Allgemeine und Anorganische Chemie: Lösungen zu den Aufgaben, Übungen von Allgemeine Chemie

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Allgemeine und

Anorganische Chemie

Skript

Lösungen

zu den Übungsaufgaben

Claudia Brüchert

P T A

1

Lösungen zu den Übungsaufgaben

Aufgaben zu Kapitel 1

1. Welche der folgenden Vorgänge sind chemisch, welche physikalisch?

Chemisch Physikalisch

󠀂 Umwandlung von Eis zu Wasser ☐ ☐X

󠀂 Umwandlung von Grillkohle zu Asche ☐X ☐

󠀂 Auflösen von Zucker in Wasser ☐ ☐X

󠀂 Auflösen von Kalkablagerungen mit Essig ☐X ☐

2. Zu den homogenen Gemengen gehören echte Lösungen, Gasgemische, Flüssigkeitsge-

mische, Feststoffgemische und Legierungen. Ordnen Sie die folgenden Stoffgemische

den einzelnen Gruppen zu:

󠀂 Messing Legierung

󠀂 Ethanol 70 % Flüssigkeitsgemisch

󠀂 Glas Feststoffgemisch

󠀂 Zuckerwasser Echte Lösung

󠀂 Luft Gasgemisch

󠀂 Bronze Legierung

󠀂 Leitungswasser Echte Lösung

󠀂 Isopropanol-Wasser Flüssigkeitsgemisch

󠀂 Salzwasser Echte Lösung

3. Ordnen Sie die Bezeichnungen für verschiedene heterogene Gemenge in die Tabelle

ein. Phase 1 soll dabei in Phase 2 verteilt sein: Nebel, Rauch, Emulsion, Suspension,

Schaum, Schaumstoff.

Phase 2

Phase 1

in fest in flüssig in gasförmig

fest Feststoffgemisch Suspension Rauch

flüssig Emulsion Nebel

gasförmig Schaumstoff Schaum

8. Erstellen sie zu den bisherigen Begriffen einen Stammbaum (○ Abb. 1.1).

Vorschlag; erweiterbar; andere Lösungen sind möglich

molekular

organisch anorganisch Metall Nichtmetall

Gemenge Reinstoff

Stoff

Feststoff- gemisch Nebel Rauch Emulsion Suspension Schaum

Verbindung Element (Molekül oder Salz)

heterogenes Gemenge

homogenes Gemenge

atomar

Lösung Gasgemisch Flüssigkeits- gemisch Legierung Feststoff- gemisch

9. Was bedeutet C 8 H 9 NO 2 (=Summenformel von Paracetamol)?

In dem Molekül sind acht Kohlenstoffatome, neun Wasserstoffatome, ein Stickstoffatom und zwei Sauerstoffatome enthalten.

10. Geben Sie die Formeln und Namen aller molekular vorliegenden Elemente an.

H 2 Wasserstoff, O 2 Sauerstoff, N 2 Stickstoff, F 2 Fluor, Cl 2 Chlor, Br 2 Brom, I 2 Iod

11. Finden Sie zu den folgenden Stoffeigenschaften immer zwei chemische Stoffe, die sich

durch diese Eigenschaft unterscheiden lassen, z. B. Farbe: Kohlenstoff (schwarz) und

Kochsalz (weiß):

Stoffeigenschaften Stoff 1 Stoff 2

Farbe Kohlenstoff Kochsalz

Geruch Ethanol Wasser

Siedetemperatur Wasser Olivenöl

Schmelztemperatur Eis Bienenwachs

Dichte Blei Sauerstoff

Löslichkeit Kohlenstoff Natriumchlorid

Elektrische Leitfähigkeit Kupfer Glas

Härte Diamant (Kohlenstoff) Natrium

Aufgaben zu Kapitel 2

1. Ergänzen Sie die Tabelle:

Element

(Atom)

Ordnungszahl Neutronenzahl Nukleonenzahl Elektronenzahl

Aluminium 13 14 27 13

Fluor 9 10 19 9

Kohlenstoff 6 6 12 6

Natrium 11 12 23 11

2. Ein Teilchen hat 16 Neutronen, 15 Protonen und 18 Elektronen. Zu welchem Element

gehört es?

