Klausur zum Anorganisch-Chemischen Grundpraktikum vom 07.04.06 Seite 1 von 10

Studienbegleitende Prüfung – Anorganisch-Chemisches Grundpraktikum

WS 2005/2006 07.04.2006

Matrikelnummer:

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Diplom Biologie Fachsemester: BSc Molekulare

Zellbiologie

Bitte prüfen Sie Ihre Klausur sofort auf Vollständigkeit (Seiten 1-10; Aufgaben 1-12; Anhänge 1 und 2) und Lesbarkeit. Spätere Beanstandungen werden nicht berücksichtigt!!!! Frage 1 [19P] Während des Praktikums wurde die Wasserhärte komplexometrisch bestimmt. a) Vervollständigen Sie hierzu folgende Tabelle! [8P]

Titration von: Ca2+ und Mg2+ bei pH 10 Ca2+ allein bei pH 13

pH-Einstellung mit: NH4+/NH3 - Puffer NaOH

Indikator: Eriochromschwarz T Chalconcarbonsäure

Farbumschlag von – nach: rot - blau rot - blau

verwendete Maßlösung (Na2H2)EDTA (Na2H2)EDTA

b) Weshalb kann Calcium auf diese Weise nicht bei pH-Werten < 10 oder > 13

bestimmt werden? bei pH < 10: Stabilität des Ca2+ - Indikatorkomplexes ist zu klein [1P] bei pH > 13: Ca(OH)2 fällt aus [1P]

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c) Was versteht man unter temporärer und permanenter Wasserhärte? temporäre Härte (Carbonathärte): in Wasser gelöste Hydrogencarbonate von Calcium und Magnesium → Ca(HCO3)2 und Mg(HCO3)2 [1P] permanente Härte (Nichtcarbonathärte): alle anderen in Wasser gelösten Salze von Calccium und Magnesium [1P] d) Zeichnen Sie die Lewis-Formel des in der Maßlösung enthaltenen Komplexbildners!

N

N

ONa

O

OH

O

HO

NaO

O

O

[2P] e) Durch welche der nachfolgend aufgeführten Methoden kann Ca2+ außerdem quantitativ bestimmt werden? Zutreffende bitte ankreuzen! Neutralisationstitration [1P] Redoxtitration [1P] Ionenaustauschchromatographie × [1P] Gravimetrie × [1P] Photometrie [1P]

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Frage 2 [5P] Welche Flammenfärbung zeigen folgende Elemente? a) Lithium rot [1P] b) Barium grün [1P] c) Kalium violett [1P] Welche Hilfsmittel zur genaueren Beobachtung der Flammenfärbung standen Ihnen im Praktikum zur Verfügung? Cobaltglas [1P] Spektrometer [1P] Frage 3 [11P] Benennen Sie folgende Verbindungen und geben Sie die jeweiligen Oxidationsstufen des Schwefels an! Verbindung Benennung Oxidationszahl(en) H2SO4 Schwefelsäure +VI [2P] Na2SO3 Natriumsulfit +IV [2P] SO3 Schwefeltrioxid +VI [2P] Na2S2O3 Natriumthiosulfat -I / +V [3P] PbS Bleisulfid -II [2P] S8 Schwefel 0 [2P]

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Frage 4 [6P] Wie lautet die jeweilige Reaktionsgleichung für den im Praktikum durchgeführten qualitativen Nachweis von a) Ammonium-Ionen, NH4

+ + OH- → NH3 + H2O [2P] b) Blei-Ionen? Pb2+ + S2- → PbS2 oder [2P] Pb2+ + CrO4

2- → PbCrO4 c) Eisen(II)-Ionen, Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → Fe[Fe(CN)6]- (Berliner Blau) [2P] Frage 5 [6P] Welche Reaktionen treten bei der Umsetzung folgender Verbindungen auf (Reaktionsgleichung) und warum? a) Cl- + Br2 keine Reaktion [1P] aufgrund der Redoxpotentiale (Cl2/Cl- ist positiver) [1P] b) Cr2O7

2- + PbO4 keine Reaktion [1P] beide liegen in ihrer höchsten Oxidationsstufe vor [1P]

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c) I- + Cl2 2 I- + Cl2 → I2 + 2 Cl- [1P] Cl2/Cl- hat positiveres Redoxpotential als I2/I- und Cl2 wirkt daher als Oxidationsmittel [1P] Frage 6 [8P] Während Ihres Praktikums wurde Kupfer iodometrisch bestimmt. a) Geben Sie die Reaktionsgleichungen an! 2 Cu2+ + 2 I- → 2 Cu+ + I2 (oder: 2 Cu2+ + 4 I- → 2 CuI + 2 I2) [2P] I2 + 2 S2O3

