Übungen zur Vorlesung

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  • bungsaufgabenzur Vorlesung

    Allgemeine und AnorganischeChemie

    frLehramtskandidaten

    (L2/L3)Wintersemester 2007/2008

    Kontakt: Dr. Lothar FinkInstitut fr Anorganische und Analytische ChemieMax-von-Laue-Str. 7, D-60438 Frankfurt am Main

    Tel.: (069) 79829178. Sekretariat: Tel: 29157, Fax 21906

    Name: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Vorname: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Matrikelnummer: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  • 1 Grundbegriffe

    1.1 Erklren Sie die Begriffe a) reiner Stoff, b) chemisches Element, c) chemische Verbindung, d) Pha-se, e) Aggregatzustand, f) homogenes Gemisch, g) heterogenes Gemisch, h) Materie.

    1.2 Erklren Sie die folgenden Begriffe und geben Sie jeweils ein Beispiel:a) Suspension, b) Emulsion, c) Aerosol, d) Rauch.

    1.3 Nennen Sie verschiedene Fachgebiete der Chemie und erklren Sie deren jeweiliges Aufgaben-gebiet.

    1.4 Welches sind die drei hufigsten Elemente in der Erdkruste?

    1.5 Was sind die drei hufigsten Metalle auf der Erde (nur Erdoberflche, ohne Erdinneres)?

    1.6 Es gibt 5 Typen von heterogenen Gemischen, je nachdem welche Aggregatzustnde nebenein-ander vorliegen. a) Wie heien diese Gemische? b) Geben Sie jeweils ein Beispiel!

    1.7 Welche der folgenden Substanzen sind reine Stoffe, welche sind heterogene Gemische, welchehomogene Gemische? a) Beton, b) Sauerstoff, c) Wein, d) Kupfer, e) Blumenerde, f) stilles Mine-ralwasser und g) Messing.

    1.8 a) Nennen Sie die 7 SI-Basiseinheiten. b) Durch welches Prfix wird das 106-fache einer Einheitgekennzeichnet?

    2 Atombau

    2.1 Rutherford benutzte verschiedene Metallfolien zur Streuung von -Teilchen. Wurden bei glei-cher Foliendicke die abgelenkten -Teilchen im Mittel strker durch die Gold- oder die Kup-ferfolie abgelenkt? Warum?

    2.2 Der Radius eines Atomkerns betrgt r = A13 1, 3 1015 m, wenn A die Massenzahl ist. Welchen

    Radius hat ein 27Al-Kern? Der Atomradius eines Aluminium-Atoms betrgt etwa 143 pm; umwelchen Faktor ist er grer als der Kernradius? Wenn das Atom auf einen Durchmesser von1 km vergrert wre, welchen Durchmesser htte dann der Atomkern? Wieviel Prozent desAtomvolumens entfallen auf den Kern (Volumen einer Kugel: V = 43r

    3)?

    2.3 a) Aus welchen Elementarteilchen ist das Atom 75As zusammengesetzt? b) Welches Symbol hatdas Atom, das aus 80 Protonen und 122 Neutronen besteht?

    2.4 Silber kommt als Gemisch zweier Isotope vor, 107Ag mit Atommasse 106,906 u und 109Ag mitAtommasse 108,905 u. Die mittlere Atommasse betrgt 107,868 u. Wieviel Prozent Anteil hat je-des Isotop?

    2.5 Ergnzen Sie die Tabelle:

    Symbol Z A Protonen Neutronen ElektronenCs 55 133 . . . . . . . . .Bi . . . 209 . . . . . . . . .. . . 56 138 . . . . . . . . .Sn . . . . . . . . . 70 50Kr . . . 84 . . . 48 . . .

    Sc 3+ . . . . . . . . . 24 . . .. . . 8 . . . . . . 8 10. . . 7 . . . . . . 7 10

    3

  • 2.6 Vanadium kommt als Gemisch zweier Isotope vor, 50V mit Atommasse 49,9472 u und 51V mitAtommasse 50,9440 u. Die mittlere Atommasse des Vanadiums betrgt 50,9415 u. Wieviel Pro-zent Anteil hat jedes Isotop?

    2.7 Ein Element besteht zu 60,10 % aus einem Isotop der Masse 68,926 u und zu 39,90 % aus einemIsotop der Masse 70,925 u. Welche mittlere Atommasse kommt dem Element zu?

