Korrekturvorlage - uni-heidelberg.de · Klausur Grundvorlesung Testat vom 11.1.2005 Seite 3 von 3 Punkte Testat, 11.1.2005, Grundvorlesung Chemie, Seite - 3 - Frage 4 a) Geben Sie

Klausur Grundvorlesung Testat vom 11.1.2005 Seite 1 von 1 Punkte

Testat, 11.1.2005, Grundvorlesung Chemie, Seite - 1 -

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Chemie Chemie Lehramt Biotechnologie

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Frage 1 a) I131

53 hat eine Halbwertszeit von 8 Tagen. Wie lange dauert es, bis 87.5 % davon zerfallen sind? (2) 24 Tage ........................................................................................................................................... b) Welches Isotop entsteht als Zerfallsprodukt? ( I131

53 ist ein β--Strahler)

(1)

c) Die Halbwertszeiten von Isotopen, die in der Radiodiagnostik eingesetzt werden, liegen im Bereich von (bitte richtiges ankreuzen): ( ) Millisekunden ( ) Sekunden bis Minuten ( x ) Stunden bis Tagen ( ) > 1000 Jahre (1) d) Als Radiodiagnostika werden bevorzugt eingesetzt (bitte richtiges ankreuzen): ( ) α-Strahler ( ) β-

-Strahler ( x ) γ-Strahler (1)



Frage 2

Markieren Sie unter Beachtung der jeweils in Klammern angegebenen Einheit, in welcher Größenordnung die folgenden Parameter liegen (bitte das ankreuzen, was dem tatsächlichen Wert am nächsten kommt)

(6)

<0.1 1 10 100 1000 >10 000

C-C-Bindungslänge (pm) x

Bindungsenergie N2 (kJ/Mol) x

Wellenlänge rotes Licht (mm) x

Gewicht H-Atom (Gramm) x

Molvolumen ideales Gas (L) x

Normalpotential F2 / 2 F- (V) x

...........................................................................................................................................

Frage 3 a) Im Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms gibt es zwei Linien, deren Wellenlängen sich genau um den Faktor 5 unterscheiden. Welchen beiden Übergängen (von n=x nach n=y) sind diese Linien zuzuordnen? n=4 nach n=1 und n=4 nach n=2

(3) b) Nach de Broglie kann jedem fliegenden Teilchen eine Wellenlänge zugeordnet werden. Um welchen Faktor ändert sich die Wellenlänge eines fliegenden Teilchens, wenn seine Geschwindigkeit sich halbiert?

Faktor 2 (1)



Frage 4

a) Geben Sie die Valenzelektronenkonfiguration folgender Elemente bzw. Ionen an: Element bzw. Ion Valenzelektronenkonfiguration?

Al 3s23p1 (1) …………………………………………………………... ………………………………… S 3s23p4 (1) ……………………………………………………………………………………………… Ni2+ 3d8 (1) ……………………………………………………....................................………………… Pt2+ 5d8 (1) ……………………………………………………………………………………………… b) Geben Sie an , welches Salz jeweils die größte Gitterenergie hat: Salzpaar Salz mit größerer Gitterenergie NaCl, MgO MgO (1) ………………………………………………………………………………………………. LiF, CsBr LiF (1) …………………………………………………………………………….…………………

Frage 5

Die effektive Komplexbildungskonstante K für den Metallkomplex [Sr(EDTA)]2- (EDTA ist ein Chelatligand) hat bei pH 7 und 25°C etwa den Wert 106 M-1. Das Löslichkeitsprodukt L von SrSO4 beträgt 10-6 mol2/L2 bei 25°C. Finden Sie durch eine Rechnung heraus, ob bei pH 7 und 25°C aus einer 1 M Sr(EDTA)-Lösung in Gegenwart von 0.1 M Sulfat ein SrSO4-Niederschlag ausfällt oder nicht.

(4) L(SrSO4) = [Sr2+]·[SO4

2-] = 10-6 M2

10-3 M Sr2+ · 10-1 M SO42- = 10-4 M2 > 10-6 M2

�� Löslichkeitsprodukt überschritten �� SrSO4 fällt aus



Frage 6

Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln folgender Moleküle und geben Sie die Oxidationsstufen aller Atome in römischen Ziffern an (Formalladungen müssen hier nicht angegeben werden). Verbindung Valenzstrichformel? CO2 (2) .................................................................................................................................................

