Anorganische Chemie

Dozent: Dr. Balszuweit

1. Charakterisieren Sie die typischen Merkmale folgender chemischer Bindungen:
   1. σ-Bindung
   2. π-Bindung
2. Begründen Sie, warum Fluorwasserstoff unter Normalbedingungen eine Flüssigkeit ist, während Chlorwasserstoff unter gleichen Bedingungen ein Gas ist!
3. Begründen Sie, warum Ammoniak einen wesentlich höheren Siedepunkt (-33,5 °C) hat als Phoshorwasserstoff (-87,8 °C)!
4. Welche Aussagen könnten auf das Halogen Astat zutreffen oder nicht zutreffen? (ja/nein)
   1. Es ist stärker elektronegativ als Chlor
   2. Es ist im Normalzustand ein zweiatomiges Gas
   3. Es oxidiert Chloridionen zu Chlor
   4. Es disproportioniert, wenn es mit einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid behandelt
      wird
5. Welche wichtigen biologischen Funktionen haben Phosphorsäure, Eisen, Kieselsäure oder Calcium in
   Organismen?
6. Definieren Sie folgende Begriffe:
   1. pH-Wert
   2. Autoprotolyse des Wassers
   3. Ionenprodukt des Wassers
7. Berechnen Sie die pH-Werte folgender Lösungen:
   • Essigsäure (pK_s 4,75), c = 0,01 mol/l; 0,5 mol/l
   • Natronlauge, c = 0,01 mol/l; 0,03 mol/l; 10^-6 mol/l
   • Salzsäure, c = 10^-8 mol/l; 0,1 mol/l; l0^-8 mol/l
8. Definieren Sie eine Pufferlösung!
9. a) Welchen pH-Wert hat eine Lösung, die 0,1 mol/l Essigsäure und 0,01 mol/l Natriumacetat enthält?
   b) Welchen pH-Wert hat eine Lösung, die 0,2 mol/l Essigsäure und 0.2 mol/l Kaliumacetat enthält?
10. a) Was ist ein korrespondierendes Säure-Base-Paar nach Brönsted? (zwei Beispiele)
    b) Welcher Zusammenhang besteht zwischen den pK_s– und pK_b-Werten eines solchen Paares?
11. Wie reagieren die wäßrigen Lösungen folgender Salze. sauer, basisch oder neutral?
    NaCl; Na₂CO₃; NH₄C₁
12. Beschreiben Sie das Funktionsprinzip eines pH-Indikators!
13. Die pK_s-Werte der ersten, zweiten und dritten Dissoziationsstufe der Phosphorsäure sind pK_s1= 1,96;
    pK_s2= 7,14; pK_s3= 12,32.
    1. Welche pH-Werte haben die Lösungen folgender Salze in Wasser:
       NaH₂PO₄ Na₂HPO₄
    2. Bei welchen pH-Werten liegen die Äquivalenzpunkte der ersten und der zweiten Neutralisationsstufe?
    3. Welches sind die pH-Bereiche, die von Pufferlösungen, welche auf Basis von Phosphorsäure
       bzw. Phosphaten aufgebaut sind, stabilisiert werden können?
    4. Welches sind die pH-Bereiche, die von Pufferlösungen, welche auf Basis von Phosphorsäure
       bzw. Phosphaten aufgebaut sind, nicht stabilisiert werden können?
14. Formulieren Sie zwei Reaktionsgleichungen, die das amphotere Verhalten von Aluminiumhydroxid
    charakterisieren!
    1. Al(OH)₃⁺
    2. Al(OH)₃⁺
15. Nimmt der saure Charakter eines Elementes mit steigender Oxidationszahl ab oder zu? Nimmt die Stabilität der höchsten Oxidationsstufe eines Hauptgruppenelementes innerhalb einer Gruppe mit steigender Ordnungszahl ab oder zu?
16. Definieren Sie die Begriffe:
    • Oxidationszahl
    • Redoxreaktion
    • Disproportionierung
17. Welche Oxidationszahl hat der Sauerstoff im Wasserstoffperoxid?
18. Formulieren Sie die Redoxgleichung der Titration von Wasserstoffperoxid mit Kaliumpermanganat in
    saurer Lösung!