    2.8 Ein Element besteht zu 90,51 % aus einem Isotop der Masse 19,992 u, 0,27 % eines Isotops derMasse 20,994 u und 9,22 % eines Isotops der Masse 21,990 u. Welche mittlere Atommasse kommtdem Element zu?

    2.9 Aus wie vielen und welchen Elementarteilchen ist ein Atom des in der Natur vorkommendenFluor aufgebaut?

    2.10 Was sind -Strahlen und wo kommen sie vor?

    2.11 Beim Millikanschen ltropfenversuch wurden folgende Ladungen einzelner Tropfen gemessen:3, 2 1019 C,4, 8 1019 C und8, 0 1019 C. a) Warum knnen die Werte verschieden sein?b) Wie kann die Elementarladung e aus diesen Werten berechnet werden?

    2.12 Nennen Sie die drei Wasserstoffisotope (Name und chemisches Symbol) und jeweils die Ele-mentarteilchen, aus denen sie zusammengesetzt sind!

    2.13 a) Aus welchen und jeweils wie vielen Elementarteilchen ist ein Atom 73Ge aufgebaut? b) Wieist die Elektronenkonfiguration dieses Elements?

    2.14 Ein Teilchen ist aus 35 Protonen, 43 Neutronen und 36 Elektronen aufgebaut. a) Um welchesTeilchen handelt es sich? b) Wie ist seine Masse (ohne Nachkommastellen), c) Wie ist seine Ord-nungszahl?

    2.15 Warum ist die Atommasse des in der Natur vorkommenden Kohlenstoffs nicht exakt 12,0000 u?

    2.16 Ein Teilchen besteht aus 35 Protonen, 45 Neutronen und 36 Elektronen. Wie ist seine genaueBezeichnung?

    2.17 Schreiben Sie das vollstndige Symbol (mit hoch- und tiefgestellten Zahlen usw.) fr das Teil-chen, welches aus 38 Protonen, 50 Neutronen und 36 Elektronen besteht.

    2.18 a) Aus welchen und wie vielen Elementarteilchen sind die beiden Uran-Isotope mit den Mas-senzahlen 235 bzw. 238 aufgebaut? b) Wie lautet jeweils das vollstndige Atomsymbol?

    2.19 Wie lauten die vollstndigen Symbole der Teilchen mit folgender Zusammensetzung:a) 27 p+, 25 e und 32 n; b) 53 p+, 54 e und 71 n?

    3 Stchiometrie, Formeln, Reaktionsgleichungen

    3.1 Welche Formeln haben die Verbindungen, die aus Magnesium-Ionen, Mg 2+, mit folgenden Io-nen gebildet werden: a) Chlorid, Cl ; b) Sulfat, SO 2 4 ; c) Nitrid, N

    3 ?

    3.2 Welche Formeln haben die Verbindungen, die aus Aluminium-Ionen, Al 3+, mit folgenden Ionengebildet werden: a) Fluorid, F ; b) Oxid, O 2 O; c) Phosphat, PO 3 4 ?

    3.3 Welche Formeln haben die Verbindungen, die aus Sulfat-Ionen, SO 2 4 , mit folgenden Ionen ge-bildet werden: a) Kalium-Ionen, K+; b) Calcium-Ionen, Ca 2+; c) Eisen-Ionen, Fe 3+?

    3.4 Welche empirische Formel haben die Verbindungen mit folgenden Moleklformeln:a) B9H15; b) C10H18; c) S2F10; d) I2O5; e) H4P4O12; f) Fe3(CO)12; g) P3N3Cl6?

    4

  • 3.5 Wie viele Mol und wie viele Molekle sind in 75,0 g von a) H2, b) H2O, c) H2SO4, d) Cl2, e) HCl,f) CCl4 enthalten?

    3.6 Welche Masse in Gramm haben a) 3, 00 1020 O2-Molekle, b) 3, 00 103 mol O2?

    3.7 Vom Cobalt kommt nur ein natrliches Isotop vor. Welche Masse hat ein einzelnes Atom davon(vier signifikante Stellen)?

    3.8 Vom Element X kommt nur ein natrliches Isotop vor. Ein Atom davon hat die Masse 2, 107 1022 g. Welche relative Atommasse hat das Element X?

    3.9 Das internationale Urma fr das Kilogramm ist ein Zylinder aus einer Legierung, die zu90,000 % aus Platin und 10,000 % aus Iridium besteht. a) Wie viele Mol Pt und Ir enthlt derZylinder jeweils? b) Wie viele Atome von jeder Sorte sind vorhanden?