Zu Phosphor. Es handelt sich um das Phosphidion P3–.

3. Ein Nickelatom hat 30 Neutronen und 28 Protonen. Bei welchen der folgenden Atome

handelt es sich um andere Nickelisotope?

☐X 36 Neutronen, 28 Protonen

☐ 34 Neutronen, 29 Protonen

☐ 30 Neutronen, 26 Protonen

☐ 32 Neutronen, 26 Protonen

☐X 33 Neutronen, 28 Protonen

☐ 30 Neutronen, 25 Protonen

4. Warum muss es sich bei Eisen um ein Mischelement handeln? Begründen Sie ihre Aus-

sage mit Fachbegriffen.

Eisen hat eine Massenzahl von 55,8. Diese Zahl gibt auch die Zahl der Nukleonen an. Da es keine 0,8 Teilchen gibt, muss es sich um einen Mittelwert handeln. Eisen besteht somit aus mehreren verschieden schweren Atomen. Also Atome, die unterschiedlich viele Neutronen enthalten. Man kann auch sagen, Eisen besteht aus mehreren Isotopen.

5. Geben Sie die Verteilung der Elektronen auf die Schalen nach dem Schalenmodell und

die Elektronenkonfiguration für die Atome der Elemente an.

a) Natrium: Schalenmodell: K 2, L 8, M 1

Elektronenkonfiguration: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1

b) Schwefel: Schalenmodell: K 2, L 8, M 6

Elektronenkonfiguration: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4

c) Chrom: Schalenmodell: K 2, L 8, M 13, N 1

Elektronenkonfiguration: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^1

d) Strontium: Schalenmodell: K 2, L 8, M 18, N 8, O 2

Elektronenkonfiguration: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 5s^2

Aufgaben zu Kapitel 3

1. Wie heißt die zweite Hauptgruppe noch? Geben Sie drei Elemente aus dieser Haupt-

gruppe an.

Erdalkalimetalle Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Radium

2. In welche Hauptgruppe gehören Phosphor, Chlor, Selen und Silicium jeweils? Geben

Sie Name und Nummer der Hauptgruppe an.

Hauptgruppe

󠀂 Phosphor: V Stickstoffgruppe = Pentele

󠀂 Chlor: VI^ Halogene = Salzbildner

󠀂 Selen: VI^ Chalkogene

󠀂 Silicium: IV Kohlenstoffgruppe = Tetrele

3. Geben Sie die genaue Lage von Indium im Periodensystem an.

III. Hauptgruppe, 5. Periode

4. Nennen Sie Beispiele für ein

a) Nebengruppenelement: Osmium, Chrom, …

b) Nichtmetall: Schwefel, Sauerstoff, …

c) Edelgas: Helium, Neon, …

d) Metall: Eisen, Natrium, …

e) Chalkogen: Sauerstoff, Schwefel, …

5. Ordnen Sie Fluor (F), Lithium (Li), Stickstoff (N) und Kohlenstoff (C) nach Atom-

radius, Ionisierungsenergie und Elektronegativität.

Atomradius: F < N < C < Li

Ionisierungsenergie: Li < C < N < F

Elektronegativität: Li < C < N < F

6. Welche Art von Ionen bilden Barium, Stickstoff, Schwefel, Cäsium und Brom jeweils?

󠀂 Barium: Kation (Ba2+)

󠀂 Stickstoff: Anion (O2–)

󠀂 Schwefel: Anion^ (S2–)

󠀂 Cäsium: Kation (Cs+)

󠀂 Brom: Anion^ (Br–)

7. Warum hat Iod zum Teil metallähnliche Eigenschaften? (Farbe!)

Iod ist ein Nichtmetall. Es steht sehr nah an der Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen. Je weiter ein Teilchen davon entfernt steht, desto eindeutiger metallisch oder nichtmetallisch sind seine Eigenschaften und umgekehrt.

