Kurs:Übungen zu Grundlagen der anorganischen Chemie

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Ü Stöchiometrie

• 1.1 Vom Kobalt kommt nur ein natürliches Isotop vor. Welche Masse hat ein einzelnes Atom davon?(4 Stellen)
• 1.2 Vom Element X kommt nur ein natürliches Isotop vor. Ein Atom davon hat die Masse 2,107 * 10-22 g. Welche relative Atommasse hat das Element X?
• 1.3 Welche Ladung hat ein Mol Elektronen?
• 1.4 Wie viel % Arsen sind in As2S3 enthalten?
• 1.5 Wie viel Gramm Phosphor und Sauerstoff werden benötigt, um 6g P4O6 herzustellen.
• 1.6 Schwefelverbindungen sind unerwünschte Bestandteile mancher Öle. Der Schwefelgehalt kann bestimmt werden, indem aller Schwefel in Sulfat-Ionen überführt wird und diese als BaSO4 abgetrennt werden. Aus 6,3 g eines Öls wurden 1,063 g BaSO4 erhalten. Wie viel % Schwefel enthält das Öl?

Ü Säure-Base-Reaktionen

• 2.1 Ammoniumchlorid(NH4Cl) reagiert mit Natriumamid(NaNH2) in flüssigen Ammoniak zu Natriumchlorid und Ammoniak. Interpretieren Sie die Reaktion im Sinne der Brönsted- und Lewis-Theorie! Nennen Sie jeweils die beteiligten Säuren und Basen
• 2.2 Identifizieren Sie alle Brönsted-Säuren und –Basen!
  • 2.2.a NH3 + HCl <---> NH4+ + Cl-
  • 2.2.b HSO4- + CN- <---> HCN + SO42-
• 2.3 Formulieren Sie die Dissoziationsgleichung, um Brönsted-Säuren zu illustrieren!
  • 2.3.a H2O
  • 2.3.b HF
• 2.4 Formulieren Sie die Dissoziationsgleichung, um Brönsted-Basen zu illustrieren!
  • 2.4.a OH-
  • 2.4.b HCO3-
• 2.5 Ordnen Sie nach abnehmender Säurestärke: H2S, H2Se, H2Te (TW)
• 2.6 Welchen pH-Wert hat eine Lösung von 0,3 mol NH3 pro Liter? (TR)
• 2.7 Welchen PH-Wert hat eine Lösung von 0,12 mol HOCN pro Liter? (TR)

Ü Komplexbildung

• 3.1 Geben Sie die Formeln für die folgenden Verbindungen an! Zink-hexachloroplatinat(IV), Tetramminchloronitrocobalt(III)-sulfat und Tetrammindithiocyanatochrom(III)-diammintetrathiocyanatochromat(III)
• 3.2 Geben Sie den Namen der folgenden Komplexe an! K4[Ni(CN)4], (NH4)2[Fe(H2O)Cl5), [Co(NH3)6]4[Co(NO2)6]3
• 3.3 Ein möglicher Nachweis von Kupfer ist die Umsetzung mit Ammoniak. Geben Sie dazu die Reaktionsgleichung an!
• 3.4 Beim Entwickeln von Fotos wird das Silberbromid mit Hilfe des so genannten Fixiersalzes (Na2S2O3) durch Komplexbildung gegen das Licht unempfindlich gemacht. Geben Sie hiefür die Reaktionsgleichung an.
• 3.5. Was ist ein Chelatkomplex. Definieren Sie den Begriff anhand eines selbst gewählten Beispiels.

Ü Redoxreaktionen

• 4.1 Kennzeichnen Sie: Oxidation, -mittel, Reduktion, -mittel! Nennen Sie Teilgleichungen!
  • 4.1.a Zn + Cl2 --> ZnCl2
  • 4.1.b Mg + CuCl2 --> MgCl2 + Cu
  • 4.1.c OF2 + H2O --> O2 + 2HF
• 4.2 Vervollständigen Sie die Neutralisationsrektionen!
  • 4.2.a OH- + HSO4- -->
  • 4.2.b H+ + Fe(OH)3 -->
• 4.3 Gegeben ist: die Zelle Mg|Mg2+ || Sn2+|Sn. Formulieren Sie die Zellenreaktion! Welche Elektrode ist der Pluspol? Wie groß ist ΔE0? (TW)
• 4.4. Wählen Sie anhand der Normalpotentiale eine geeignete Substanz für die Reaktion aus und führen Sie diese durch! (Stoffkonzentration = 1mol/L) (TW)
  • 4.4.a Oxidation Fe --> Fe2+
  • 4.4.b Reduktion PbO2--> Pb2+(kein Mn|Mn2+ verwenden)
• 4.5 Gegeben:

