chemie
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Set of flashcards Details
| Flashcards | 133 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Chemistry |
| Level | University |
| Created / Updated | 18.09.2023 / 18.10.2023 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20230918_chemie
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| Embed |
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Metallisches Chrom kann aluminothermisch aus Chromoxiderz hergestellt werden:
Wie viel Tonnen Aluminium werden zur Gewinnung von 5t metallischem Chrom gebraucht?
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
Durch stöchiometrische Berechnung aus der Reaktionsgleichung Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
ergibt sich mit den molaren Massen:
2 ⋅ 27 g = 54 g Al ergeben 2 ⋅ 52 g = 104 g Cr → 5 ⋅ 106 g Cr benötigen somit (5 ⋅ 106 g∕104 g) ⋅ 54 g = 2,6 ⋅ 106 g Al.
Bei welcher der folgenden Reaktionen handelt es sich um Redoxreaktio- nen? Geben Sie jeweils die Oxidationszahlen sowie das Oxidations- bzw. Reduk- tionsmittel an!
a) H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O
b) Br2 +2NaI→2NaBr+I2
c) SiO2 +2C→Si+2CO
d) Ca+2HCl→CaCl2 +H2
Bei Redoxreaktionen werden die Oxidationszahlen der an der Reak- tion beteiligten Stoffe verändert. Deshalb müssen zunächst alle Oxidationszahlen ermittelt werden. Bei b), c) und d) handelt es sich um Redoxreaktionen, da sich die Oxidationszahlen der beteiligten Elemente ändern. Das Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf, das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
a) keine Redoxreaktion
b)Oxidationsmittel: Br2, Reduktionsmittel: I;
c)Oxidationsmittel: Si (+4), Reduktionsmittel: C (0);
d)Oxidationsmittel: H (+1), Reduktionsmittel: Ca (0).
Lösung im Buch
Zur Herstellung von Wolframmetall wird in der Technik Wolframoxid mit Wasserstoff umgesetzt:
WO3 + H2 → W + H2O
a) Gleichen Sie die stöchiometrischen Faktoren so aus, dass die Massenbilanz der Reaktion stimmt!
b) Wie viel Wolframoxid ist zur Herstellung von 3 t Wolframmetall notwendig?
c) Wie viel m3 (Normbedingungen) Wasserstoffgas sind hierzu notwendig?
a) WO3+3H2→W+3H2O;
b) aus a) folgt mit Berechnung der molaren Massen: 231,9g WO3 ergeben g =3 ⋅ 106 g W;
c) =1096m3 H2.
Zinkmetall wird technisch aus Zinksulfiderz durch folgende Umsetzungen gewonnen:
2ZnS+3O2 →2ZnO+2SO2 ZnO + C → Zn + CO
a) Wie viel kg Zinkmetall können aus 2000kg Zinksulfid hergestellt werden?
b) Wie viel Norm-m3 Schwefeldioxis sowie CO entstehen als Nebenprodukte?
a) Den Gleichungen
2ZnS+3O2 →2ZnO+2SO2ZnO + C → Zn + CO
entnimmt man die Information:
2 mol ZnS reagieren zu 2 mol ZnO und dieses reagiert zu 2 mol Zn.
Unter Berücksichtigung der molaren Massen ergibt sich, 1343 kg Zn.b) Aus 2 mol ZnS entstehen 2 mol SO2 und 2 mol CO, somit werden jeweils 2 ⋅ 22,4 l = 44,8 l freigesetzt; somit setzen = 4,6 ⋅ 105 l frei → 466 m3.
Ein zuckerhaltiger Most wird mit Hefe versetzt und unter Luftabschluss zur Gärung gebracht:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Ein Liter Gäransatz enthält 16 g Zucker, und nach zwei Tagen stellt man eine
Zuckergehalt von 12,9 g fest. Berechnen Sie den Massengehalt an Ethanol.
Aus 180 g Glucose entstehen 2 ⋅ 46 g = 92 g Ethanol, aus (16 − 12,9) g = 3,1 g Glu- cose entstehen (3,1∕180) ⋅ 92 g = 1,58 g Ethanol → cEth = 1,58 g∕l → 0,158 Mas- sen-% (Annahme: Dichte = 1000 g∕l).
Welche Teilnehmer gibt es bei einer Stöchiometrischen Berechnung?
Wie nennt man die Zahl vor der Formel
Edukte werden zu Produkten
Zahl vor Formeln: stöchiometrische Koeffizienten
Was ist ein Katalysator?
Um die Aktivierungsenergie zu senken und damit die Reaktion zu beschleunigen, werden oft Katalysatoren eingsetzt.
Was sind reversible und irreversible Reaktionen?
Reversibel werden Reaktionen benannt welche in beide Richtungen getätigt werden können.