Aufgaben zu Kapitel 4

1. Welche Bindungsart liegt vor, wenn folgende Elemente miteinander reagieren?

󠀂 Kalium und Fluor Ionenbindung

󠀂 Zwei Stickstoffatome Unpolare Atombindung

󠀂 Wasserstoff und Sauerstoff Polare Atombindung

󠀂 Kohlenstoff und Wasserstoff Unpolare Atombindung

󠀂 Calcium und Brom Ionenbindung

2. Geben Sie die Namen bzw. Formeln an für:

󠀂 Calciumsulfid CaS

󠀂 Magnesiumbromid MgBr 2

󠀂 Natriumnitrid Na 3 N

󠀂 Galliumsulfid Ga 2 S 3

󠀂 RbI Rubidiumiodid

󠀂 Cs 2 Se Cäsiumselenid

󠀂 BaCl 2 Bariumchlorid

󠀂 BeO Berylliumoxid

3. Warum leiten feste Salze keinen Strom?

Die Ionen sind im Salzgitter nicht frei beweglich, sondern an ihren Positionen fest gebunden. Ohne Bewegung von Ladungen findet kein Stromfluss statt.

4. Auch in Legierungen liegt eine Metallbindung vor. Wie würde hier die Modellvorstel-

lung aussehen?

Im Prinzip wie die Zeichnung zur Metallbindung (○ Abb. 4.4), allerdings sind zwei (oder mehr) verschiedene Atomrümpfe vorhanden, die sich in ihrer Größe unterscheiden und eine Gitterstruktur bilden. Dazwischen befinden sich die frei beweglichen Elektronen (Elektronengas).

5. Sieben Elemente liegen als Moleküle vor. Erstellen Sie für alle die Valenzstrichformeln

und erklären Sie, welche Bindungsart vorliegt.

Elemente Valenzstrichformel

Wasserstoff H–H

Sauerstoff O^ O

Stickstoff N^ N

Fluor F^ F

Chlor Cl^ Cl

Brom Br^ Br

Iod I^ I

Bindungsart: Es liegt jeweils eine unpolare Atombindung vor, da zwischen zwei Atomen

des gleichen Elements kein Elektronegativitätsunterschied besteht.

Aufgaben zu Kapitel 5

1. Wie viele Teilchen welcher Elemente sind in den Verbindungen jeweils enthalten?

a) CH 3 COOH 2 × Kohlenstoff, 4 × Wasserstoff, 2 × Sauerstoff

b) Al 2 (SO 4 ) 3 2 × Aluminium, 3 × Schwefel, 12 × Sauerstoff

c) (NH 4 ) 2 CO 3 2 × Stickstoff, 8 × Wasserstoff, 1 × Kohlenstoff, 3 × Sauerstoff

2. Erstellen Sie die Formeln:

Rubidiumbromid RbBr Calciumbromid CaBr 2

Lithiumsulfid Li 2 S Ammoniumoxid (NH 4 ) 2 O

Eisen(II)–sulfid FeS Aluminiumsulfid Al 2 S 3

Natriumsulfat Na 2 SO 4 Diphosphorpentaoxid P 2 O 5

Schwefeldioxid SO 2 Kupfer(II)-oxid CuO

Strontiumnitrat Sr(NO 3 ) 2 Kupfer(I)-oxid Cu 2 O

3. Benennen Sie die Verbindungen:

SO 3 Schwefeltrioxid PbO Blei(II)-oxid

BaSO 4 Bariumsulfat FeCl 3 Eisen(III)-chlorid

BaS Bariumsulfid Fe(ClO 4 ) 2 Eisen(II)-perchlorat

H 2 S Schwefelwasserstoff AuPO 4 Gold(III)-phosphat

4. Es soll Wasser synthetisiert werden.

a) Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf. Wasserstoff reagiert dabei mit Sauerstoff

zu Wasser.

2 H 2 + O 2 2 H 2 O

Massenverhältnis: 4 g 32 g 36 g

b) 2 Kilogramm Wasserstoff werden verwendet. Wie viele Gramm Sauerstoff sind

nötig, damit der Wasserstoff vollständig reagiert? Wie viele Gramm Wasser ent-

stehen dabei?

