Grundlagen

Question 1

Unterschied Redox, Disproportionierung und Komproportionierung?

Accepted Answer

Redox: Oxidationszahlen ändern sichDisproportionierung/Komproportionierung: nur ein Element wird oxidiert/reduziertDisproportionierung: Oxidationszahlen gehen auseinanderKomproportionierung: Oxidationazahlen gehen zusammen

Question 2

Schwefelsäure

Accepted Answer

H2SO4

Question 3

Formel Aluminiumsulfat

Accepted Answer

Al2(SO4)3

Question 4

Formel von Permanganat-Ion

Accepted Answer

MnO4-

Question 5

Formel Salzsäure

Accepted Answer

HCl

Question 6

Formel Salpetersäure

Accepted Answer

HNO3

Question 7

Stabilisierung durch Säure und Lauge

Accepted Answer

Durch Zugabe von Lauge werden die Hydroniumionen vernichtet;

Question 8

Nachweis von Hydronium-Ionen

Accepted Answer

Hydronium-Ionen, H3O+, werden in wässriger Lösung am einfachsten durch eine Überprüfung des pH-Wertes mit Indikatorpapier nachgewiesen. pH-Werte < 7 zeigen eine saure Reaktion der Lösung, d.h. eine hohe Konzentration an H3O+-Ionen.

Question 9

Nachweis von Hydrid-Ionen

Accepted Answer

Hydrid-Ionen, H−, aus salzartigen Hydriden lassen sich durch Umsetzung mit Wasser nachweisen, wobei sich elementarer Wasserstoff entwickelt: H− + H2O → H2 + OH− Die Identifizierung des gebildeten Wasserstoffs erfolgt über die Knallgas-Probe, die Bildung von Hydroxid-Ionen, OH−, d.h. die basische Reaktion der Lösung, kann mit Hilfe von Indikatorpapier überprüft werden (pH-Werte > 7; siehe Nachweis von Hydronium-Ionen).

Question 10

Korrosionsbeständig Gold

Accepted Answer

Gold ist ein sehr edles Metall. Es hat ein sehr positives Redoxpotential. Es ist sehr schwer zuoxidieren. Daher ist es extrem Korrosionsbeständig. Es wird nur durch Königswasserangegriffen.

Question 11

Korrosionsbeständigkeit Eisen

Accepted Answer

Eisen ist ein unedles Metall, hat ein negatives Redoxpotential. Es kann durch Luftsauerstoffoxidiert werden. Der entstehende Rost ist porös, lässt weiteren Sauerstoff durch (Rostfraß).Daher ist Eisenwenig korrosionsbeständig. Die Korrosionsbeständigkeit kann durchFeuerverzinken oder durch eine Opferanode verbessert werden.

Question 12

Korrosionsbeständigkeit Aluminium

Accepted Answer

Aluminium ist ein sehr unedles Metall, hat ein sehr negatives Redoxpotential. Es oxidiert anLuft sehr schnell. Die entstehende graue Oxidschicht (Al2O3) ist mechanisch sehr stabil undsauerstoffundurchlässig. Sie schützt das darunter liegende Aluminium vor weiterer Oxidation(Passivierung).

Question 13

Erklären Sie – auch mittels Teilreaktionsgleichungen -, wie und warum sich der pH-Wert bei der Elektrolyse von Wasser im Anoden- und Kathodenraum ändert.

Accepted Answer

Bei der Elektrolyse von Wasser werden an der Anode die Sauerstoffatome im Wasseroxidiert: -II 0Ox.: 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e-Die dabei entstehenden Protonen bzw. Hydroniumionen senken den pH-Wert.An der Kathode findet die Reduktion statt: -I 0Red.: 4 H2O + 4 e-→ H2 + 4 OH Die erzeugten Hydroxidionen erhöhen den pH-Wert.

Question 14

Erklären Sie, was passieren würde, wenn man eine Elektrolyse von Wasser statt mit Gleichstrom mit Wechselstrom durchführen würde.

Accepted Answer

Wenn man die Wasserelektrolyse mit Wechselstrom durchführen würde, würden dieElektroden im Phasenzyklus ständig umgepolt werden, also zwischen Anode und Kathodewechseln. Dementsprechend würde an jeder Elektrode ein Knallgasgemisch aus 2 TeilenWasserstoff und einem Teil Sauerstoff entstehen.

Question 15

Erklären Sie die Begriffe Disproportionierung und Komproportionierung anhand der chemischen Vorgänge im Bleiakku.

Accepted Answer

Dis- und Komproportionierung sind Spezialfälle der Redoxreaktion, bei denen ein Elementsowohl oxidiert als auch reduziert wird. Im ersten Fall gehen die Oxidationszahlenauseinander, so wie beim Laden eines Bleiakkus, bei dem die Pb2+-Ionen zum einen zu Pb4+-Ionen oxidiert werden, die sich als PbO2 ablagern, an der anderen Elektrode zu elementaremBlei reduziert werden. Beim Entladen des Akkus läuft genau der umgekehrte Vorgang – dieKomproportionierung – ab.

