen V(O2) des benötigten Sauerstoffs für die Bildung von m(MgO) = 20 g Magnesiumoxid.

[JF15] Eisen (Fe) wird durch Reduktion von Eisenoxid (Fe2O3) gewonnen:
2 Fe2O3  +  3 C  
®   4 Fe  +  3 CO2
M(Fe) = 56 g/mol                             M(O) = 16 g/mol
M = m/n                                             VM = V/n
a. Berechne, wieviel kg Eisen (m(Fe)) man aus 48 kg Eisenoxid gewinnt.
b. Berechne, wieviel Liter Kohlendioxid (V(CO2)) dabei freigesetzt werden (250C).
Hinweis: Alle Rechenschritte müssen erkennbar sein!

Alkali- und Erdalkalimetalle

[JF16] Bei der Reaktion mit Wasser nimmt Kalium die Form einer Kugel an und entzündet sich sofort, Lithium kugelt sich nicht ab und entzündet sich auch nicht.
a. Formuliere eine Reaktionsgleichung für die Reaktion von Kalium mit Wasser in Formelschreibweise.
b. Gib für beide Beobachtungen eine Begründung.

[JF17] a.Bei einem weißen Pulver könnte es sich um Calciumhydroxid oder um Magnesiumhydroxid handeln. Beschreibe ein Experiment, mit dem sich entscheiden lässt, um welche Substanz es sich handelt.
b. Brennendes Magnesium lässt sich durch das einem Feuerlöscher entströmende Gas nicht löschen, im Gegenteil. Begründe diese Beobachtung und notiere die dazu passende Reaktionsgleichung.

[JF18] Abflussreiniger enthalten Hydroxide. Warum wird dafür Natriumhydroxid und nicht das billigere Calciumhydroxid verwendet? Entwirf eine Argumentationskette.

[JF19] Das Erdalkalimetall Barium (Ba) lässt sich mit dem Messer schneiden und weist eine Schmelztemperatur von 726 0C auf. Calcium (Ca) lässt sich kaum mit dem Messer schneiden und schmilzt erst bei 8450C.
Mache Aussagen über Härte und Schmelztemperatur von Strontium (Sr), das bei der Elementfamilie der Erdalkalimetalle im Periodensystem zwischen Calcium und Barium zu finden ist und begründe.

Halogene

[JF20] a. Begründe, warum Halogene in der Natur nur in Form ihrer Verbindungen vorkommen.
b. Nenne drei typische Eigenschaften von Chlor und je eine Verwendung, die auf diesen Eigenschaften beruht.
c. Erkläre, was man unter dem MAK-Wert versteht und welche Bedeutung er hat.

[JF21] a. Entwirf einen Versuchsaufbau zur Synthese von Kaliumchlorid. Beschreibe die zu erwartenden Beobachtungen.
b. Formuliere eine Reaktionsgleichung für die Synthese von Kaliumchlorid in Symbolschreibweise.
Hinweis: Alle Halogenide der Alkalimetalle besitzen dieselben Atomzahlverhältnisformeln!
c. Begründe die zu erwartende Heftigkeit der Reaktion im Vergleich zu den Reaktionen von Kalium mit Iod bzw. Natrium mit Chlor.
Hinweis: Die Reaktivität der Alkalimetalle mit Halogenen ist vergleichbar ihrer Reaktivität gegenüber Wasser, die Abstufung der Reaktivität der Halogene entspricht der ihrer Bleichwirkung.

 

Protolysen

Säure-Base-Reaktionen

[JF22] SO2, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe und von Dieselbenzin entsteht, trägt mit der Bildung von Schwefelsäure H2SO4 in der Atmosphäre und schließlich saurem Regen, erheblich zur Bodenversauerung in Europa und Nordamerika bei.
Um die Böden zu retten, werden sie mit gebranntem Kalk CaO behandelt.
a. Begründe, warum die Behandlung mit Branntkalk geeignet ist, der Versauerung der Böden entgegen zu wirken.
b. Notiere die Reaktionsgleichung der stattfindenden Reaktion zwischen gebranntem Kalk und Schwefelsäure.
c. Erläutere durch Markierung der Teilreaktionen, ob hier eine Redoxreaktion oder eine Protolyse stattfindet.

[JF23] Neben der Reaktion mit einer Base gibt es noch eine weitere Salzbildungsreaktion mit Säuren.
a. Notiere für diesen Salzbildungstyp eine Reaktionsgleichung für ein selbst gewähltes Beispiel.
b. Erläutere durch Markierung der Teilreaktionen, welcher Reaktionstyp hier vorliegt.

[JF24] Ammoniak (NH3) lässt sich im Labor erzeugen, indem man im Reagenzglas Ammoniumchlorid (NH4Cl) mit Calciumoxid (CaO) mischt und erwärmt.
a. Beschreibe, wie sich mit chemischen Methoden überprüfen lässt, ob dabei tatsächlich Ammoniak entsteht.
b. Notiere eine Reaktionsgleichung für diese Art der Ammoniakerzeugung und begründe durch Kennzeichnung von Teilreaktionen, ob es sich dabei um eine Redoxreaktion oder eine Protolyse handelt.