2- → 2 I- + S4O62- [2P]

b) Welcher Indikator wird verwendet und wodurch wird das Erreichen des Äquivalenzpunktes visualisiert? Stärke [1P] Farbumschlag blau – farblos [1P] c) Welche Verfahrensfehler können auftreten? S2O3

2- - Lösung nicht haltbar (Zers. durch CO2, O2, S-Bakterien) [1P] Cu1+ wird durch Luftsauerstoff oxidiert [1P]

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Frage 7 [4P] Welchen pH-Wert besitzt eine 0,5 mM wässrige Magnesiumhydroxid-Lösung? Mg(OH)2 → Mg2+ + 2 OH- [1P] [OH-] = 2 [Mg(OH)2] = 1 mM ( = 10-3 mol/l) [1P] [H3O+] [OH-] = KW = 10-14 mol/l → [H3O+] = 10-11 mol/l [1P] pH = 11 [1P] Frage 8 [5P] Wieviel Gramm Ammoniumacetat (M = 77 g/mol) müssen Sie mit 0,05 M wäßriger Ammoniaklösung auffüllen, um 1l eines Puffers bei pH = 8.21 zu erhalten?

[ ][ ]3

4S NH

NHlogpKpH+

−= [1P]

[ ][ ]

121.821.9pHpKNHNHlog S

3

4 =−=−=+

[ ][ ]

10NHNH

3

4 =+

[2P]

[NH4

+] = 10 × [NH3] = 0.5 mol/l [1P] m = n M = c V M = 0.5 mol/l × 1 l × 77 g/mol = 38.5 g [1P] Frage 9 [2P] Wieviel mol CaF2 (LP = 3.9 × 10-11 mol3/l3) lösen sich in einer gesättigten Calciumfluoridlösung bei 25°C? muß ich jetzt nicht erklären...???

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Frage 10 [6P] Methylorange (pKs = 3.8), Bromthymolblau (pKs = 6.8) und Phenolphthalein (pKs = 9.0) finden häufig Anwendung als Säure-Base-Indikatoren. Entscheiden Sie, welche(r) dieser Indikatoren sich generell für die quantitative Bestimmung von einerseits HCl und andererseits von CH3COOH eignet (Bitte ankreuzen)! HCl CH3COOH Methylorange [2P] Bromthymolblau [2P] Phenolphthalein [2P] ××

×

×

Frage 11 [5P] Beim Auflösen von KNO3 in Wasser kann eine Temperaturerniedrigung der Lösung gemessen werden. Erklären Sie diesen Sachverhalt! Lösungsenthalpie = Gitterenergie + Solvatationsenergie (Hydratationsenergie) [1P] Gitterenergie muß aufgewendet werden, Ionenkristall muß aufgebrochen werden; d.h. Gitterenergie ist > 0 [1P] Solvatationsenergie bedeutet Energiegewinn durch Solvatation gelöster Ionen; d.h. Solvatationsenergie ist <0 [1P] bei KNO3 ist die Gitterenergie größer als der Energiegewinn durch Solvatation [1P] → Lösungsenthalpie > 0 → Temperatur sinkt (da Energie aus der Umgebung „abgezogen“ wird [1P]

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Frage 12 [15P] Wie lauten folgende Gleichungen? Was bedeuten alle Konstanten und Parameter in der Arrhenius-Gleichung und im Lambert-Beerschen Gesetz? a) Nernst-Gleichung

logQn

0,059ΔEΔE 0 ⋅−=

logQFn

TR2,303ΔEΔE 0 ⋅⋅

⋅⋅−=

[ ][ ]RedOxlog

n0,059EE 0 ⋅+=

[2P] b) Lambert-Beersches Gesetz E = ε c d [2P] E: Extinktion [1P] e: Extinktionskoeffizient [1P] c: Konzentration [1P] d: Schichtdicke [1P] d) Arrhenius-Gleichung k = A exp (-Ea/RT) [2P] k: Reaktionsgeschwindigkeit [1P] A: präexponentieller Faktor [1P] Ea: Aktivierungsenergie [1P] R: allgemeine Gaskonstante (im Leben KEINE Rydberg-Konstante) [1P] T: Temperatur [1P]

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Anhang 1: Säurekonstanten

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Anhang 2: Redoxpotentiale