BF4- (2)

................................................................................................................................................. HClO4 (2) .................................................................................................................................................

Frage 7 Beschreiben Sie folgende Moleküle durch mesomere Grenzformeln und geben Sie für alle Atome die Formalladungen an (wenn ≠ 0, in arabischen Ziffern): Verbindung Mesomere Grenzformeln ? NO2 (3) ................................................................................................................................................. N2O (3)

O C O-II +IV -II



Frage 8

Skizzieren Sie folgende Moleküle so, dass der räumliche Bau deutlich wird, und beschreiben Sie den Molekülbau (z.B „tetraedrisch“): Verbindung Skizze der Struktur der Verbindung Molekülbau SF6 oktaedrisch (3) ………………………………………………………………………………………………….. I3

- linear (3)

…………………………………………………………………………………………………..

Frage 9

a) Skizzieren Sie das Molekülorbital-Schema für das kurzlebige Molekül H2+

(2)

................................................................................................................................................................... b) Welche Bindungsordnung liegt vor?

0.5 (1)

...................................................................................................................................................



c) Skizzieren Sie das Energiebänder-Modell für einen Isolator und für einen Halbleiter.

(3)

Frage 10 Welchen pH-Wert haben folgende wäßrige Lösungen: a) 0.01 M HCl 2 (1) ................................................................................................................................................... b) 10-1 M NaOH 13 (1) ................................................................................................................................................... c) 0.5 • 10-5 M H2SO4 4 (1) ................................................................................................................................................... d) 0.01 M Natriumacetat pKs (Essigsäure) = 4.8 (Rechenweg angeben). (2) pOH = ½(pKB – lg[Acetat]) pKB = 14 - pKS = ½(9.2 – lg[10-2]) = 5.6 pH = 14 – pOH = 8.4



e) Skizzieren Sie den Verlauf der Titration einer 0.01 M Essigsäure mit Natronlauge (pH-Wert in Abhängigkeit von den zugegebenen Äquivalenten NaOH). Geben Sie an, bei welchen pH-Werten die mathematischen Wendepunkte der Titrationskurve liegen. pKs (Essigsäure) = 4.8.

(3)

................................................................................................................................................... f) Bei welchem pH-Wert hat ein NH4

+/NH3-Puffer optimale Pufferwirkung (pKB (NH3) = 4.8)

(1) 9.2 g) Erläutern Sie durch eine Reaktionsgleichung, wieso eine wäßrige Lösung von [Fe(OH2)6](NO3)3 sauer ist?

(2) [Fe(OH2)6]3+ →→→→ [Fe(OH2)5(OH)]2+ + H+



Frage 11 a) Die Abbildung unten stellt einen Ausschnitt aus einer dichtesten Kugelpackung dar, wobei zwei übereinanderliegende Kugelschichten coplanar zur Papierebene liegen. (Schicht A : durchgezogene Linie, Schicht B : gestrichelte Linie). Markieren Sie die Lage je einer Tetraederlücke ( mit T ) und Oktaederlücke ( mit O )!

(2)

(2)

.................................................................................................................................................. c) Skizzieren Sie die Elementarzelle von NaCl.

(3) ...................................................................................................................................................

T TO OO

TT



Frage 12 a) Zeichnen sie die Strukturformel des Krebsmedikaments Cisplatin:

(2) ................................................................................................................................................... b) Zeichnen sie ein Stereoisomeres von Cisplatin:

(1) ................................................................................................................................................... c) Skizzieren Sie die energetische Aufspaltung der d-Orbitale und deren Besetzung mit Elektronen für ein high-spin Fe3+-Ion im oktaedrischen Kristallfeld!

Aufspaltungsschema und Elektronenbesetzung: (3) ................................................................................................................................................... d) Wie viele ungepaarte Elektronen pro Fe-Ion hat die Verbindung K3[Fe(CN)6].

1 (1) e) Wie nennt man die lichtinduzierten Elektronenübergänge, die z.B. im Falle des Fe(III)-Thiocyanat-Komplexes sehr intensive Farben von Übergangsmetallkomplexen hervorrufen, aber keine Übergänge zwischen Energieniveaus innerhalb der d-Schale sind ?

