Index ACH 

Anmerkung für alle Übungen: Zur Lösung benötigte Zahlenwerte entnehmen Sie dem Skript ACH. In der Klausur werden Zahlenwerte, die nicht im PSE stehen, mitgeteilt.

2.1 Wie groß ist das Verhältnis mNeutron zu mElektron?

2.2 Die Halbwertzeit freier Neutronen beträgt 12 Minuten.
a) zur Zeit t0 sind 1 g freie Neutronen vorhanden. Wie viel g freie Neutronen existieren nach 24 (55) Minuten?
b) In welcher Zeitspanne sind die Neutronen bis auf 1 Neutron (statistisch) zerfallen?

2.3.1 Geben Sie die höchste Hauptquantenzahl n, das Elementsymbol sowie die Ordnungszahl an für die Elemente  Natrium, Schwefel, Blei, Quecksilber, Vanadium, Europium.

2.3.2 Geben Sie die Elektronenkonfiguration der Elemente unter 2.3.1 an und zeichnen Sie das Kästchen-Pfeildiagramm beginnend mit der angegebenen Hauptquantenzahl unter Beachtung der Aufbaureihenfolge.

2.3.3 Geben Sie an, ob es sich bei den Elementen unter 2.3.1 um Haupt- oder Nebengruppenelemente, um Lanthanide oder Actinide, um Metalle oder um Nichtmetalle handelt.

2.3.4 Berechnen Sie die Anzahl Protonen, Elektronen und Neutronen mit Hilfe des PSE des häufigsten Isotops der Elemente unter 2.3.1, weiter von LiÅ und von O2-

2.4 Nachstehend sind Nuklide aufgeführt, bei denen die Atomsymbole durch kleine Buchstaben ersetzt sind:
23a, 35b, 1c, 12d, 2e, 37f, 22g, 13h, 3i, 16k, 19l, 18m, 14n
11     17     1      6       1     17    11       6      1     8       9       8        6
a) fassen Sie die Nuklide gleicher Elemente zusammen.
b) Ersetzen Sie die kleinen Buchstaben durch die richtigen  Atomsymbole.

2.5 Welche Einheit wäre größer: eine Auf der Masse des 19F-Atoms basierende und auf genau 19,0000 u festgesetzte atomare Masseneinheit oder der jetzt gültige Standard? Von Fluor kommt nur das 19F-Isotop in der Natur vor.

 

3.1  Welches Atom ist größer? Begründen Sie:
a) P oder Cl,  b) P oder Ge,  c) Mg oder Ca,  d) Na oder Mg, e) K oder Mg,
f) Co oder Ga, g) O oder O2- , h) Li oder LiÅ

3.2 Benennen Sie die folgenden Verbindungen mit ihrem Systemnamen:
H3PO4, CuCl, Cu2S, Ca(ClO4)2, CuSO4
Al(OH)3, RbNO3, Cr2O3, Al2O3, Ba(NCO)2
CrO3, AgNO3, K3PO3, Fe(CN)3, K2CrO4
FeO, CuN3, Hg(CH3COO)2, Cd(ClO3)2, UF6,
BaCr2O7, NO, CaF2, ClF, N2O3
NH3, SnCl4, ClF5, SnCl2, TiCl4
IF7, Fe2O3, CuO, K4[Fe(CN)6], CaHPO4

3.3 Geben Sie die Summenformeln für die nachfolgend aufgeführten Verbindungen an:
Tetraphosphordecaoxid, Natriumoxid, Calciumphosphat, Lithiumhydrid, Zinn(IV)-oxid, Magnesiumcarbonat, Arsen(III)-oxid, Distickstoffoxid, Stickstoffdioxid, Natriumsulfid, Natriumsulfit, Natriumsulfat, Thallium(III)-chlorid, Kaliumchlorat, Bariumhydroxid, Cadmiumsulfid, Aluminiumfluorid, Schwefelhexafluorid, Dischwefeldecafluorid, Schwefeldichlorid, Dischwefeldichlorid, Silberoxid, Blei(II)-carbonat, Natriumazid, Rubidiumarsenat, Bariumphosphit, Natriumnitrit, Cäsiumnitrat, Ammoniumsulfat.

3.4 Bestimmen Sie den Mangangehalt folgender Verbindungen:
Mangan(II)-chlorid, Mangan(IV)-oxid, Kaliumpermanganat, Mangan(II)-carbonat.

3.5 Wie viel Gramm Kupfer enthalten 25 mL einer 5 %-igen Kupfer(II)-sulfatlösung, deren Dichte 1,03 g*cm-3 beträgt?

3.6 Wie viel Kilogramm gebrannter Kalk CaO und Kohlendioxid entstehen bei der thermischen Zersetzung von 2000 kg Calciumcarbonat?