Sauerstoffsäuren, Ammoniumsalze, Düngemittel

[JF25] a. Notiere die Formeln für folgende Salze:
(I) Kaliumphosphat
(II) Calciumhydrogenphosphat
(III) Natriumdihydrogenphosphat
b. Gib allgemein die Bedeutung der Salze der Phosphorsäure für die Landwirtschaft an.
c. Trotz seines natürlichen Vorkommens ist Calciumphosphat in der Landwirtschaft nicht einsetzbar. Erläutere den Grund und wie dies durch Überführung von Calciumphosphat in Superphosphat geändert werden kann.

[JF26] Ammoniumsalze und Nitrate spielen in der Landwirtschaft als Dünger eine bedeutende Rolle.
a. Welches Element kann durch beide Salze in den Boden gebracht werden?
b. Erläutere die Bedeutung des Liebigschen Minimumgesetzes für die Düngung.
c. Notiere die Reaktionsgleichung für die Bildung von Ammoniumnitrat.
d. Begründe durch Kennzeichnung der Teilreaktionen, dass es sich hierbei um eine Protolyse handelt.
d. Warum bereitet die Lagerung von reinem Ammoniumnitrat Probleme?

Neutralisation

[JF27] Wenn man beim Baden im Meer mit einer Feuerqualle in Berührung kommt, überträgt diese eine Säure auf die Haut. Die Haut schwillt an und schmerzt.
Dagegen hilft das Betupfen der Haut mit verdünntem Salmiakgeist (Ammonium­hydroxydlösung).
a. Erkläre, wie dieses Gegenmittel wirkt.
b. Notiere eine Reaktionsgleichung für die der Wirkung zu Grunde liegende chemische Reaktion.

[JF28] Kalilauge (KOH) wird einmal mit Salzsäure und einmal mit Salpetersäure neutralisiert.
a. Welche Stoffe erhält man beim Eindampfen der beiden Lösungen jeweils? (Namensangabe oder Formel)
b. Was haben die Stoffe, die man beim Eindampfen der beiden Lösungen erhält, gemein?
c. Gib für die Bildung eines der beiden Stoffe eine Reaktionsgleichung an.
d. Eine 0,5 molare Kaliumhydroxidlösung wird mit einer 0,5 molaren Salzsäure bzw. Salpetersäure neutralisiert. Gib die Konzentration des gesuchten Stoffes in der entstandenen Lösung an und begründe.

Titration

 

[JF29] Berechne, in welchem Volumen wässriger Lösung VL die Masse m(NaOH) = 20 g gelöst werden muss, um Natronlauge der Konzentration c(NaOH) = 0,5 mol/l zu erhalten.
M(NaOH) = 40 g/mol (Berechnung muss ersichtlich sein!)

[JF30] a. Berechne die Konzentration einer Ammoniaklösung, wenn man von dieser VL(NH3) = 25 ml benötigt, um VL(HCl) = 75 ml einer Salzsäure der Konzentration c(HCl) = 0,2 mol/l zu neutralisieren. (Berechnung muss ersichtlich sein!)
b. Berechne wieviel Liter Ammoniakgas bei 250C in 0,5 Liter Wasser gelöst werden müssen, um eine wässrige Ammoniaklösung der Konzentration c(NH3) = 0,6 mol/l zu erhalten. (Berechnung muss ersichtlich sein!)
VM(NH3) = 24 l/mol (250C)

[JF31] a. Berechne die Stoffmenge n(HCl) in VL(HCl) = 25 ml Salzsäure der Konzentration c(HCl) = 0,4 mol/l. (Berechnung muss ersichtlich sein!)
b. Um 20 ml einer Kaliumhydroxidlösung zu neutralisieren, wurden 18 ml einer 0,1-molaren Salzsäure benötigt. Berechne die Konzentration der Kaliumhydroxidlösung.
(Berechnung muss ersichtlich sein!)

Elektrolyse

[JF32] a. Begründe, welche der folgenden Substanzen den elektrischen Strom leiten bzw. nicht leiten:
I. ein fester Kupferbromid(CuBr
2)-Kristall
II. eine Kupferbromid-Schmelze
III. ein Kupferblech (Cu)
IV. flüssiges Brom (Br2)
b. Erläutere den Unterschied zwischen den Stromleitern aus Aufgabe a.

 

[JF33] Eine wäßrige Lösung von Aluminiumbromid (AlBr3(aq)) wird elektrolysiert.
a. Skizziere eine geeignete Apparatur zur Elektrolyse und beschrifte. Vergiss nicht Bezeichnung und Polung der Elektroden. (Bei Anfertigung der Skizze die Anforderungen von Aufgabe d. berücksichtigen!)
b. Beschreibe die zu erwartenden Beobachtungen an den beiden Elektroden.
c. Beschreibe die Elektrodenvorgänge unter Verwendung entsprechender Reaktionsgleichungen. Hinweis: Die Kationen tragen im vorliegenden Fall jeweils eine dreifache Elementarladung, die Anionen eine einfache.
d. Erläutere an Hand von Eintragungen in die Skizze von a., wie der Stromkreis bei der Elektrolyse geschlossen wird.