Irreversible Reaktionen sind solche welche nicht zu ihren Edukten zurücktransformiert werden können.
Welche Effekt hat Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit?
Durch eine Temperaturerhöhung um 10 Grad wird die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Doppelte bis Dreifache gesteigert.
Was ist die Oxidationszahl, Was die Ladungszahl
Die Oxidationszahl gibt die elektrischen Ladungen an, welche die Atome in Verbindungen besitzen würden, wenn sie Ionen wären. +1 +2
Die Ladungzahl gibt die elektrische Ladungen an wenn die Atome Ionen wären 2+ 2-
Warum kann man Metallbrände nicht mit CO2 löschen? Begründen Sie dies für brennendes Magnesium.
Metalle würden dann mit CO2 unter Bildung des entsprechenden Metalloxids reagieren. Beispiel:
2Mg+CO2 → 2MgO+C
Was versteht man nach der Theorie von Brönsted unter einer Säure und was unter einer Base?
Nach Brönsted sind Säuren Protonendonatoren, Basen Protonen- akzeptoren.
Aus einem chemischen Betrieb fällt pro Stunde 1 m3 eines NaOH-haltigen Abwassers mit einem pH-Wert = 11 an. Dieses Abwasser muss vor dem Einleiten in die Abwasserreinigungsanlage neutralisiert werden. Wie viel kg wässrige Salz- säure (HCl, Massengehalt 10 %) werden pro Stunde zur Neutralisation benötigt?
Bei pH = 11 liegt definitionsgemäß eine Wasserstoffionenkonzen- tration von cH+ = 10−11 mol∕l vor.
Aus dem Ionenprodukt des Wassers cH+ ⋅ cOH− = 10−14 mol2∕l2 ergibt sich die Hydroxidionenkonzentration cOH− = 10−3 mol∕l.
In 1 m3 sind somit 1 mol OH– vorhanden und entsprechend wird 1 mol HCl zur Neutralisation benötigt=36,5g HCl und dies entspricht 365g HCl mit einem Massengehalt 10 %.
Viele Medikamente gegen das sogenannte Sodbrennen enthalten zur Neu- tralisation der überschüssigen Magensäure (Salzsäure) eine Mischung der Basen Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 und Aluminiumhydroxid Al(OH)3. Formulieren Sie die Gleichungen für die Neutralisationsreaktionen!
Die Gleichungen für die Neutralisationsreaktionen lauten: Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Was versteht man unter einem Ampholyt?
Dies sind Stoffe, die sowohl als Säure wie auch als Base fungieren können.
Redoxreaktion,Säure-Base-Reaktionen oder Neutralisation?
Siehe weiter Aufgaben im Buch
a) H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
b) Cl2+2NaBr→2NaCl+Br2
c) Fe2O3+3CO→3CO2+2Fe
d) NH3 +H2O→NH+ +OH−
Siehe Buch
Was versteht man unter dem „Massenwirkungsgesetz“?
Im Gleichgewichtszustand einer chemischen Reaktion besitzt der Quotient aus den „wirksamen Massen“ der End- und der Ausgangsstoffe bei ge- gebener Temperatur einen bestimmten, konstanten, für die Reaktion charakteris- tischen Wert K.
Stellen Sie für folgende Reaktionen die Gleichung des Massenwirkungsgesetzes auf!
a) HPO ⇄3H++PO3− 344
b) Fe3+ + 3OH− ⇄ Fe(OH)3
c) 3Ca2++2PO3−⇄Ca3(PO4)2
Lösung im Heft
Was besagt das Prinzip von Le Chatelier (Prinzip vom kleinsten Zwang)?
Übt man auf ein System, das sich im chemischen Gleichgewicht be- findet, durch Änderung der äußeren Bedingungen einen Zwang aus, so verschiebt sich das chemische Gleichgewicht derart, dass dieser äußere Zwang vermindert wird.
Wie lautet das Ionenprodukt des Wassers bei 25 °C (mit Zahlenwert!)?
Ionenprodukt des Wassers: cH+ ⋅ cOH−
= 10−14 mol2∕l2.
Wie kann man hinsichtlich des Dissoziationsgrades α schwache und starke Säuren unterscheiden?
Der Dissoziationsgrad α einer schwachen Säure beträgt etwa 0,01, der einer starken Säure etwa 1.
Warum zeigen Regenwasser und destilliertes Wasser meist eine schwach saure Reaktion?
Wegen des gelösten CO2 (Kohlensäurebildung): CO2 + H2O →H2 CO3
Wozu dienen Pufferlösungen und welche Bestandteile enthalten sie?