3.7 Berechnen Sie den Kristallwassergehalt in 12 g Glaubersalz (Natriumsulfat-decahydrat).

3.8 Wie viel Mol Ethanol CH3CH2OH und wie viel Mol Wasser sind in
10 kg 92 %-igem (Masse-Prozent) Brennspiritus enthalten, wenn das Vergällungsmittel vernachlässigt wird?

3.9 Der Prozentgehalt der Elementoxide im Diorit, MgCaSi2O6 ist zu ermitteln.

 

3.10 Berechnen Sie mit Hilfe des PSE die Masse m auf 3 Nachkommastellen für die Moleküle
a) 2,5 mol Ammoniak b) 0,15 mol Blei(II)-sulfat c) 5,0 mol Essigsäure
d) 3,0 mol Magnesiumchlorid-hexahydrat

3.11 Wie groß ist die durchschnittliche Masse eines Moleküls (1 u = 1,66*10-24)
a) Moleküle der Aufgabe 3.10 b) Ammoniumhydrogensulfat
c) Polyethylen -(CH2-CH2)n- mit der mittleren Molmasse von 120.000 g/mol?

3.12 Ordnen Sie die Bindungen nach zunehmender Polarität
C-H; Si-H; C-Cl; C-O; Si-O; Si-C; C-C.

3.13 Geben Sie die Oxidationszahlen der Atome an:
Cl2O4; K2SnO3; CaB2O4; VO2Å ; P2O5; NO; H6TeO6; LiBF4; OPF3; CsXeF7.

3.14 Geben Sie die Oxidationszahlen der Atome an:
CrO42- ; Cr2O72- ; AsO43- ; MnO4
- ; SO32- ; ClO4- ; NO3- .

3.15 Wie viel Mol sind a) 20,0 kg Methan CH4 b) 5,0 kg Hydrogndisulfid
c) 2,0 kg Eisen(II)-sulfid d) 20,0 kg Natriumcyanid?

3.16 Berechnen Sie die Masse-Prozente der Elemente in
a) Natriumchlorid b) Bariumfluorid
c) Schwefelhexafluorid d) Kaliumhexacyanoferrat(II)

3.17 Natrium reagiert mit Wasser spontan zu Natriumhydroxid und Wasserstoff.
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung
b) Wie viel g Natrium werden benötigt, um 100 g Wasserstoff zu erhalten?

3.18 Sauerstoff reagiert mit Eisen zu Eisen(III)-oxid.
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung.
b) Wie viel Gramm Eisen reagieren ideal mit 500 g Sauerstoff?

3.19 Im Hochofen laufen folgende Prozesse ab:
C + O2 ¾® CO2
CO2 + C ¾® 2 CO
Fe2O3 + 3 CO ¾® 2 Fe + 3 CO2.
Wie viel t Eisen lassen sich aus 100 t Koks bei idealem Reaktionsablauf gewinnen?

3.20 Wie viel Masse-% (m-%) Ethanol CH3CH2OH sind in einem Gemisch aus 2 mol Ethanol und 50 mol Wasser enthalten?

3.21  Formulieren Sie die Valenzschreibweise mit Grenzstrukturen für die folgenden Moleküle: H2O; C2H6; C2H4; CH3OH; SCl2; SO2; CO2; BF3; HNO3; H3PO4; H2O2.

3.22 Analysen ergeben folgende Ergebnisse in Massen-%:
a) 43,39 Na; 11,33 Cr; 45,28 O
b) 18,54 Na; 25,80 S ; 19,36 O; 36,3 H2O
c) 8,24 K ; 5,69 Al; 13,52 S; 26,98 O; 45,57 H2O
d) 52,14 C ; 13,13 H ; 34,73 O
Bestimmen Sie die Summenformeln der Verbindungen

3.23 Wie viel Sauerstoff wird für die vollständige Verbrennung von 1 kg Octan (C8H18) benötigt? Wie viel kg CO2 entstehen dabei?

3.24 Schwefelhaltige Verbindungen sind unerwünschte Komponenten einiger Öle. Der Schwefelgehalt eines Öls kann bestimmt werden, indem man den Schwefel zum Sulfation oxidiert und anschließend als Bariumsulfat ausfällt. Aus 5,00 g einer Ölprobe werden
0,262 g BaSO4 erhalten. Bestimmen Sie den Masseanteil Schwefel in dem Öl.