19. Formulieren Sie die Redoxgleichung der Titration von Oxalsäure mit Kaliumpermanganat in saurer
    Lösung!
20. Formulieren Sie die Redoxgleichung der Titration von Fe^2- mit Kaliumpermanganat in saurer Lösung!
    MnO₄ + Fe^2- + H₃O⁺ → Mn²+ + Fe³⁺ + H₂0
21. Wie lautet die allgemeine Form der Nernstschen Gleichung?
22. Unter welcher Voraussetzung gilt das Löslichkeitsprodukt?
23. Wie groß ist die Silberionenkonzentration einer gesättigten AgBr-Lösung?
    (Löslichkeitsprodukt_AgCl = 7,7 x 10^-13 mol²/l²)
    a. In reinem Wasser
    b. In einer NaBr-Lösung c = 0,01 mol/l
    c. In einer KNO₃-Lösung c = 10^-4 mol/l
24. Wieviel Gramm Silberchlorid sind in einem Liter einer gesättigten AgCl-Lösung?
    (Löslichkeitsprodukt_AgBr = 1,1· 10^-10 mol²/l²); M_AgCl = 142,32 g/mol
    a. In reinem Wasser
    b. In einer NaCl-Lösung c = 10^-2 mol/l
    c. In einer KNO₃-Lösung c = l0^-3 mol/l
25. Nennen Sie ein Beispiel für eine Maskierungsreaktion! (Reaktionsgleichung)
26. Begründen Sie die besondere Toxizität von Quecksilberverbindungen aus biologischer bzw. chemischer Sicht!
27. Definieren Sie den Säure-Base-Begriff von Lewis und nennen Sie ein Beispiel einer LewisSäure-Base-Reaktion!
28. Charakterisieren Sie die Merkmale bzw. die wichtigsten oder häufigsten Eigenschaften folgender
    Elemente: Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Chlor, Eisen
    (nach PSE/Gruppe, Oxidationszahlen, Wasserstoffverbindung, Sauerstoffverbindung)
29. Welche Summenformel und welche Strukturformel hat phosphorige Säure?
30. Welche Aussagen über Orbitale sind richtig, welche sind falsch?
    1. Sie werden durch 3 Quantenzahlen charakterisiert.
    2. Sie werden durch 4 Quantenzahlen charakterisiert.
    3. s-Orbitale sind kugelsymmetrisch.
    4. px-Orbitale können maximal 2 Elektronen aufnehmen.
    5. d z²-Orbitale können maximal 4 Elektronen aufnehmen.
31. Welche Aussagen über Aluminium oder seine Verbindungen sind richtig, welche sind falsch?
    1. Aluminium kann in seinen Verbindungen die Koordinationszahl 4 und 6 annehmen.
    2. Al(OH)³ ist ein amphoteres Hydroxid.
    3. Aluminiumhalogenide sind Lewissäuren.
    4. Aluminium löst sich in nichtoxidierenden Säuren unter H2-Entwicklung.
    5. Aluminium löst sich in Natronlauge unter H2-Entwicklung.
    6. Wasserfreies Aluminiumchlorid kann durch Reaktion von Aluminiumoxid mit Salzsäure und anschließendes Erhitzen erhalten werden.
32. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und das Massenwirkungsgesetz für die Dissoziation von Essigsäure in Wasser!
33. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und das Massenwirkungsgesetz für die Dissoziation eines
    Dihydrogenphosphates in Wasser! (2. Dissoziationsstufe der Phosphorsäure)
34. Definieren Sie den Begriff Tautomerie anhand eines Beispiels für ein Tautomeriegleichgewicht.
35. Welche Aussagen über Elektronen sind richtig, welche sind falsch?
    1. Die Elektronen eines Atoms werden durch 3 Quantenzahlen charakterisiert.
    2. Orbitale sind Orte hoher Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen.
    3. Ein Atom kann keine zwei Elektronen enthalten, welche in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.
    4. d z²-Orbitale können maximal 2 Elektronen aufnehmen.
    5. Elektronen besitzen eine annähernd gleiche Masse wie Protonen.
    6. ß-Strahlung besteht aus Elektronen.