Sekundarstufe I, Organik

ungesättigte Kohlenwasserstoffe

[JF34] Bei der Verbrennung von 48 ml eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs entstehen bei einer Ausgangstemperatur von 250C genau 48 ml gasförmiges Kohlendioxid.
a. Berechne die Anzahl der Kohlenstoffatome in diesem Kohlenwasserstoff. (Berechnung muss ersichtlich sein!)
b. Gib die Strukturformel (Projektionsformel) dieses Kohlenwasserstoffes an.
c. Notiere die Reaktionsgleichung für die Verbrennung dieses Kohlenwasserstoffs.

 

[JF35] a. Stelle die Strukturformeln aller drei möglichen Isomeren von Penten mit unverzweigter Kette auf und benenne die Substanzen entsprechend der vorliegenden Isomerie.
b. Nenne die verschiedenen auftretenden Isomeriearten.
c. Notiere die Strukturformel eines weiteren Isomeren von Penten, das nicht der Stoffklasse der Alkene angehört. Benenne die Substanz sowie die vorliegende Form der Isomerie.

[JF36] Ethan und Ethen, zwei gasförmige Kohlenwasserstoffe, reagieren mit gasförmigem Chlor grundsätzlich unterschiedlich.
a. Gib für beide Reaktionen die Bedingungen an, unter denen eine Reaktion erwartet werden kann.
b. Notiere für beide Reaktionen eine Reaktionsgleichung unter Verwendung von Strukturformeln für die Kohlenwasserstoffe.
c. Benenne die beiden unterschiedlichen Reaktionstypen.

Alkohole

[JF37] a. Notiere die Strukturformeln aller Isomeren mit unverzweigter Kette der folgenden Alkohole und benenne diese:
CH4O, C4H10O, C2H4O
b. Beschreibe ein Experiment zum Nachweis von Sauerstoff in diesen Substanzen.
c. Vergleiche die Wasser- und Alkanlöslichkeit dieser Substanzen miteinander und begründe die Unterschiede.

[JF38] Paraffinöl (ein Alkangemisch) und Glyzerin (1,2,3-Propantriol) sind beides farb- und geruchlose, zähflüssige Flüssigkeiten. Wie lassen sie sich durch einen einfachen Versuch voneinander unterscheiden? Begründe!

Sekundarstufe II

pH - Berechnungen

[JF39] Blausäure (HCN) protolysiert in Wasser unter Bildung des Cyanat-Ions (CN-).
a. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Protolyse von Blausäure mit Wasser.
b. Eine wässrige Lösung von Blausäure mit der Ausgangskonzentration c0(HCN) = 1 mol*l-1 weist einen pH-Wert von pH = 4,7 auf. Welche Aussage lässt dies über Blausäure zu? Begründen Sie.

[JF40] a. Geben Sie für wässrige Lösungen mit den folgenden Ionenkonzentrationen den jeweiligen pH-Wert an:
I.  
c(H3O+) = 0,00001 mol*l-1
II. 
c(OH-) = 0,00001 mol*l-1
III. c(H3O+) = 10-12 mol*l-1
IV. c(OH-) = 10-12 mol*l-1
b. Geben Sie die Hydroniumionenkonzentrationen (c(H3O+)) der Lösungen mit folgendem pH-Wert an:
I.  pH = 0
II. pH = 14

[JF41] Auf welches Volumen müssen V = 10 ml einer Salzsäure der Konzentration
c(HCl) = 0,1 mol*l-1 aufgefüllt werden, um eine Lösung mit pH = 5 zu erhalten? Berechnen Sie! (Der Rechenweg muss ersichtlich sein!)

[JF42] V = 20 ml einer Natronlauge mit pH = 14 werden auf V = 2 l verdünnt. Berechnen Sie den pH-Wert der verdünnten Lösung. (Der Rechenweg muss ersichtlich sein!)

[JF43] Welche Stoffmenge n(NaOH) an festem Natriumhydroxid muss in einem Liter Wasser gelöst werden, um eine Natronlauge mit pH = 11 herzustellen? Berechnen Sie! (Der Rechenweg muss ersichtlich sein!)

Kohlenhydrate

[JF44] a. Geben Sie für D-Glucose die Fischer-Formel der offenkettigen Aldehydform sowie die Haworth-Projektion der Glucopyranose an. Erläutern Sie die Besonderheit, die beim Ringschluss auftritt und bringen Sie diese in der Haworth-Projektion zum Ausdruck.
b. Welcher experimentelle Befund bestätigt das Vorliegen der Glucose in Ringform? Erläutern Sie.