Charge-Transfer-Übergänge (1) …………………………………………………………………………………………………..

PtNH3Cl

NH3Cl

PtNH3Cl

ClH3N



Frage 13 Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für folgende Umsetzungen: a) Reaktion von Kupfer(II)oxid mit Wasserstoff bei 500°C CuO + H2 →→→→ Cu + H2O (2) ................................................................................................................................................... b) Reduktion von Eisen(III)oxid durch Aluminium (Thermit-Reaktion) Fe2O3 + 2 Al →→→→ 2 Fe + Al2O3 (2) ................................................................................................................................................... c) Auflösen von Silber(I)chlorid durch Ammoniak AgCl + 2 NH3 →→→→ [Ag(NH3)2]+ + Cl- (2) ................................................................................................................................................... d) Disproportionierung von Chlor in alkalischer Lösung Cl2

+ 2 OH- →→→→ Cl- + ClO- + H2O (2) ................................................................................................................................................... e) Auflösen von Kalk (Suspension in Wasser) durch Einleiten von CO2 CaCO3 + CO2 + H2O →→→→ Ca(HCO3)2 (3) ...................................................................................................................................................



Frage 14

a) Berechnen Sie das Potential E einer Wasserstoffelektrode mit pH 4 und p(H2) = 1 atm bei 25 °C gegenüber der Normalwasserstoffelektrode.

E = E°°°° + 0.059V / 2 · lg ( [H+]2 / p(H2) ) (3)

E = 0 V + 0.059 V · (-8) E ≈≈≈≈ -0.24 V ................................................................................................................................................... b) Formulieren Sie die Redox-Teilgleichungen für die stromliefernde Reaktion in einer Zink-Kohle-Batterie (=Leclanche-Element). Komplexbildungsgleichgewichte können vernachlässigt werden.

Zn →→→→ Zn2+-+ 2 e- (2)

MnO2 + e- + H+ →→→→ Mn(O)OH (als richtig anerkannt wird auch MnO2 + 2 e- + 2 H+ →→→→ Mn(OH )2) ...................................................................................................................................................

c) Formulieren Sie die Redox-Teilgleichung für die Metall-Auflösung bei Kontakt eines verzinkten Eisenblechs mit Wasser und Luft. Zn →→→→ Zn2+ + 2 e-

(1) ...................................................................................................................................................

Frage 15 Die Reaktion eines Edukts zum Produkt verläuft über einen Übergangszustand. Zeichnen Sie zunächst das Energieprofil der Reaktion (Abzisse: Reaktionskoordinate; Ordinate: ∆G) und dann in das selbe Diagramm das Energieprofil in Gegenwart eines Katalysators.

(3)



Frage 16 a) Die Reaktion von NO2 zu N2O4 ist exotherm. Verschiebt sich bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht nach rechts oder nach links ? nach links (1) ................................................................................................................................................... b) Verschiebt sich bei Druckerhöhung das unter a) beschriebene Gleichgewicht nach rechts oder nach links ? nach rechts (1) ................................................................................................................................................... c) Wie ändert sich bei Druckerhöhung die Gleichgewichtskonstante der unter a) beschriebenen Reaktion (wird kleiner, wird größer, bleibt gleich) ? bleibt gleich (1) ................................................................................................................................................... d) Die Membran einer lebenden Zelle ist durchlässig für Wassermoleküle, aber nicht ohne weiteres für Ionen wie Na+ und K+. Was passiert mit einer Zelle in reinem (deionisierten) Wasser (Zelle platzt, Zelle schrumpft, Zelle bleibt unverändert) ? Zelle platzt (1) ................................................................................................................................................... e) Ist die Kristallisation von Natriumacetat aus wässriger Lösung ein endothermer oder exothermer Vorgang ? exotherm (1) ................................................................................................................................................... f) Ist folgende Aussage richtig oder falsch: Eine blaue Lösung von Kupfer(II)-sulfat absorbiert hauptsächlich blaues Licht der Wellenlänge ca. 650 nm ? falsch (1) ................................................................................................................................................... g) Ist die Zersetzung von H2O2 (als 30%ige Lösung in Wasser) durch festes MnO2 eine homogene oder eine heterogene Katalyse? heterogen (1) ...................................................................................................................................................

Viel Erfolg!

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