PbSO4 + 2e- <---> Pb + SO42- E0 = -0,359 V Pb2+ + 2e- <---> Pb E0 = -0,126 V Formulieren Sie die Gesamtreaktion für die Zelle mit diesen Halbreaktionen! Notieren Sie die Anordnung der Zelle! Berechnen Sie ΔE0 der Zelle (TR)

Ü Chemisches Gleichgewicht

• 5.1 Formulieren Sie das Massenwirkungsgesetz für folgende Reaktion mit Gleichgewichtskonstanten Kc!
  • 5.1.a 2H2S(g) + CH4(g) <--> CS2(g) + 4H2(g)
• 5.2 Für die Reaktion N2(g) + O2(g) <--> 2NO(g) ist Kc= 4,08*10-4 bei 2000K und 3,6*10-3 bei 2500K. Ist die Reaktion von links nach rechts endo- oder exotherm?
• 5.3 Die Reaktion CH4(g) + 2H2S(g) <--> CS2(g) + 4H2(g) ist von links nach rechts exotherm. Wie wird das GG verlagert, wenn
  • a) Die Temperatur erhöht wird?
  • b) H2S(g) zugesetzt wird?
  • c) CS2 entfernt wird?
  • d) Der Druck erhöht wird?
  • e) Ein Katalysator eingebracht wird?
• 5.4 Berechnen Sie Kc für das GG: H2(g) + I2(g) <--> 2HI(g) aus den Gleichgewichtskonzentrationen c(H2)=0,0064 mol/L, c(I2)=0,0016 mol/L, c(HI)=0,0250 mol/L bei 395°C. (TR)
• 5.5 Beim Erhitzen von Quecksilber(II)-oxid (HgO) auf 450°C in einem evakuierten Gefäß stellt sich das GG 2HgO(s) <--> 2Hg(g) + O2(g) mit einem Gesamtdruck von 108,4 kPa ein. Wie groß ist Kp bei 450°C?

Ü Kernchemie

${}_{2}^{4}\mathrm {He}$

• 6.1 Formulieren Sie die Gleichung der folgenden Zerfallsreaktionen und erklären Sie die alle vier Arten der Kernumwandlung!
  • 6.1.a α-Zerfall von
  • 6.1.b β- - Strahlung von
  • 6.1.c β+ - Strahlung von
  • 6.1.d α-Zerfall von
• 6.2 Kohlenstoff aus der Mitte des Stammes eines lebenden Sequoia-Baums hat eine Aktivität von 11 -Zerfällen pro Minute pro Gramm C. Wie alt ist der Baum? t0.5 = 5730 a.(TR)
• 6.3 Geben Sie die Zerfallsreihe für das künstliche Nuclid an durch die Serie folgender Prozesse: α, α, β-, β+ und β-. Was ist eine Zerfallsreihe?
• 6.4 Jedes der folgenden Nuclide ist ein Spaltprodukt der durch Neutronen induzierten Kernspaltung von , außerdem entstehen zwei Neutronen. Nennen Sie das jeweils andere Spaltprodukt!
  • 6.4.a
  • 6.4.b
  • 6.4.c
  • 6.4.d
  • 6.4.e

Ü Wasserstoffspektren

• 7.1 Die Spektrallinien des Wasserstoff-Atoms im sichtbaren Bereich des Spektrums gehören zu Elektronenübergängen von höheren Niveaus n = 2.Welcher Elektronenübergang entspricht der Spektrallinie 434 nm und 379,8 nm?
• 7.2 Nennen Sie den Inhalt der Bohrschen Postulate.
• 7.3. Was versteht man unter Wellen-Teilchen-Dualismus? Geben Sie für diese Theorie vier Beläge an!
• 7.4 Welche Relation erkannte Heisenberg 1927? Was besagt sie?