4 g Wasserstoff entspricht 32 g Sauerstoff entspricht 36 g Wasser 2 kg Wasserstoff entspricht x Sauerstoff entspricht y Wasser x = m (O 2 ) = ____2 kg 4 g 32 g = 16 kg^ A: Es sind 16 000 g Sauerstoff nötig.

y = m (H 2 O) = ____2 kg 4 g 36 g = 18 kg^ A: 18 000 g Wasser entstehen.

c) Berechnen Sie die Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff, die nötig sind, um

9 Tonnen Wasser entstehen zu lassen.

4 g Wasserstoff entspricht 32 g Sauerstoff entspricht 36 g Wasser x Wasserstoff entspricht y Sauerstoff entspricht 9 t Wasser x = m (H 2 ) = ___ 36 g 9 t4 g = 1 t A: Es ist 1 Tonne Wasserstoff nötig.

y = m (O 2 ) = ___ 36 g 9 t 32 g = 8 t A: Es sind 8 Tonnen Sauerstoff nötig.

5. Erstellen Sie jeweils die Wortgleichungen und die Formelgleichungen.

a) Wasserdampf wird über glühende Kohle (Kohlenstoff) geleitet. Es entwickelt sich

ein Gemenge aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoffgas.

Wasser + Kohlenstoff Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff H 2 O + C CO + H 2

b) Zink wird in Phosphorsäure gelöst. Es entsteht Zink(II)-phosphat und Wasserstoff

entweicht.

Zink + Phosphorsäure Zink(II)-phosphat + Wasserstoff 3 Zn + 2 H 3 PO 4 Zn 3 (PO 4 ) 2 + 3 H 2

c) Quarz (Siliciumdioxid) reagiert mit Koks (Welches Element hinter diesem Stoff

steckt, können Sie durch Nachdenken herausfinden!) im elektrischen Ofen zu Sili-

ciumcarbid, während Kohlenstoffmonoxid entweicht.

Siliciumdioxid + Kohlenstoff Siliciumcarbid + Kohlenstoffmonoxid SiO 2 + 3 C SiC + 2 CO

d) Aluminiumsulfid reagiert mit Schwefelsäure zu Aluminiumsulfat und Schwefel-

wasserstoff.

Aluminiumsulfid + Schwefelsäure Aluminiumsulfat + Schwefelwasserstoff Al 2 S 3 + 3 H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 S

e) Das Mineral Pyrit (FeS 2 ) wird unter Luftzutritt erhitzt. Es entstehen rotes Eisen(III)-

oxid und Schwefeldioxidgas.

Eisen(II)-disulfid + Sauerstoff Eisen(III)-oxid + Schwefeldioxid 4 FeS 2 + 11 O 2 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2

5. Formulieren Sie die Neutralisationsreaktionen und benennen Sie die entstehenden

Salze:

a) Schwefelsäure reagiert mit Ammoniumhydroxid

H 2 SO 4 + 2 NH 4 OH (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 H 2 O

Ammoniumsulfat

b) Salzsäure reagiert mit Bariumhydroxid

2 HCl + Ba(OH) 2 BaCl 2 + 2 H 2 O Bariumchlorid

c) Phosphorsäure reagiert mit Kaliumhydroxid

H 3 PO 4 + 3 KOH K 3 PO 4 + 3 H 2 O

Kaliumphosphat

d) Kohlensäure reagiert mit Aluminiumhydroxid

3 H 2 CO 3 + 2 Al(OH) 3 Al 2 (CO 3 ) 3 + 6 H 2 O Aluminiumcarbonat

6. Kann man mit Salzsäure und Natronlauge (= Natriumhydroxid-Lösung) Nudeln

kochen? Was muss gegebenenfalls beachtet werden? Begründen Sie ihre Antwort mit

einer Reaktionsgleichung.

Ja man kann. Allerdings muss man darauf achten, die gleichen Stoffmengen an HCl und NaOH einzusetzen, damit sich die Protonen und die Hydroxidionen neutralisieren. Dann erhält man eine Natriumchlorid-Lösung: HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

7. Ergänzen Sie:

Säure Korrespondierende Base (Formel und Name)

H 2 SO 4 HSO 4 –^ Hydrogensulfat

H 2 O OH–^ Hydroxid

HCO 3 –^ CO 3 2–^ Carbonat

HClO 4 ClO 4 –^ Perchlorat

H 2 PO 4 –^ HPO 4 2–^ Monohydrogenphosphat

Base Korrespondierende Säure (Formel und Name)