 

Kunststoffe

 

[JF45] Gegeben sind vier verschiedene Kunststoffe, deren Moleküle mit den folgenden Formelausschnitten charakterisiert werden können:

a. Begründen Sie, bei welchen der vorliegenden Kunststoffe es sich um Thermoplaste handelt.
b. Einer der vier Kunststoffe kann zu einem Elastomer weiterverarbeitet werden. Erläutern Sie, um welchen es sich handelt und wie die Weiterverarbeitung aussehen könnte.
c. Notieren Sie die Strukturformeln der beiden Monomere, aus denen Kunststoff 4 aufgebaut ist. Eines der beiden Monomere müsste man gegen ein anderes austauschen, um aus dieser Kunststoffart einen duroplastischen Kunststoff zu erzeugen. Notieren Sie die Strukturformel eines solchen Monomers und erläutern Sie, wie dadurch die duroplastische Eigenschaft zu Stande kommt.
d. Beschreiben Sie den strukturellen Unterschied zwischen einem Duroplasten und einem Elastomer.
e. Beurteilen Sie die Umweltverträglichkeit der oben abgebildeten vier Kunststoffe beim Verbrennen.
f. Begründen Sie, welche der vier Kunststoffe zum Zwecke des Recycling einer Hydrolyse unterzogen werden könnten.
g. Erläutern Sie das Prinzip der Kunststoffpyrolyse.

Redox

 

Geben Sie bei den folgenden Verbindungen jeweils die Oxidationszahlen der einzelnen Elemente an:
SO3                     MnO4                     HClO2                     F2                        NO2





[JF46] a. Magnesium verbrennt auch in einer Kohlendioxid-Atmosphäre. Bei der dabei stattfindenden Redoxreaktion entsteht unter anderem Ruß. Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung, kennzeichnen Sie darin Oxidation und Reduktion sowie die korrespondierenden Redoxpaare.
b. Auch Magnesiumoxid reagiert mit Kohlendioxid, dabei bildet sich Magnesiumcarbonat MgCO3. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und begründen Sie, ob es sich auch hierbei um eine Redoxreaktion handelt.

[JF47] Säuren bezeichnet am als Protonendonatoren, Basen als Protonenakzeptoren. Definieren Sie entsprechend die Begriffe Oxidationsmittel und Reduktionsmittel.

[JF48] Der Bleiakkumulator ist das wichtigste Sekundärelement.
a. Geben Sie die Gesamtreaktion der bei Entladen (Betrieb) und Laden des Bleiakkumulators stattfindenden Prozesse an. Kennzeichnen Sie deutlich den entsprechenden Vorgang (Laden bzw. Entladen).
b. Der Ladungszustand eines Bleiakkumulators lässt sich durch Bestimmung der Dichte der in ihm enthaltenen Schwefelsäure ermitteln. Erklären Sie dies.

[JF49] Der Pluspol einer Spannungsquelle lässt sich sehr einfach mit Kaliumiodidstärkepapier nachweisen. Dabei handelt es sich um mit Kaliumiodid(KJ)-Lösung und Stärke getränktes Filterpapier. Berührt man das angefeuchtete Kaliumiodidstärkepapier mit den Kabelenden, die mit den Elektroden einer Spannungsquelle verbunden sind, ist der Pluspol an einer intensiven Blaufärbung des Kaliumiodidstärkepapiers erkennbar.
(Hinweis: Diese Blaufärbung ist Ihnen bisher als Stärkenachweis bekannt.)
a. Erläutern Sie die Vorgänge, die diesem Nachweis zu Grunde liegen.
b. Geben Sie eine Reaktionsgleichung für die am Pluspol stattfindende Reaktion an.
c. Wie müsste man das positive Kabelende entsprechend dieser Reaktion bezeichnen?

[JF50] Magnesium wird in der Technik, ähnlich wie Aluminium, durch Schmelzflusselektrolyse gewonnen. Dazu verwendet man wasserfreies Magnesiumchlorid, dem unter anderem Calciumchlorid zugesetzt wird; Verunreinigungen durch Eisensalze müssen zuvor entfernt werden.
a. Formulieren Sie Gleichungen für die Vorgänge an den Elektroden bei der Elektrolyse einer Magnesiumchlorid-Schmelze. Geben Sie an, welcher der Vorgänge an Plus- bzw. Minuspol abläuft und benennen Sie die Pole entsprechend.
b. Welche Aufgabe hat der Zusatz von Calciumchlorid und warum stört dieser im Gegensatz zu Eisensalzen die Magnesiumabscheidung nicht ?

[JF51] Auf elektrolytischem Wege werden im Fahrzeugbau Eisenteile mit metallischem Chrom (Cr) überzogen („verchromt“).
a. Skizzieren Sie einen zum Verchromen geeigneten Versuchsaufbau und beschriften Sie. Benutzt werden sollen dabei unter anderem folgende Teile: Graphitelektrode, Chrom(III)chlorid-Lösung, zu verchromendes Eisenwerkstück, Spannungsquelle.
Bezeichnen Sie Anode und Kathode und geben Sie deren Polung an.
b. Formulieren Sie die Elektrodenreaktionen.
(Von der Bildung der Gase Wasserstoff und Sauerstoff ist wegen der Überspannung abzusehen!)
c. Bei der Versuchsdurchführung stellt man fest, dass die Elektrolyse erst ab einer bestimmten Spannung (Zersetzungsspannung) in Gang kommt. Erklären Sie dies anhand der Elektrodenvorgänge.