3.25 Beim Erhitzen von 14,52 g hydratisiertem Vanadium(III)-fluorid-hydrat verflüchtigt sich das Wasser unter Bildung von 9,72 g wasserfreiem VF3.
a) Wie viel Gramm und wie viel Mol Wasser werden verflüchtigt?
b) Wie viel Mol VF3 enthält die Probe?
c) Wie viel Mol Wasser waren in 1 Mol des VF3-Hydrates enthalten?
d) Wie lautet die Summenformel des Vanadium(III)-fluorid-hydrat?

3.26 15,44 g eines Gemisches aus Calciumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat werden zur Zersetzung der Carbonate erhitzt.
CaCO3 (s) ¾® CaO (s) + CO2 (g)
2 NaHCO3 (s) ¾® Na2CO3 (s) + H2O (g)
Es entstehen 2,200 g CO2 und 0,720 g Wasser. Wie groß ist der Massenanteil an CaCO3 in dem Ausgangsgemisch?

 

4.1 Calciumhydrid, reagiert mit Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas und Ca(OH)2 (s). Geben Sie die Reaktionsgleichung an. Welches Volumen an H2 (g) entsteht unter Normalbedingungen bei der Reaktion von 400 kg CaH2 mit einem Überschuss an Wasser?

4.2 Eine 0,100 molare Lösung einer Säure (rel. Dichte = 1,010 g/mL) ist zu 4,5 % dissoziiert. Welchen Gefrierpunkt hat die Lösung?
M(Säure) = 300 g/mol. Hinweis: Die Anzahl sämtlicher gelösten Teilchen beeinflussen die Gefrierpunktserniedrigung.

4.3  Dies Löslichkeit von Silberchromat beträgt 0,024 g/L. Bestimmen Sie das Löslichkeitsprodukt. Formulieren Sie das Lösungsgleichgewicht.

4.4 Dihydrogensulfid hydratisiert in Wasser zu 2 H3OÅ und S2- (aq) mit einem Löslichkeitsprodukt von KL = 1,1*10-22.
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung
b) Formulieren Sie Massenwirkungsgleichung des Löslichkeitsproduktes für H2S (g) in Wasser
c) Wie hoch ist [S2- ] einer gesättigten Lösung, wenn [H3OÅ ] = 0,20 mol/L?. [H3OÅ ] wird durch Zugabe von HCl eingestellt.

4.5 Die Löslichkeitsprodukte einiger Schwermetallsulfide betragen:
KL(MnS) = 7*10-16; KL(HgS) = 1,6*10-54; KL(PbS) = 7*10-29.
Eine Testlösung enthält jeweils 0,040 mol/L dieser Schwermetallionen (hydratisiert) sowie 0,20 mol/L H3OÅ - Ionen.
a) Welche dieser Ionen können als Sulfide gefällt werden, wenn die zugegebene H2S-Lösung während des Fällungsvorgangs gesättigt ist?
b) Unterhalb welcher H3OÅ - Konzentration werden alle Sulfide ausgefällt?
c) Wie viel g der jeweiligen Sulfide können aus 250 ml obiger
Lösung gewonnen werden, unter Annahme vollständiger Fällung?

 

5.1 Berechnen Sie die molare Verbrennungsenthalpie von Acetylen, C2H2 (g) zu CO2 (g) und H2O (l). Die molaren Bildungsenthalpien D Ho sind für C2H2(g) = +226,7; CO2(g) = -393,5; H2O(l)= -285,9 kJ/mol.

5.2 Für die folgende Reaktion beträgt die molare Reaktionsenthalpie D Ho = -401,7 kJ/mol: CH4 (g) + 4 Cl2 (g) ¾® CCl4 (l) + 4 HCl (g).
Berechnen Sie die molare Bildungsenthalpie von CCl4 (l). D Hof von CH4 (g) ist
-74,9, die von HCl (g) ist -92,5 kJ/mol.

5.3 a) Berechnen Sie die Gitterenergie von MgCl2 aus folgenden Daten: Molare Bildungsenthalpie von MgCl2 = -640 kJ/mol; molare Sublimationsenergie von Mg = +151 kJ/mol; erstes Ionisierungspotential von Mg = +736 kJ/mol, zweites molares Ionisierungspotential von
Mg = + 1443 kJ/mol; molare Dissoziationsenergie von Cl2 = +243 kJ/mol; die erste molare Elektronenaffinität des Cl-Atoms = -347 kJ/mol. Beachten Sie, dass ein Mol MgCl2 2 Mol Cl
- enthält!
b) Wenn Mg ein Mg
Å -Ion bilden würde, was nicht existiert, hätte das Ion ungefähr die gleiche Größe wie das NaÅ -Ion. Die Gitterenergie des hypothetischen MgCl entspräche etwa der des NaCl  (-787 kJ/mol). Benutzen Sie diesen Wert zur Berechnung der molaren Bildungsenthalpien des "MgCl". Vergleichen Sie die molaren Bildungsenthalpien und die molaren Gitterenergien von MgCl2 und "MgCl".