    3.10 Sterling-Silber besteht aus 92,5 % Silber und 7,5 % Kupfer. Wie viele Ag-Atome kommen auf einCu-Atom?

    3.11 a) Welche Masse hat ein einzelnes Atom 12C? b) Welcher Masse in Gramm entspricht eine Atom-masseneinheit u?

    3.12 Welche Ladung hat ein Mol Elektronen?

    3.13 a) Ein Reiskorn ist durchschnittlich 7,0 mm lang. Der Abstand SonneErde betrgt 1, 5 108 km.Wenn man die Reiskrner hintereinander reihen wrde, knnte man dann mit 1,0 mol Reiskr-nern die Sonne erreichen? b) Ein Reiskorn ist durchschnittlich 2,0 mm breit und 2,0 mm hoch.Europa und Asien haben zusammen eine Flche von 54 106 km2. Wenn man 1,0 mol Reiskr-ner gleichmig ber Europa und Asien ausbreiten wrde, wie hoch msste der Reis gestapeltwerden?

    3.14 Ordnen Sie folgende Verbindungen nach ansteigendem Schwefelgehalt: CaSO4, SO2, H2S,Na2S2O3.

    3.15 a) Wieviel % Arsen ist in As2S5 enthalten? b) Wieviel % Cer ist in Ce2O3 enthalten? c) Wieviel %Sauerstoff ist in KClO3 enthalten? d) Wieviel % Chrom ist in BaCrO4 enthalten? Alle Angabensind mit vier signifikanten Stellen zu machen.

    3.16 Welche Masse Blei kann man aus 15,0 kg Bleiglanz-Erz erhalten, das 72,0 % PbS enthlt?

    3.17 Welche Masse Mangan kann man aus 25,0 kg Pyrolusit-Erz erhalten, das 65,0 % MnO2 enthlt?

    3.18 Wieviel Gramm Phosphor und Sauerstoff werden bentigt, um 6,000 g P4O6 herzustellen?

    3.19 Wieviel Gramm Schwefel und Chlor werden bentigt, um 5,000 g S2Cl2 herzustellen?

    3.20 Zimtaldehyd enthlt Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Bei der Verbrennung von einerProbe von 6,50 g werden 19,49 g CO2 und 3,54 g H2O erhalten. Welche prozentuale Zusammen-setzung hat Zimtaldehyd?

    3.21 Bei der Verbrennung von 12,62 g Plexiglas entstehen 27,74 g CO2 und 9,12 g H2O. Wieviel Pro-zent Kohlenstoff und Wasserstoff enthlt Plexiglas?

    3.22 Das Mineral Hmatit besteht aus Fe2O3. Hmatit-Erz enthlt weitere Mineralien, die Gangart.Wenn 5,000 kg Erz 2,7845 kg Fe enthalten, wieviel Prozent Hmatit ist im Erz enthalten?

    3.23 Schwefelverbindungen sind unerwnschte Bestandteile mancher le. Der Schwefelgehalt kannbestimmt werden, indem aller Schwefel in Sulfat-Ionen, SO 2 4 , berfhrt wird und diese alsBaSO4 abgetrennt werden. Aus 6,300 g eines ls wurden 1,063 g BaSO4 erhalten. Wieviel %Schwefel enthlt das l?

    5

  • 3.24 Welche Moleklformeln haben die Verbindungen mit folgenden empirischen Formeln und rela-tiven Molmassen: a) SNH, 188,32; b) PF2, 137,94; c) CH2, 70,15; d) NO2, 46,01; e) C2NH2, 120,15;f) HCO2, 90,04?

    3.25 Welche empirischen Formeln haben die Verbindungen mit den folgenden Zusammensetzungen:a) 31,29 % Ca, 18,75 % C, 49,96 % O;b) 16,82 % Na, 2,95 % H, 15,82 % B, 64,40 % O;c) 73,61 % C, 12,38 % H, 14,01 % O;d) 60,00 % C, 4,48 % H, 35,52 % O;e) 63,14 % C, 5,31 % H, 31,55 % O?

    3.26 Welche Molekularformel haben die Verbindungen mit folgenden Zusammensetzungen und re-lativen Molekularmassen:a) 45,90 % C, 2,75 % H, 26,20 % O, 17,50 % S, 7,65 % N; M = 183, 18;b) 83,9 % C, 1