Ü Orbitaltheorie

• 8.1 Mit welchen Angaben lässt sich der Energie- und Schwingzustand eines Elektrons beschreiben? Erläutern Sie diese kurz!
• 8.2. Nach welchen drei Prinzipien erfolgt die Elektronenbesetzung der Orbitale? Erklären Sie diese!
• 8.3 Geben Sie für die Elemente Chrom und Krypton das Energieniveauschema an!
• 8.4 Geben Sie für die Elemente Chlor, Titan, Zinn, Gold und Uran die Pauling-Schreibweise der Orbitalbesetzung mit Hilfe der Edelgase an!
• 8.5 Anhand welcher Orbitale kann man bestimmen, ob sich das Element um ein Haupt- oder Nebengruppenelement handelt. Erklären Sie am Beispiel von Kalium und Kupfer.
• 8.6 Wie kann man auf Grund der Besetzung der Orbitale auf das Niveau und die Gruppe im PSE schließen? Erklären Sie am Beispiel von Kalium!

Ü PSE

• 9.1 Erklären Sie kurz das Ordnungsprinzip im PSE!
• 9.2 Elemente derselben Hauptgruppe besitzen periodische Eigenschaften! Was bedeutet das? Erklären Sie die Begriffe Atomradius, Ionisierungsenergie(IE), Elektronenaffinität(EA) und Elektronennegativität(EN) ausführlich anhand von Beispielen!
• 9.3 Erläutern Sie die These der Oktettregel mit Hilfe der IE und EA!

Ü Chemische Bindungen I

• 10.1 Schätzen Sie mit Hilfe der EN ab, welche der folgenden Elementpaare Bindungen mit überwiegend Ionencharakter (>50%) bilden. Wenn die Bindungen überwiegend kovalent sind, geben Sie an, ob sie schwach, mittel oder stark polar sind(EN-differenzen).
  • a) B, Br
  • b) Ba, Br
  • c) Be, Br
  • d) Bi, Br
  • e) C, S
  • f) C, H
• 10.2 Ordnen Sie mit Hilfe der EN die Bindungen nach zunehmender Polarität!
  • a) Cs-O, Ca-O, C-O, Cl-O
  • b) N-S, N-O, N-Cl, S-Cl
• 10.3 Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln für folgende Moleküle einschließlich der Formalladungen!
  • a) PH4+
  • b) CH4
  • c) HCN
  • d) NCCN
  • e) SO42-
  • f) HOOH
• 10.4 Vervollständigen Sie die folgenden Grenzformeln mit einsamen Elektronenpaaren und Formalladungen. Bewerten Sie, welche Grenzladung zu den tatsächlichen Bindungsverhältnissen am stärksten beiträgt und welche unbedeutend ist.
  • a) [ O-N=N-O <-> O=N-N-O <-> O-N-N=O]2-
  • b) H-O-N=S <-> H-O=N-S
• 10.5 Formulieren Sie die Mesomerie für:
  • a) HNSO
  • b) S2N2 (ringförmig)
• 10.6 Sagen Sie mit Hilfe der VSEPR-Theorie die Gestallt folgender Moleküle und Ionen voraus. Alle Bindungen sind Einfachbindungen!
  • a) AsF5
  • b) IF4-
  • c) CdBr2
  • d) XeF3+
• 10.7 Für welche der folgenden Verbindungen gilt die Oktettregel nicht? Begründen Sie!
  • a) OXeF4
  • b) OSF4
  • c) Cl2PF3

Ü Chemische Bindungen II

• 11.1 Wenn bei einer chemischen Reaktion ein Atom einen Bindungspartner verliert und aus einer tetraedrischen eine trigonal-planare Struktur hervorgeht, sprechen Chemiker zuweilen davon, dass das Atom umhybridisiert werde (von sp3 nach sp2). Warum trifft diese Bezeichnung den Sachverhalt nicht?
• 11.2 Zeichnen Sie die Energieniveau-Diagramme der Molekülorbitale! Geben Sie die Bindungsordnung an!
  • a) H2
  • b) HHe
  • c) He2
• 11.3 Die Bindungslänge im N2-Molekül beträgt 109pm, im N2+ 112pm, im O2 121 pm und im O2+ 112 pm. Zeichnen Sie die MO-Energieniveau-Diagramme und erklären Sie den Gang der Bindungslängen!
• 11.4 Erläutern Sie die Bindungsverhältnisse im PF5-Molekül. Nehmen Sie sp2-Hybridisierung für das P-Atom an!