Pufferlösungen halten den pH-Wert konstant (auch bei Zugabe von Säuren oder Basen).Sie enthalten zwei Bestandteile: einen H -Ionenfänger und einen OH -Ionenfänger. Die entscheidende Rolle spielt dabei die Verwendung von schwachen Elektrolyten.
Mögliche Kombinationen von Pufferlösungen:
a) schwache Säure und ein Salz dieser schwachen Säure mit einer starken Base,
b)schwacheBaseundeinSalzdieserschwachenBasemiteinerstarkenSäure.
Was sind Farbindikatoren und was zeigen sie an?
Farbindikatoren sind schwache Säuren oder Basen, deren Ionen ei- ne andere Farbe haben als die undissoziierten Moleküle. Sie zeigen durch ihre Färbung (pH-abhängige Gleichgewichtslage zwischen der dissoziierten und der undissoziierten Form) den pH-Wert an.
Welche Auswirkungen hat eine Erhöhung des pH-Werts auf das Löslich- keitsprodukt des Calciumcarbonats?
Eine Erhöhung des pH-Werts (= Verminderung der Wasserstoffio- nenkonzentration) bewirkt ein Ansteigen der Carbonationenkonzentration (siehe Frage 5.22) und damit ein Ausfallen von Calciumcarbonat.
Was ist beim Verdünnen von konzentrierter Schwefelsäure zu beachten?
Die konzentrierte Schwefelsäure in dünnem Strahl unter ständigem Umrühren in ausreichende Mengen Wasser gießen (nie umgekehrt Wasser in die Säure): „Erst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure“; Schutz- brille tragen!
Warum erhöht sich beim Erhitzen trotz abnehmendem Kohlensäuregehaltes die Carbonationenkonzentration, also die Anionenkonzentration der Kohlen- säure?
Sie erhöht sich, weil das Gleichgewicht HCO− ⇄ H+ + CO2− sich 33
mit abnehmender Wasserstoffionenkonzentration (= mit abnehmendem Kohlensäuregehalt) zugunsten der Carbonationen verschiebt.
Wie kann man Kesselsteinbildung verhindern?
a) Vorheriges Ausfällen (eventuell Abtrennen) von Calciumcarbonat,
b) Zusätze,dieCalciumionenkomplexgebundeninderLösunghalten,
c) selektiver Ionenaustausch: Calciumionen werden durch Ionenaustauscher aus
der Lösung entfernt und durch z. B. Natriumionen ersetzt,
d) VerwendungvonvollentsalztemWasser,dasmanmithilfevonKationen-und
Anionenaustauschern gewinnt.
Wie ist die Normal-Wasserstoffelektrode aufgebaut und durch welche Be- dingungen ist sie definiert?
Bei der Normal-Wasserstoffelektrode wird in einer Säure mit der Wasserstoffionenaktivität von 1 mol/l ein Platinblech bei 1,013 bar und 25 °C von Wasserstoffgas umspült. Sie dient als Bezugselektrode zur Ermittlung der elektro- chemischen Spannungsreihe.
Was versteht man unter dem Normalpotenzial eines Metalls?
Das Normalpotenzial ist das elektrochemische Potenzial, das ein Metall gegenüber der Normal-Wasserstoffelektrode hat, wenn es bei 25 °C in eine Salzlösung taucht, in der die Ionenkonzentration von diesem betreffenden Metall 1 mol/l beträgt.
Welche Metalle lösen sich in 1-normalen, nicht oxidierenden Säuren? Wel- che Metalle können von neutralem Wasser angegriffen werden?
In 1-normalen, nicht oxidierenden Säuren lösen sich Metalle mit negativem Normalpotenzial. Von neutralem Wasser werden Metalle angegriffen, die ein negativeres elektrochemisches Potenzial als –0,414 V haben, sofern nicht eine zusammenhängende Schutzschicht das Metall vor dem Angriff schützt (siehe auch Übungsbeispiel 10.3 im Lehrbuch).
Was sind unterschiede zwischen Anorganischen und Organischen Stoffen, nennen Sie einige.
- Die Zahl der organischen Verbindungen ist viel grösser als die der anorganischen, was auf die besondere Fähigkeit des Kohlenstoffatoms zurückzuführen ist, sich mit anderen Kohlenstoffatomen zu Ringen, Ketten und anderen geometrischen Formen zu verbinden. Es gibt mehr als 10 Millionen organische Verbindungen, die uns heute bekannt sind.
- Organische Verbindungen haben einen viel niedrigeren Schmelz- und Siedepunkt als anorganische Verbindungen, obwohl es auch Ausnahmen gibt. Aufgrund von kovalenten Bindungen anstelle von ionischen
- Im Allgemeinen sind organische Verbindungen weniger wasserlöslich als anorganische Verbindungen.
- Organische Verbindungen sind leichter entflammbar (flüchtiger), leiten aber Wärme und Elektrizität schlechter als anorganische Verbindungen.