NH 3 NH 4 +^ Ammonium

H 2 O H 3 O+^ Oxonium

HCO 3 –^ H 2 CO 3 Kohlensäure

F–^ HF Fluorwasserstoff

H 2 PO 4 –^ H 3 PO 4 Phosphorsäure

8. Kann jeweils eine Verdrängungsreaktion stattfinden? Formulieren Sie gegebenenfalls

die Reaktionsgleichung:

a) Salpetersäure wird zu einem Hydrogensulfat gegeben

HNO 3 + HSO 4 –^ keine Reaktion; Schwefelsäure ist eine stärkere Säure als Salpetersäure

b) Salpetersäure wird zu Phosphorsäure gegeben

HNO 3 + H 3 PO 4 keine Reaktion; zwei Säuren

c) Salpetersäure wird zu Kaliumacetat gegeben

HNO 3 + KCH 3 COO KNO 3 + CH 3 COOH

d) Essigsäure wird zu Natriumphosphat gegeben.

CH 3 COOH + Na 3 PO 4 2 NaCH 3 COO + NaH 2 PO 4

9. Recherchieren Sie im Internet, auf welche Vorgänge im Körper oder in der Umwelt der

pH-Wert Einfluss hat. Drei Beispiele genügen!

Der Säureschutzmantel der Haut schütz vor Krankheitserregern. Unterschiedliche pH-Werte des Bodens lassen verschiedene Pflanzen gedeihen. Kalkhaltige Böden sind leicht basisch. Moorböden sind sauer. Ein stark saurer pH-Wert des Magens zerstört Krankheitserreger und hilft bei der Verdauung der Nahrung.

10. Zu einem Puffer aus Natriumdihydrogenphosphat und Natriummonohydrogen-

phosphat werden

a) Salzsäure

b) Natronlauge

gegeben. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen.

a) HPO 4 2–^ + HCl H 2 PO 4 –^ + Cl–

b) H 2 PO 4 –^ + NaOH HPO 4 2–^ + Na+^ + H 2 O

11. Gehen Sie für einen Ammoniumchlorid-Puffer genauso vor.

a) NH 3 + HCl NH 4 +^ + Cl–

b) NH 4 +^ + NaOH NH 3 + Na+^ + H 2 O

Schwefelige Säure

+I+IV-II H 2 SO 3

Schwefelwasserstoff

+I-II H 2 S

Kaliumperchlorat

+I+VII-II K Cl O 4

Sulfid

–II S2–

Fluorwasserstoff

+I – I HF

Magnesiumfluorid +II–I

MgF 2

2. Erstellen Sie für die Aufgaben a) bis l) die vollständigen Redoxreaktionen.

a) Oxidation von Eisen(II)-chlorid durch Kaliumdichromat in salzsaurer Lösung

Ox: Fe2+^ Fe3+^ + e–^ | × Red: Cr 2 O 7 2–^ + 6 e–^ + 14 H 3 O+^ 2 Cr3+^ + 21 H 2 O Redox: 6 Fe2+^ + Cr 2 O 7 2–^ + 14 H 3 O+^ 6 Fe3+^ + 2 Cr3+^ + 21 H 2 O

b) Reaktion von Eisen(III)-chlorid mit schwefeliger Säure

Ox: SO 3 2–^ + 3 H 2 O SO 4 2–^ + 2 e–^ + 2 H 3 O+ Red: Fe3+^ + e–^ Fe2+^ | × Redox: SO 3 2–^ + 3 H 2 O + 2 Fe3+^ SO 4 2–^ + 2 H 3 O+^ + 2 Fe2+

c) Natriumsulfit entfärbt in salzsaurer Lösung Kaliumpermanganat

Ox: SO 3 2–^ + 3 H 2 O SO 4 2–^ + 2 e–^ + 2 H 3 O+^ | × Red: MnO 4 –^ + 5 e–^ + 8 H 3 O+^ Mn2+^ + 12 H 2 O | × Redox: 5 SO 3 2–^ + 15 H 2 O+ 2 MnO 4 –^ + 16 H 3 O+^ 5 SO 4 2–^ + 10 H 3 O+^ + 2 Mn2+^ + 24 H 2 O gekürzt: 5 SO 3 2–^ + 2 MnO 4 –^ + 6 H 3 O+^ 5 SO 4 2–^ + 2 Mn2+^ + 9 H 2 O