36. Ordnen Sie die Begriffe der Liste 1 den Verbindungen der Liste 2 zu! Mehrfache Zuordnungen sind
    möglich!

    Liste 1	Liste 2
    Brönsted-Säure (A)	OH
    Brönsted-Base (B)	NH3
    Lewis-Säure (C)	F
    Lewis-Base (D)	BF3
    	H20

    Beispiel: HPO₄^2- (A, B)

37. Die gesamte Ozonmenge der Erdatmosphäre entspricht (im Normalfall) umgerechnet auf einen Druck
    von 1 bar einer Schichtdicke von 3,5 mm oder 3,5 m reinem Ozon?
38. Welche wichtige Funktion hat die Wasserstoff-Brückenbindung in biologischen Systemen?
39. Definieren Sie den Begriff Disproportionierung!
40. Formulieren Sie die Redoxgleichung für die Disproportionierung von salpetriger Säure zu
    Salpetersäure und Stickstoffmonoxid!
41. Welche chemische Verbindung ist Hauptbestanteil der „Wasserhärte“ des Trinkwassers? Nennen Sie
    Namen und Formel der Verbindung!
42. Welche Aussagen könnten auf folgende Verbindungen zutreffen oder nicht zutreffen?
    1. NO ist im Normalzustand ein zweiatomiges Gas.
    2. NO reagiert mit Wasser vollständig zu salpetriger Säure.
    3. NH₃ ist eine schwache Base.
    4. NO₂ disproportioniert in einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid zu NO und NaNO₃.
    5. N₂O ist nicht toxisch.
43. Ergänzen Sie in den folgenden Aussagen die fehlenden Begriffe!
    1. Die höchste und die niedrigste Oxidationszahl des Phosphors in seinen Verbindungensind __ und __ .
    2. Die höchste und die niedrigste Oxidationszahl des Chlors in seinen Verbindungen sind _und ___ .
    3. Eisen steht im Periodensystem in der ___ Nebengruppe.
    4. Folgende Elemente stehen in der 2. Hauptgruppe des PSE: ___________________________
    5. Folgende Elemente stehen in der 2. Periode des PSE: _______________________________
    6. Die Besetzung der 3d-Orbitale endet im PSE mit dem Element ______ es folgt das Element ______ .
    7. Das Eisen(III)-Ion hat eine d__-Besetzung.
44. Ergänzen Sie in den folgenden Aussagen die fehlenden Begriffe!
    1. Die höchste und die niedrigste Oxidationszahl des Stickstoffs in seinen Verbindungen sind __ und __ .
    2. Die höchste und die niedrigste Oxidationszahl des Siliciums in seinen Verbindungen sind __ und __ .
    3. Mangan steht im Periodensystem in der __ Nebengruppe.
    4. Folgende Elemente stehen in der 3. Hauptgruppe des PSE: ___________________________
    5. Folgende Elemente stehen in der 2. Nebengruppe des PSE: ___________________________
    6. Folgende Elemente stehen in der 3. Periode des PSE: _________________________________
    7. Folgende Elemente stehen in der 3 d-Reihe des PSE: _________________________________
    8. Die Besetzung der 3d-Orbitale beginnt im PSE nach dem Element _____ mit dem Element _____ .
    9. Das Kupfer(II)-Ion hat eine d__-Besetzung.
45. Formulieren Sie die Redoxgleichungen der Disproportionierung von Chlor in kalter bzw. heißer Natronlauge zu (a) Natriumchlorid und Natriumhypochlorit bzw. (b) Natriumchlorid und Natriumchlorat!
    1. C1₂ +     NaOH     →
    2. C1₂ +     NaOH     →
46. Welche Strukturformeln haben folgende Verbindungen ( * räumliche Darstellung):
    • Ameisensäure:
    • Kohlensäure:
    • Ammoniak*:
    • Cyanwasserstoff:
    • Essigsäure:
    • Harnstoff:
    • Hydrazin*:
    • Wasserstoffperoxid*:
    • Oxalsäure:
    • Phosgen:
    • Salpetersäure:
    • Schwefel:
    • Phosphorsäure:
    • Hydroxlamin*:
    • Borsäure:
    • Fluorwasserstoff* (wasserfrei: flüssig)