Farbstoffe

[JF52] Bis zum Jahre 1938 wurde p-Dimethylaminoazobenzol zur Anfärbung von Butter verwendet. Dieses „Buttergelb“ darf heute wegen seiner Krebs erregenden Wirkung nicht mehr zur Färbung von Lebensmitteln verwendet werden.

a. Kennzeichnen Sie im Molekül von p-Dimethylaminoazobenzol das Chromogen und die auxochrome Gruppe mit unterschiedlichen Farben.
b. Erläutern Sie, wie die gelbe Farbe von p-Dimethylaminoazobenzol zu Stande kommt.
c. Begründen Sie, wie sich „Buttergelb“ in einen orangenen Farbstoff umwandeln ließe.
d. Ein Ausgangsstoff für die Synthese des Azofarbstoffes „Buttergelb“ ist Anilin (Aminobenzol). Formulieren Sie die einzelnen Reaktionsschritte der Diazotierung von Anilin.
e. Notieren sie die Strukturformel der Kupplungskomponente zur Synthese von p-Dimethylaminoazobenzol.

[JF53] Nachfolgend ist die Strukturformel von Fluorescein wiedergegeben.

a. Geben Sie die Farbstoffklasse an, der dieser Farbstoff angehört.
b. Fluorescein ist farblos. Erst nach Auflösen in Natronlauge erscheint es im durchscheinenden Licht rötlich, seitlich betrachtet (im Auflicht) grün.
Erklären Sie, warum Fluorescein erst nach Auflösen in Natronlauge farbig wird.
c. Erläutern Sie die Grünfärbung im Auflicht.

[JF54] a. Erläutern Sie folgende Begriffe:
Verküpung, Leukoform, Direktfarbstoff
b. Zu welchem Zweck erfolgt die Verküpung eines Küpenfarbstoffes?
c. Notieren Sie die Strukturformel der Leukoverbindung von Indigo.


 


Seite: 2
 [JF1] Während des Gefrierens wird Energie frei, da die Bewegungsenergie der Teilchen abgegeben wird. Dies wirkt der weiteren Abkühlung entgegen.

 [JF2]Kohle + Sauerstoff ---> Kohlendioxid (C + O2 ® CO2)
b) Kohlendioxid trübt Kalkwasser
c) Nach der Reaktion Massenabnahme; Sauerstoff hat sich mit der Kohle verbunden, gasförmiges Kohlendioxid entwich.

 [JF3] a. Eisenoxid
b. Kupferoxid  +  Eisen  ®  Kupfer  +  Eisenoxid
c. Oxidation: Sauerstoffaufnahme, Reduktion: Sauerstoffabgabe; Redoxreaktion: Kombination
d. Kennzeichnung
e. Es lässt sich nur das Oxid des edleren Metalles mit dem unedleren Metall reduzieren.

 [JF4] Kohlenstoff steht dann vor Zink und nach Magnesium in der Reihe abnehmender Sauerstoffaffinität.

 [JF5] a. Reduktionsmittel: bewirkt die Reduktion des Reaktionspartners, wird selbst oxidiert
b. Aluminium ist unedel, Silber ist edel (geringe Sauerstoffaffinität)
c. Magnesium geht mit CO2 eine Redoxreaktion ein: 2 Mg  +  CO2  ®  2 MgO  +  C

 [JF6] a. Reduktionszone: Reduktion von Eisenoxid mit CO zu Eisen und CO2
Schmelzzone: Schmelzen von Eisen, Schlackenbildung
b. Verbrennung von C zu CO2 zur Erzeugung der zum Schmelzen nötigen Temperatur
c. Durch die auf dem Eisen schwimmende Schlacke

 [JF7]a. Die Verordnung legt Grenzwerte für die Abgabe von Schadstoffen aus Kraftwerken fest.
b. In 1 m3 (1 000 000 cm3) Zigarrettenrauch sind 50 ml (50 cm3) SO2 enthalten.
c. Liegt die monatliche Belastung auf Dauer über diesem Wert muß mit gesundheitlichen Folgen gerechnet werden.
d. Die SO2-Emission von Zigaretten liegt weit über dem Kurzzeit-Richtwert für SO2-Immissionen. ® Ist man über längere Zeit Zigarretenrauch ausgesetzt, ist eine gesundheitsschädigende Wirkung zu erwarten.