5.4 Berechnen Sie die spezifische Geschwindigkeitskonstante der Zersetzung von Chlorethan C2H5Cl in Ethylen C2H4 und Hydrogenchorid bei 300 oC.
A = 1,6*1014 s-1; E = 249,1 kJ/mol; R = 8,314J/(K*mol)

5.5 Für die Reaktion 2 NO (g) ¾® N2 (g) + O2 (g) in einem Abgaskatalysator beträgt die Gleichgewichtskonstante Kp bei warmer Anlage Kp = 4*104. Die Partialdrücke der ungereinigten Abgase seien p(N2) = 60 kPa und p(O2) =5 kPa. Wie groß ist p(NO)max im gereinigten Abgas? Volumen-% ?

5.6  Erhitzt man 46,00 g Iod und 1,00 g Wasserstoff auf 450 oC so bildet sich ein Gleichgewicht zu Iodwasserstoff, das noch 1,9 g Iod enthält.
a) Formulieren Sie die Gleichgewichtsreaktion
b) Wie viel Mol eines jeden Gases befinden sich im Gleichgewicht?
c) Welchen Wert hat die Gleichgewichtskonstante?

 

6.1 Formulieren Sie die folgenden Redoxgleichungen, Wasser ist hinzuzufügen:
a) Blei(II)-sulfid + Wasserstoffperoxid ¾® Bleisulfat + Wasser
b) Dihydrogensulfid + Salpetersäure ¾® Schwefelsäure + Stickstoffmonoxid
c) Zink + Salpetersäure ¾® Zink(II)-nitrat + Stickstoffdioxid
d) Zink + Salpetersäure ¾® Zink(II)-nitrat + Distickstoffmonoxid

6.2 Formulieren Sie die nachfolgenden Redoxgleichungen:
a) K-dichromat + Salzsäure ¾® K-chlorid + Cr(III)-chlorid + Chlor + Wasser
b) Quecksilber(II)-sulfid + Salzsäure + Salpetersäure ¾®
                                 Hydrogentetrachloromercurat(II) + Stickstoffmonoxid + Schwefel + Wasser

 

7.1  Bestimmen Sie den Dissoziationsgrad, die Molarität und den pH-Wert einer zu 2 % dissoziierten Essigsäure. Formulieren Sie die Gleichgewichtsreaktion der Dissoziation.

7.2 Ermitteln Sie unter der Voraussetzung einer vollständigen Neutralisation die Äquivalentzahl und die Masse des Äquivalents von Perchlorsäure-monohydrat und von Schwefelsäure.

7.3 Welche Konzentration muss eine Essigsäure haben, damit ihre Wasserstoffionenkonzentration 3,5*10-4 mol/L beträgt?
KS = 1,8*10-5. Welchen pH-Wert hat diese Lösung?

7.4 Welchen niedrigsten pH-Wert kann eine Essigsäurelösung einnehmen? Dichte der konzentrierten Essigsäure: 1,0492 g/m; KS = 1,81*10-5.

7.5 Welche Konzentrationen sollten verwendet werden, um einen Ammoniak/Ammoniumpuffer von pH 10,0 zu erhalten?    K(NH3*H2O) = 1,8*10-5

7.6 Wie hoch ist der pH-Wert eines Puffers, der durch Zugabe von 50 ml 0,20 mol/L Natronlauge zu 75 ml 0,50 mol/L Essigsäure hergestellt wird?  Das Endvolumen der Lösung ist 125 mL.
K(CH3COOH) = 1,81*10-5

 

8.1 Aus einer Nickel(II)-Lösung wird Nickel elektrolytisch abgeschieden. Wie viel Gramm Nickel werden in 2 Stunden erhalten, wenn die Stromstärke 2,0 A beträgt?

8.2 Aluminium wird im Hall-Verfahren durch die Elektrolyse von geschmolzenem Al2O3 hergestellt. Die Elektrodenreaktionen lauten:
Anode: C + 2 O-II ¾® CO2 + 4 e
-
Kathode: AlIII + 3 e
- ¾® Al
Während dieses Vorgangs wird der Kohlenstoff aus dem die Anode besteht durch die Anodenreaktion verbraucht. Wie groß ist der Masseverlust an Kohlenstoff bei der Herstellung von 1000 kg Aluminium?

© Prof. Dr. M. Häberlein in FH Frankfurt, Fb 2, Stg Verfahrenstechnik