Question 16

Beschreiben Sie die Zusammensetzung und die Bindungsstruktur in a) Flusssäure (HF), b) Magnetit (Fe3O4), c) Messing und d) Hexaqua-calcium-dichlorid

Accepted Answer

a) Flusssäure (HF) ist ein Molekül aus einem einbindigen Fluor- und einem einbindigenWasserstoffatom. Die Bindung ist kovalent, obwohl die Elektronegativitätsdifferenz 1,8beträgt.b) Fe3O4 ist ein Mischsalz, in dem Fe2+ und Fe3+-Ionen vorkommen: { Fe2+2Fe3+4O2-}c) Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Es liegen Metallbindungen vor. Da dieValenzelektronen alle im „Elektronengas“ delokalisiert sind, ist keine bestimmteStöchiometrie nötig. Daher ist Messing kein Reinstoff, verschiedene Zusammensetzungensind möglich.d) Hexaqua-calcium-dichlorid ist eine Metallkomplexverbindung mit der Formel[Ca(H2O)6]Cl2.Die sechs Wassermoleküle sind als Aqua-Liganden über koordinative Bindungen an das Ca2+-Zentral-Ion gebunden (oktaedrisch). Das entstehende Komplexkation [Ca(H2O)6] 2+bildetüberionische Bindungen ein Salz mit den Chlorid-Ionen.

Question 17

Erklären Sie, warum BF3 in Wasser den pH-Wert senkt und welche Rolle dabei die Ausbildung einer koordinativen Bindung spielt.

Accepted Answer

Bortrifluorid ist eine Lewis-Säure (=Elektronenpaarakzeptor), weil das Bor eineElektronenpaarlücke (genauer: ein unbesetztes p-Orbital) aufweist. Dort kann einWassermolekül (als Lewis-Base = Elektronenpaardonator) über eine koordinative Bindungandocken. Das Addukt ist dann Brönsted-Base = Protonendonator BF3 + H2O ↔ H+(BF3)OH)-

Question 18

Geben Sie ein Beispiel für einen neutralen Metallkomplex.

Accepted Answer

In einem neutralen Metallkomplex müssen sich die positive Ladung (bzw. Oxidationszahlen)des zentralen Metallkations und die negativen von Liganden gerade ausgleichen. +III -Iz. B.: [Co(NH3)3Cl3]

Question 19

Erklären Sie anhand eines gängigen Beispiels, was ein Chelat-Ligand ist.

Accepted Answer

Ein Chelatligand dockt mit mehr als einem freien Elektronenpaar an mehr als einerKoordinationsstelle an. Typische Chelatliganden sind: EDTA (sechszähnig) Ethylendiamin (zwei-zähnig)

Question 20

Beschreiben Sie die Unterschiede in der molekularen Struktur und den Materialeigenschaften von Diamant und Graphit mit Hilfe der Hybridisierung

Accepted Answer

Diamant besitzt eine 3D-kristalline Struktur, in der die C-Atome jeweils vier kovalenteBindungen mit tetragonaler Geometrie ausbilden (sp3-Hybridisierung). Durch die hohenBindungskräfte in allen Raumrichtungen ist Diamant sehr hart. Da alle Valenzelektronen inAtombindungen gebunden sind, ist Diamant nicht elektrisch leitfähig.Graphit hat ein Schichtaufbau aus Basal-Ebenen, die aus kovalent verknüpften Sechseckenvon sp2-hybrisierten C-Atomen bestehen. Die Hybridorbitale bilden dabei die sigma-Bindungen. Das 4. Valenzelektron befindet sich in dem nicht-hybridisierten p-Orbital. Die p-Orbitale einer Ebene können überlappen. Die Delokalisation der 4. Valenzelektronen erzeugtelektrische Leitfähigkeit. Zwischen den Baselebenen gibt keine chemischen Bindungen, nurdie schwachen Van-der-Waals-Kräfte. Dadurch ist Graphit entlang der Ebene leicht spaltbar.

Question 21

Erklären Sie, warum Natriumhypochlorit-Lösung als Desinfektions- und Bleichmittel eingesetzt werden kann

Accepted Answer

Im Natriumhypochlorit {Na+ClO-} liegt Chlor in der Oxidationsstufe +I vor. Es neigt daher dazu,2 Elektronen aufzunehmen und zu Chlorid zu werden. Die Elektronen entzieht esReaktionspartner, wodurch diese oxidiert werden. Mikroorganismen und organischeFarbstoffmoleküle werden durch Oxidation zerstört, daher wirkt Hypochlorit alsDesinfektions- und Bleichmittel.