Seite: 3
 [JF8]a.  n = V/VM = 36 l/ 24 l/mol = 1,5 mol
b. m = M*n = 32 g/mol * 1,5 mol = 48 g

Seite: 3
 [JF9] n = m/M = 33 g / 44 g/mol = 0,75 mol
V = VM * n = 24 l/mol * ,075 mol = 18 l

Seite: 3
 [JF10] n(Fe3O4) = m/M = 20 000 000 g/ 232 g/ mol = 86206,9 mol
n (Fe) = 3* n(Fe3O4) = 258 620,7 mol
m(Fe) = n * M = 258 620,7 mol * 56 g/mol = 14 482 758,62 g = 14,483 t

Seite: 3
 [JF11] 2 H2  +  O2   ®   2 H2O
n(H2) = V/VM = 1 l/24 l/mol = 1/24 l/mol = 1/24 mol
n(H2O) = n(H2)
m( H2O) = M*n = 18 g/mol * 1/24 mol = 0,75 g

 

 [JF12] a. Aus RG erkennbar: V(CO) = V(CO2)  ®  Bildung von V(CO2) = 24 l
b. Aus RG ist erkennbar: V(O2) = ½ V(CO) = 12 l

 [JF13] a. 2 CO + O2  ®  2 CO2
b. V = Vm * n = 24 l/mol * 1 mol = 24 l
V(CO2) = V(CO) = 24 l

 [JF14] a. M(MgO) = 40 g/mol
n(MgO) = m(MgO)/M(MgO) = 200 g*mol/40 g = ,05 mol
b. n(Mg) = n(MgO) = 0,5 mol
c. m(Mg) = M(Mg) * n(Mg) = 24 g/mol * 0,5 mol = 12 g
d. n(O2) = ½ n(Mg) = ,205 mol
e. V(O2) = Vm(O2) * n(O2) = 24 l/mol * 0,25 mol = 6 l

 [JF15] M(Fe2O3) = 160 g/mol
n(Fe2O3) = m(Fe2O3)/M(Fe2O3) = 48.000g*mol/160g = 300 mol
n(Fe) = 2 n(Fe2O3) = 600 mol
m(Fe) = M(Fe) * n(Fe) = 56g/mol * 600 mol = 33.600g = 33,6 kg
b. n(CO2) = 3/2n(Fe2O3) = 450 mol
V(CO2) 0 Vm(CO2) * n(CO2) = 24 l/mol * 450 mol = 10.800 l

Seite: 2
 [JF16] a. 2 K  +  2 H2O  ®  2 KOH  +  H2
b. Die Reaktionsenthalpie der Reaktion von K mit H2O ist größer ® Schmelztemperatur von K und Entzündungstemperatur von H2 werden erreicht, bei Li nicht.

Seite: 2
 [JF17] a. In Wasser lösen und filtrieren. In Filtrate beider Substanzen CO2 einleiten, Trübung nur bei Ca(OH)2 - Lösung.
b. Magnesium reduziert Kohlendioxid: 2 Mg  +  CO2  ®  2 MgO  +  C

Seite: 2
 [JF18] Ca(OH)2 ist nur sehr mäßig wasserlöslich  ®  Lösung ist nur schwach alkalisch  ®  nicht ausreichend ätzend, um Haare und andere Verschmutzungen aufzulösen.

Seite: 2
 [JF19] Beide Eigenschaften liegen zwischen denen von Barium und Calcium, da innerhalb einer Elementfamilie die Eigenschaften eine regelmäßige Abstufung zeigen.

Seite: 2
 [JF20] a. Reaktionsfähigkeit
b. Bleichwirkung ® Chlorbleiche
Giftigkeit ® Kampfgas
Wasserlöslichkeit und Giftigkeit ® Schwimmbaddesinfektion
c. Maximale ArbeitsplatzKonzentration: Schutz der Beschäftigten vor Schadwirkung einer Substanz.

Seite: 3
 [JF21] a. Beschr.: stark erhitztes K wird in ein RG mit Chlor geworfen.
Beob.: K. verbrennt in Chloratmosphäre unter Bildung eines Feststoffes (Salz)
b. 2 K + Br2  ®  2 KBr
c. Reaktivität von Kalium mit Iod ist geringer, da Bleichwirkung von Chlor über Brom zu Iod abnimmt. Reaktivität von Natrium mit Chlor ist geringer, da Reaktivität von Litium über Natrium zu Kalium zunimmt.

Seite: 1
 [JF22] a. Neutralisation
b. H2SO4 + CaO  ®  CaSO4  +  H2O
c. Protolyse mit Angabe der Teilreaktionen.

Seite: 1
 [JF23]a. Beispiel Metall + Säure ® Salz + Wasserstoff
b. Redoxreaktion mit Teilreaktionen

 [JF24]a. Indikatorpapier an der Reagenzglasöffnung bestätigt die Bildung eines alkalischen Gases
b. 2 NH4Cl + CaO ® 2 NH3 + CaCl2 + H2O
Protolyse, da NH4+ ® NH3 : Protonenabgabe, O2- ® H2O : Protonenaufnahme

 [JF25]a. (I) K3PO4 , (II) CaHPO4 , (III) NaH2PO4
b. Düngemittel
c. Calciumphosphat ist nicht wasserlöslich, kann also von Pflanzen nicht aufgenommen werden.
Bei der Herstellung von Superphosphat wird es (durch Reaktion mit Schwefelsäure) in das wasserlösliche Dihydrogenphosphat überführt.