47. Geben Sie für folgende chemische Verbindungen die Formeln an!
    • Calciumsulfit:
    • Kaliumchromat:
    • Meninge:
    • Calciumoxalat:
    • Kaliumdichromat:
    • Gips:
    • Calciumformiat:
    • Kaliumformiat:
    • Flußspat:
    • Calciumhydrogencarbonat:
    • Natriumhydrogencarbonat:
    • Soda (wasserfrei):
    • Calciumsulfid:
    • Unterchlorige Säure:
    • Calciumhypochlorit:
    • Unterphosphorige Säure:
    • Chlorsäure:
    • Natriumchlorit:
48. Berechnen Sie die Konzentrationen und die pH-Werte folgender Lösungen: (zwei Stellen nach dem
    Komma)
    Essigsäure (M = 60,05 g/mol), 36,03 g/l: c = ________ pH = ________
    Kaliumhydroxid (M = 56,l g/mol), 33.66 g/l: c = ________ pH = ________
    Salpetersäure (M= 63,01 g/mol), 44,11 g/l: c = ________ pH = ________
49. Welche Bestandteile enthält der Bleiakkumulator im geladenen bzw. im entladenen Zustand?
    • Kathode:
    • Anode:
    • Elektrolyt:
    • Konzentration des Elektrolyten:
50. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für den Entladevorgang!
    Kathode: ?
    Anode: ?
51. Welche Bestandteile enthält der Nickel-Cadmium-Akkumulator im geladenen bzw. im entladenen Zustand?
    • Kathode:
    • Anode:
    • Elektrolyt:
52. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für den Entladevorgang!
    Kathode: ?
    Anode: ?
53. Sie mischen 100 ml Salzsäure c = 0,1 mol/l und 200 ml Salpetersäure c = 0,1 mol/l. Welchen pH-Wert hat die Mischung?
54. Sie mischen 100 ml Salzsäure c = 0,3 mol/l und 200 ml Essigsäure c = 0,1 mol/l. Welchen pH-Wert
    hat die Mischung?
55. Sie mischen 100 ml einer Natriumacetatlösung c = 0,4 mol/l und 100 ml Salzsäure c = 0,2 mol/l.
    Formulieren Sie die dabei ablaufende Säure-Base-Reaktion!
56. Welche Verbindungen und / oder Ionen sind in der resultierenden Lösung in welchen Konzentrationen
    enthalten? (Konzentrationen c < 10^-7 nicht berücksichtigen!)
57. Welchen pH-Wert hat die Lösung? Geben Sie auch die Gleichung zur Berechnung des pH-Wertes an!
58. Definieren Sie den Begriff Komproportionierung!
59. Formulieren Sie die Redox-Gleichung von Bromid und Bromat in saurer Lösung zu Brom!
    Br^– +     BrO^3- +        H₃O⁺ → Br₂ +     H₂0
60. Welche anorganischen Verbindungen werden in phosphatfreien Waschmitteln zur Enthärtung des
    Wassers eingesetzt? Kennzeichnen Sie die richtigen Begriffe! (auch Synonyme)
    Falsche Angabe bedeutet Punktabzug!
    Metaphosphate, lonenaustauscher, Natriumsilicate, Calciumhydrogencarbonat, Alumosilicate, Zeolithe
61. Sie mischen 100 ml Schwefelsäure c = 0.25 mol/l und 400 ml Wasser. Welche H₂S0₄-Konzentration und welchen pH-Wert hat die Mischung?
62. Durch welche Kernreaktion erfolgt die ständige Neubildung von ¹⁴C in der Erdatmosphäre? Wie zerfällt ¹⁴C? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für (a) Bildung und (b) Zerfall von ¹⁴C!
    a) ________ + ________ → ¹⁴C + ________
    b) ¹⁴C → ________ + ________
63. Nennen Sie die in der Natur vorkommenden Isotope des Wasserstoffs (Namen und chemisches Symbol) und des Kohlenstoffs (Symbole)!
64. Welches Isotop des Uran, ²³⁸U oder ²³⁵U, hat die größere Halbwertszeit?
65. In welcher Größenordnung (Jahre) liegen die Halbwertszeiten des ²³⁸U und ²³⁵U?