- Organische Verbindungen reagieren langsamer und erzeugen eine viel komplexere Reihe von Produkten als anorganische Verbindungen.
- Organische Verbindungen sind das Ergebnis der Aktivitäten lebender Organismen, während anorganische Verbindungen durch natürliche Prozesse entstehen oder im Labor hergestellt werden. Wohler fand jedoch Ausnahmen von dieser Regel.
- Aufgrund der Kovalenz von Kohlenstoff können organische Verbindungen keine Salze bilden, während anorganische Verbindungen Salze bilden.
- Organische Verbindungen enthalten immer Kohlenstoff, während anorganische Verbindungen Metalle und andere Elemente enthalten.
- Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen sind charakteristisch für organische Verbindungen, während sie in anorganischen Verbindungen nicht vorkommen.
- Anorganische Verbindungen enthalten Metallatome, während sie in organischen Verbindungen nicht vorkommen.
- Anorganische Verbindungen sind mineralisch, während organische Verbindungen von Natur aus biologisch sind.
- Organische Verbindungen sind kovalent, während anorganische Verbindungen sowohl kovalent als auch ionisch sind.
- In organischen Verbindungen gibt es lange, komplexe Molekülketten, während dies bei anorganischen Verbindungen nicht der Fall ist.
- Organische Verbindungen können eine Energiequelle für Lebewesen sein, während anorganische Verbindungen Katalysatoren sind.
Charakterisieren Sie die folgenden Stoffklassen:
a) aliphatische Verbindungen
b) Aromaten,
c) Heterocyclen,
d) alicyclischeVerbindungen.
a) Aliphatische Verbindungen sind kettenförmige organische Verbindungen. Sie können verzweigte oder unverzweigte Struktur aufweisen. Die einfachsten Vertreter dieser Verbindungsklasse sind die Alkane.
b) Aromaten sind ringförmige Verbindungen mit einer besonderen Bindungs- struktur. Hierbei wechseln sich Einfach- und Doppelbindungen im Molekül ab, wobei die π-Elektronen in Molekülorbitalen der Verbindung frei beweg- lich sind und deshalb auch als delokalisierte Elektronen bezeichnet werden. Der wichtigste Vertreter dieser Verbindungen ist das Benzol. Es zeigen aber auch andere eben gebaute Ringsysteme mit insgesamt 4n + 2 Elektronen aro- matischen Bindungscharakter.
c) Heterocyclen sind ringförmige organische Verbindungen, die im Ring auch Nichtkohlenstoffatome enthalten.
d) AlicyclischeVerbindungensindringförmigeorganischeStoffe,diewederaro- matisch noch heterocyclisch sind.
Was sind gesättigte, was ungesättigte organische Verbindungen?
Gesättigte organische Verbindungen enthalten zwischen den Koh- lenstoffatomen nur Einfachbindungen (σ-Bindungen), ungesättigte auch Doppel- und Dreifachbindungen (π-Bindungen). Ungesättigte Verbindungen sind reakti- ver als gesättigte Verbindungen, da die Doppel- und Dreifachbindungen leicht durch Anlagerung anderer Stoffe abgesättigt werden können.
Was sind Alkane (Paraffine) und Alkene?
Alkane sind gesättigte acyclische Kohlenwasserstoffe. Alkene sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindungen (ungesättigte Verbindungen).
Welche Summenformel besitzt ein Alkan mit 15 und ein Alken mit 10 C-Atomen?
Die Summenformeln lauten: C15H32 bzw. C10H20.
Was sind strukturisomere Verbindungen?
Dies sind Verbindungen, deren Moleküle die gleiche Art und Anzahl von Atomen aufweisen (gleiche Summenformel), sich jedoch durch ihre unter- schiedliche Anordnung (Struktur) voneinander unterscheiden.
Was sind Olefine oder Alkene und wie kann man sie nachweisen?
Olefine (Alkene) sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung im Molekül enthalten. Ungesättigte
Verbindungen können durch Entfärbung von (braunem) Bromwasser nachgewiesen werden, da die sich bildenden Bromkohlenwasserstoffe ungefärbt sind, z.B.CH2=CH2 +Br2 →CH2Br−CH2Br.
Was bezeichnen die Ausdrücke „Hydrieren“ und „Dehydrieren“?
Hydrieren bedeutet Anlagerung von Wasserstoff an Doppelbindun- gen. Dehydrieren bezeichnet die Abspaltung von Wasserstoff.
Nennen Sie die bekannteste krebserregende Verbindung, die zur Stoffklasse der kondensierten Aromate bzw. polyaromatischen Kohlenwasserstoffe gehört!
Dies ist die Verbindung 1,2-Benzpyren.