 [JF26]a. Stickstoff N
b. Pflanzenwachstum wird durch das Element begrenzt, das im Boden im Minimum vorhanden ist.
Duch Düngung wird die Konzentration des Minimumfaktors im Boden erhöht.
c. NH3  +  HNO3  ® NH4NO3
d. NH3  ® NH4+: Protonenaufnahme, HNO3 ® NO3 : Protonenabgabe
c. Ammoniumnitrat ist explosiv.

 [JF27]a. Salmiakgeist ist alkalisch ® Neutralisation der Säure
b. H3O+  +  OH  ®  2 H2O
   Säure      Base

 [JF28]a. Kaliumchlorid KCl, Kaliumnitrat KNO3
b. Es sind Salze
c. KOH + HCl ® KCl + H2O
d. nach obiger RG entstehen 0,5 mol Salz, aber auf das doppelte Volumen, nach c=n/V ist c(Salz) = 0,25 mol/l

 [JF29] n= m/M = 20g / 40g/mol = 0,5 mol.
c= n/VL 
®  VL = n/c = 0,5 mol / 0,5 mol/l = 1 l

 [JF30]a. c(NH3) = c(HCl) * VL(HCl) / VL(NH3) = 0,2 mol/l * 75 ml / 25 ml = 0,6 mol
b. c = n / V
® n = c * V = 0,6 mol / l * 0,5 l = 0,3 mol
VM = V / n 
®  V = VM * n = 24 l/mol * 0,3 mol = 7,2 l

 [JF31]a. c = n / VL  ®  n = c * VL = 0,4 mol/l * 0,025 l = 0,01 mol
b. c(KOH) = c(HCl) * VL(HCl) / VL(KOH) = 0,1 mol/l * 18 ml / 20 ml = 0,09 mol/l

Seite: 3
 [JF32] a. >I leitet nicht, da Ionen = Ladungsträger unbeweglich
II leitet, da bewegliche Ionen als Ladungsträger
III leitet, da bewegliche Elektronen
IV leitet nicht, da keine Ladungsträger vorhanden
b. II: Ionenleiter, Erfährt bei Stromleitung Analyse
III Elektronrnleiter, bleibt unverändert

Seite: 3
 [JF33] a. Skizze mit Kathode (-), Anode (+), Spannungsquelle und Kabel, Elektrolyt in Gefäß
b. Kathode  (-): Aluminiumabscheidung  // Bromabscheidung
c. Kathode  (-): Al3+  +  3 e-  ®  Al  // Anode (+): 2 Br-  ®  Br2  +  2 e-  
d. Elektronenwanderung, Ionenwanderung

 [JF34] a. VM = V / n ® n = V / VM = 0,048 l / 24 mol / l = 0,002 mol
0,002 mol KW verbrennen zu 0,002 mol CO2
1 mol KW verbrennt zu 1 mol CO2
® Ein KW-Molekül enthält ein C-Atom
b. CH4-Strukturformel
c. CH4  +  2 O2  ®  CO2  +  2 H2O

Seite: 4
 [JF35] a.

b. Penten-1/-2: Stellungsisomere
cis-/trans-Penten-2: geometrische Isomere
c. Cyclopentan mit Strukturformel, Valenzisomer

Seite: 4
 [JF36] a. Ethan mit Brom: Gase mischen und belichten
Ethen mit Brom: Gase mischen, Reaktion beginnt von selbst
b.

c. 1. Substitution
2. Addition

Seite: 4
 [JF37] a.

b. Der Dampf des entsprechenden Alkohols wird über erhitztes Mg-Pulver geleitet ® Bildung vom MgO, C und H2.
c. Methanol: wasserlöslich, nicht alkanlöslich
Ethenol: löslich in beidem
Butanole: nicht wasserlöslich, alkanlöslich
Begründung: bei Methanol überwiegt die hydrophile Eigenschaft der Hydroxylgruppe, bei Butanol die hydrophobe Eigenschaft der Alkylgruppe, bei Ethenol keine.

 [JF38] Durch Zugabe von Wasser. Paraffin ist hydrophob, ergibt mit Wasser also eine sich schnell trennende Emulsion. Glyzerin ist durch seine drei Hydroxilgruppen stark hydrophil und mischt sich mit Wasser gut (Lösung).

Seite: 4
 [JF39]a. HCN  + H2O  ®  H3O+  +  CN- 
b. pH = 4,7  ®  c(H3O+) = 1,99x10-5 mol*l-1   ® sehr schwache Säure

Seite: 4
 [JF40]a. pH-Werte: I. 5  II. 9  III. 12  IV. 2
b. I. c (H3O+) = 1 mol*l-1
II. c (H3O+) = 10-14 mol*l-1

Seite: 4
 [JF41] pH = 5  ® c (H3O+) = 10-5 mol*l-1  ®  Verdünnung um den Faktor 104  ®  Verdünnung auf 100 l.