Ü Analysen

• 12.1 Was bewirkt der Soda-Pottasche-Aufschluss? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung an einem selbstgewählten Beispiel!
• 12.2 Welche schwerlösliche Verbindung wird mit dem Freiberger Aufschluss in Lösung überführt? Geben Sie dazu die Reaktionsgleichung an!
• 12.3 Was wird mit der Marshschen Probe nachgewiesen. Erlären Sie den Versuchsablauf!
• 12.4 Die Sulfide der Arsen-Zinn-Gruppe werden im Trennungsgang der H2S-Gruppe von der Kupfer-Gruppe durch Digerieren mit Ammoniumpolysulfid von der Kälte getrennt. Wie wird Ammoniumpolysulfid im Labor hergestellt? Welche Funktionen hat Ammoniumpolysulfid bei dieser Trennung, belegen Sie dies anhand einer Reaktionsgleichung!

Ü Gesamt

• 1. Definieren Sie die folgenden Begriffe: Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität und Elektronegativität Geben Sie die Elektronenkonfiguration des Elementes Phosphor an! Vergleichen Sie die 1. Ionisierungsenergie des Na-Atoms mit der des Cl-Atoms und begründen Sie! (15 Punkte)

• 2. Geben Sie die Valenzstrichformeln von CO2, NO2, HNO3, O3 und H2SO4 zusammen mit ihren mesomeren Grenzstrukturen und Formalladungen an! Welche räumliche Getsallt weisen die Moleküle auf? Ordnen Sie den Atomen in HNO3 Oxidationszahlen zu. Wie hängt die maximal und minimal mögliche Oxidationszahl eines Hauptgruppenelements mit dessen Stellung im PSE zusammen. (15 Punkte)

• 3. Die Elementaranalyse einer Verbindung ergab 43,3% Na, 11,3% C und 45,3& O. Bestimmen Sie die Summenformel dieser Verbindung. Wofür verwendet man diese Verbindung in der qualitativen Analyse? (rel. Atommassen: C 12,0; O 16,0; Na 23,0 g/mol)

(10 Punkte)

• 4. Wie reagieren die folgenden Verbindungen mit Wasser? Geben Sie bitte die vollständigen Reaktionsgleichungen an!

Ammoniak, Calciumhydrid, Bromwasserstoff, Methan, Kaliumcyanid (10 Punkte)

• 5. Berechnen Sie die pH-Werte folgender Lösungen:
  • a) 0,1 mol/l HCL
  • b) 0,1 mol/l Ammoniakwasser (pKB=4,8)
  • c) Mischung aus 100 ml 0,1 mol/l HCl und 200 ml 0,1 mol/l Ammoniak

(10 Punkte)

• 6. Welche Typen von Wasserstoffverbindungen kennen Sie? Nennen Sie jeweils ein typisches Beispiel und charakterisieren Sie in Stichworten die Art der Bindung. (10 Punkte)

• 7. Die Reaktion CH4(g) + 2H2S(g) <--> CS2(g) + 4H2(g) ist von links nach rechts exotherm. Wie wird das GG verlagert, wenn a) Die Temperatur erhöht wird? b) H2S(g) zugesetzt wird? c) CS2 entfernt wird? d) Der Druck erhöht wird? e) Ein Katalysator eingebracht wird? (10 Punkte)

• 8. Geben Sie die Zerfallsreihe für das künstliche Nuclid an durch die Serie folgender Prozesse: α, α, β-, β+ und β-. Was ist eine Zerfallsreihe? ( 5 Punkte)

• 9. Nennen Sie anhand von Reaktionsgleichungen drei Möglichkeiten, Wasserstoff zu erzeugen. (9 Punkte)

• 10. Gegeben:

PbSO4 + 2e- <---> Pb + SO42- E0 = -0,359 V Pb2+ + 2e- <---> Pb E0 = -0,126 V Formulieren Sie die Gesamtreaktion für die Zelle mit diesen Halbreaktionen! Notieren Sie die Anordnung der Zelle! Berechnen Sie ΔE0 der Zelle! (6 Punkte)