Question 22

Geben Sie die Formel folgender Ionen sowie die jeweilige Oxidationszahl des Chlors: a) Chlorid, b) Chlorit, c) Hypochlorit, d) Chlorat, e) Perchlorat

Accepted Answer

-I +I +III +V +VII Cl- ClO- ClO2- ClO3- ClO4-Chlorid Hypochlorit Chlorit Chlorat Perchlorat

Question 23

Zeichnen Sie die Strukturformel von Wasserstoffperoxid, nennen Sie eine Anwendung und geben Sie die Oxidationszahl der darin vorkommenden Sauerstoffatome an.

Accepted Answer

H_ O\ Oxidationsmittel, Desinfektionsmittel, Bleichmittel, Sauerstofflieferant. \O \ Sauerstoff Ox.-Zahl –I (Ausnahme) H

Question 24

Wie heißen die 5 Isomeredes Hexan?

Accepted Answer

Es existieren fünf Konstitutionsisomere: n-Hexan2-Methylpentan3-Methylpentan2,2-Dimethylbutan2,3-Dimethylbutan

Question 25

Homologe Reihe

Accepted Answer

Molekülreihen mit sukzessive steigender C-Anzahl im Grundgerüst,aber gleichen funkt. Gruppen (⇒ chem. Verhalten)

Question 26

Homologe Reihe der Alkane

Accepted Answer

Alkane bestehen aus (geraden o. verzweigten) Ketten von sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen, die mit Wasserstoffatomen abgesättigt sind.Zwischen den Atomen liegen nur Einfachbindungen (σ-Bindungen) vor. Alle Alkane haben die Summenformel: CnH2n+2 Mit jedem weiteren C-Atom kommt eine Methylengruppe -CH2- dazu. Methan C H4Ethan C2 H6Propan C3 H8Butan C4 H10Pentan C5 H12 Hexan C6H14 Heptan C7H16 Octan C8H18 Nonan C9H20 Decan C10H22

Question 27

Konstitutionsisomerie der Alkane

Accepted Answer

Kohlenwasserstoffe mit mehr als 3 C-Atomen können verzweigte Kettenbilden.Ab Butan mehrere Isomere gleicher Summenformel:unterschiedliche Konnektivität = Konstitutions-Isomerie.Chemisch und physikalisch unterschiedliches Verhalten.Mehr C-Atome ⇒ exponentiell mehr Isomere.Das Auftreten unterschiedlicher Substanzen mit gleicher Summenformelwird als Isomerie bezeichnet, die Verbindungen selbst als Isomere

Question 28

Cycloalkane

Accepted Answer

Cycloalkane sind ringförmige Kohlenwasserstoffe der allgemeinenSummenformel CnH2n. Die sind den kettenförmigen Alkanenchemisch und physikalisch sehr ähnlich. Ringspannungwird minimiertdurch nichtplanarenKonformation

Question 29

Geben Sie den Namen und die Strukturformel für das einfachste Alkan mit einem quartären Kohlenstoffatom.

Accepted Answer

neo-Pentan oder 2,2-Dimethylpropan CH3 /H3C - C - CH3 / CH3

Question 30

Geben Sie den Namen und die Strukturformel für das einfachste chirale Alkan (das Spiegelbildisomerie aufweist).

Accepted Answer

3-Methyl-Hexan, am asymmetrisch substituierten (*) C3-Atom sind vier verschiedeneSubstituenten (Alkylreste) CH2CH2CH3 / H - C - CH2CH3 / CH3

Question 31

Erklären Sie, warum und wie sich die Schmelz- und Siedepunkte von Alkanen mit zunehmender Kettenlänge verändern?

Accepted Answer

Die Schmelz- und Siedetemperaturen von Molekülen werden durch die Stärke derintermolekularen Wechselwirkungen bestimmt. Bei Alkanen existieren nur Van-der-Waals-Kräfte. Ihre Stärke steigt mit der Oberfläche des Moleküls an. Daher nehmendie Übergangstemperaturen mit der Kettenlänge zu.

Question 32

Geben Sie die Namen und die Strukturformeln aller fünf Verbindungen mit der Summenformel C4H8.

Accepted Answer

1-Buten E-2-Buten(trans) Z-2-Buten(cis) 2-Methyl-Propen Cyclobutan

Question 33

Zeichnen Sie die Strukturformel von Cyclopenten, beschreiben Sie die Hybridisierung der C-Atome und geben Sie den Namen der Verbindung, die nach der Reaktion mit Brom entsteht

Accepted Answer

sp3 / \sp3 \ --- / sp3 sp2 sp2 mit Brom Elektrophile Addition an die Doppelbindung zum 1,2-Dibrom-Cyclopentan

Question 34

Stellen Sie eine Gleichung auf für die Reaktion von 2-Butin mit der doppelten Stoffmenge an Brom und benennen Sie das Produkt!

Accepted Answer

2,3-Dibrom-2-Buten 2,2,3,3-Tetrabrombutan

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