Seite: 4
 [JF42] pH = 14  ® c (OH-) = 1 mol*l-1 , Verdünnung um den Faktor 100  ® c (OH-) = 0,01 mol*l-1  ®  pH = 12

Seite: 4
 [JF43] pH = 11  ® c (OH-) = 10-3 mol*l-1  ®  in 1 Liter Wasser sind 0,001 mol NaOH zu lösen.

Seite: 5
 [JF44] a. Fischer-Formel und HAworth-Projektion, Erläuterung der Anomerie, Kennzeichnung des dargestellten Anomeren
b. Glucose zeigt mit fuchsinschwefliger Säure keine Rotfärbung, d.h. der Nachweis der Aldehydgruppe bleibt aus. (beim Erwärmen Rotfärbung, da Ringöffnung)

Seite: 5
 [JF45] a. Alle, da lineare Moleküle, nur durch zwischenmolekulare Kräfte zusammengehalten.
b. Kunststoff (1): An die Doppelbindiung kann Addition erfolgen, dadurch z.B. Vernetzung durch Disulfidbrücken möglich.
c. Strukturformeln von Hexandiol-1,6 und Heptandisäure-1,7 .  Ersatz des Diols durch ein Triol oder der Disäure durch eine Trisäure, dadurch dreidimensionale Venetzung
d. engmaschige (Duroplast) und weitmaschige (Elastomer) Vernetzung
e. PVC-Verbrennung führt zur HCl-Freisetzung ® Umweltbelastung,  Polyamidverbrennung könnte zur NH3- Bildung führen.
f. Alle Polykomnndensate, also alle außer (3), da Hydrolyse Gegenteil der Kondensatioon
g. Hitze-Crackung in niedermolekulare Substanzen ® erdölartiges Gemisch

Seite: 6
 [JF46] a. 2 Mg  +  CO2  ®  2 MgO  +  C, Kennzeichnung von Oxidation und Reduktion
Redoxpaare Mg/Mg2+  und C/C+IV
b. MgO  +  CO2  ® MgCO3.   keine Änderung von Oxidationszahlen  ®  keine Redoxreaktion

Seite: 6
 [JF47] Oxmittel: Elektronenakzeptor
Red: Elektronendonator

 [JF48]a.  Pb  + PbO2  +  2 H2SO4  ¬®  2 PbSO4  +  2 H2O
®  Betrieb, Entladen          ¬ Laden                 
b. Wie obiger Gleichung zu entnehmen ist, wird Schwefelsäure beim Betrieb verbraucht, beim Aufladen regeneriert. Somit ändert sich ihre Konzentration, also auch ihre Dichte.

 [JF49] a. Es findet eine Elektrolyse der Kaliumiodidlösung statt. Am Minuspol entstehendes elementares Iod bewirkt die Blaufärbung der Stärke.
b. 2 I   ®  I2  +  2 e 
c. Anode, da Iodid zu Iod oxidiert wird.

 [JF50]Abi GK Ch 1990, Aufg. C2
 a. (+) Anode: 2 Cl  ® Cl2   +   2 e
 (-) Kathode : Mg2+  +  2 e  ®  Mg
b. Schmelzpunkterniedrigung. Das redoxpotential von Ca/Ca2+ liegt höher als das von Mg/Mg2+ , das von Fe/Fe2+ jedoch niedriger. Eisen würde sich dementsprechend vor Mg abscheiden.

 [JF51] Abi GK Ch 1990, Aufg. C1
a. Versuchsaufbau mit Beschriftung
b. (+) Anode: 2 Cl  ® Cl2   +   2 e
 (-) Kathode : Cr3+  +  3 e  ®  Cr
c. Erklärung über Umkehrung der Reaktionen durch Bildung eines galvanischen Elements.

Seite: 1
 [JF52]Quelle: Arbeitsblätter Chemie heute Sek. II von Schroedel
 a. Chromogen: Diazobenzol, Auxochrom: Dimethylaminogruppe
b. Absorption von Licht im blauvioletten Wellenlängenbereich, Komplementärfarbe ist Gelb
c. Verschiebung des Absorptionsbereichs durch Anfügen weiterer Auxochrome in den längerwelligeren Bereich (blaugrün).
d. (1) Bildung des Ammoniumions mit Salzsäure (Hydroniumionen)
(2) Erzeugung des Diazoniumions mit salpetriger Säure.
e.

Seite: 1
 [JF53] a. Triphenylmethanfarbstoffe
b. kein System ausgedehnter konjugierter Doppelbindungen im Fluorescein, das dann aber im Natriumsalz (wie bei Phenolphthalein) vorliegt.
c. Erklärung der Fluoreszenz: Absorption von Grünlicht (komplementär zu rot), das anschließend wieder emittiert wird.

Seite: 1
 [JF54] a. Verküpung: Reduktion der Ketoform eines Küpenfarbstoffes zur Enolform
Leukoform: meist farblose Enolform des Küpenfarbstoffes
Direktfarbstoff. Farbstoff, der ohne Vorbehandlung direkt aus der wässrigen Färbeflotte auf die Faser aufzieht.
b. Ketoform wasserunlöslich, Enolform wasserlöslich
c. Formel Leukoform