d) Reaktion von Mangan(II)-chlorid mit Brom in Natronlauge

Ox: Mn2+^ + 4 OH–^ MnO 2 + 2 e–^ + 2 H 2 O Red: Br 2 + 2 e–^ 2 Br– Redox: Mn2+^ + 4 OH–^ + Br 2 MnO 2 + 2 H 2 O + 2 Br–

e) Reaktion von Ammoniumiodid mit Kaliumdichromat in salzsaurer Lösung

Ox: 2 I–^ I 2 + 2 e–^ | × Red: Cr 2 O 7 2–^ + 6 e–^ + 14 H 3 O+^ 2 Cr3+^ + 21 H 2 O Redox: 6 I–^ + Cr 2 O 7 2–^ + 14 H 3 O+^ 3 I 2 + 2 Cr3+^ + 21 H 2 O

f) Umsetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumpermanganat in Kalilauge

Ox: H 2 O 2 + 2 OH–^ O 2 + 2 e–^ + 2 H 2 O | × Red: MnO 4 –^ + 3 e–^ + 2 H 2 O MnO 2 + 4 OH–^ | × Redox: 3 H 2 O 2 + 6 OH–^ + 2 MnO 4 –^ + 4 H 2 O 3 O 2 + 6 H 2 O + 2 MnO 2 +8 OH– gekürzt: 3 H 2 O 2 + 2 MnO 4 –^ 3 O 2 + 2 H 2 O +2 MnO 2 + 2 OH–

g) Beim Vereinigen von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid entsteht Schwefel

Ox: H 2 S + 2 H 2 O S + 2 e–^ + 2 H 3 O+^ | × Red: SO 2 + 4 e–^ + 4 H 3 O+^ S + 6 H 2 O Redox: 2 H 2 S + 4 H 2 O + SO 2 + 4 H 3 O+^ 2 S + 4 H 3 O+^ + S + 6 H 2 O gekürzt: 2 H 2 S + SO 2 3 S + 2 H 2 O

h) Reaktion von Chrom(III)-chlorid mit Wasserstoffperoxid in Natronlauge

Ox: (^) Cr3+^ + 8 OH–^ CrO 4 2–^ + 3 e–^ + 4 H 2 O | × Red: H 2 O 2 +2 e–^ 2 OH–^ | × Redox: 2 Cr3+^ + 16 OH–^ + 3 H 2 O 2 2 CrO 4 2–^ + 8 H 2 O + 6 OH– gekürzt: 2 Cr3+^ + 10 OH–^ + 3 H 2 O 2 2 CrO 4 2–^ + 8 H 2 O

i) Umsetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumpermanganat in schwefelsaurer

Lösung

Ox: (^) H 2 O 2 + 2 H 2 O O 2 + 2 e–^ + 2 H 3 O+^ | × Red: MnO 4 –^ + 5 e–^ + 8 H 3 O+^ Mn2+^ + 12 H 2 O | × Redox: 5 H 2 O 2 + 10 H 2 O + 2 MnO 4 –^ + 16 H 3 O+^ 5 O 2 –^ + 10 H 3 O+^ + 2 Mn2+^ + 24 H 2 O gekürzt: 5 H 2 O 2 + 2 MnO 4 –^ +6 H 3 O+^ 5 O 2 +2 Mn2+^ + 14 H 2 O

j) Kupfer löst sich in konzentrierter Salpetersäure. Dabei entsteht u. a. Stickstoffmon-

oxid

Ox: Cu Cu2+^ + 2 e–^ | × Red: NO 3 –^ + 3 e–^ + 4 H 3 O+^ NO + 6 H 2 O | × Redox: 3 Cu + 2 NO 3 –^ + 8 H 3 O+^ 3 Cu2+^ + 2 NO + 12 H 2 O

k) Beim Versetzen von Mangan(II)-sulfat mit Kaliumpermanganat im ammoniakali-

schen Milieu bildet sich Braunstein

Ox: Mn2+^ + 4 OH–^ MnO 2 + 2 e–^ + 2 H 2 O | × Red: MnO 4 –^ + 3 e–^ + 2 H 2 O MnO 2 + 4 OH–^ | × Redox: (^) 3 Mn2+^ + 12 OH–^ + 2 MnO 4 –^ +4 H 2 O 3 MnO 2 + 6 H 2 O + 2 MnO 2 + 8 OH– gekürzt: 3 Mn2+^ + 4 OH–^ + 2 MnO 4 –^ 5 MnO 2 + 2 H 2 O

l) Chlor reagiert in alkalischer Lösung zu Hypochlorit und Chlorid

Ox: (^) Cl 2 + 4 OH–^ 2 ClO–^ + 2 e–^ + 2 H 2 O Red: Cl 2 + 2 e–^ 2 Cl– Redox: 2 Cl 2 + 4 OH–^ 2 ClO–^ + 2 H 2 O + 2 Cl–

3. Bei welchen der Aufgaben a) bis l) liegt eine Syn- oder Disproportionierung vor?

󠀂 Synproportionierung: g) und k)

󠀂 Disproportionierung: l)

4. Findet eine Reaktion statt? Prüfen Sie mithilfe der Spannungsreihe.

Ja Nein

󠀂 Antimon und Silber(I)-Ionen: ☐X ☐

󠀂 Silber(I)-Ionen und Iodid: ☐X ☐

󠀂 Fe2+^ und Hg2+: ☐X ☐

󠀂 Fe2+^ und Cu2+: ☐ ☐X

󠀂 Eisen wird in verdünnte Salzsäure gegeben: ☐X ☐

󠀂 Silber wird in verdünnte Salzsäure gegeben: ☐ ☐X

Aufgaben zu Kapitel 10

1. Wie verschieben sich die Gleichgewichte jeweils bei einer Erhöhung des Drucks bzw.

der Temperatur? Erstellen Sie dazu jeweils die Reaktionsgleichungen.

a) Distickstoffmonoxid und Wasserstoff reagieren exotherm zu Stickstoff und Wasser-

dampf.

N 2 O + H 2 ⇋ N 2 + H 2 O(g) + Energie

Druckerhöhung hat keinen Einfluss auf das GGW, da sich auf der Produkt- und Eduktseite gleich viele Gasteilchen befinden. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

b) Chlorwasserstoffgas zerfällt bei Energiezufuhr zu Wasserstoff und Chlor.

2 HCl + Energie ⇋ H 2 + Cl 2

Druckerhöhung hat keinen Einfluss auf das GGW. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite.

c) Atomarer Wasserstoff reagiert unter Energiefreisetzung zu Wasserstoff.

2 ⇋ H 2 + Energie

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

d) Ammoniak und Sauerstoff reagieren zu Stickstoffmonoxid und gasförmigem

Wasser. Bei der Reaktion wird Energie frei.

4 NH 3 + 5 O 2 ⇋ 4 NO + 6 H 2 O(g) + Energie

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

e) Kohlenstoffmonoxid reagiert exotherm mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid.

2 CO + O 2 ⇋ 2 CO 2 + Energie

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

f) Chlor reagiert in einer endothermen Reaktion zu atomarem Chlor.

Cl 2 + Energie ⇋ 2

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite.

g) Distickstoffmonoxid bildet mit Ammoniak Stickstoff und Wasserdampf. Es wird

Energie frei.

3 N 2 O + 2 NH 3 ⇋ 4 N 2 + 3 H 2 O(g) + Energie

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

h) Wie verschiebt sich das Gleichgewicht in g), wenn statt Wasserdampf flüssiges

Wasser entstehen würde?

3 N 2 O + 2 NH 3 ⇋ 4 N 2 + 3 H 2 O(l) + Energie

Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

i) Fluorwasserstoff wird in Wasserstoff und Fluor zerlegt. Für die Reaktion wird

Energie benötigt.

2 HF + Energie ⇋ H 2 + F 2

Druckerhöhung hat keinen Einfluss auf das GGW. Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite.

2. Beim Kalkbrennen wird Kalk zu gebranntem Kalk und Kohlenstoffdioxid zersetzt.

a) Erstellen Sie die Reaktionsgleichung.

CaCO3(s) + Energie ⇋ CaO(s) + CO2(g)

b) Welchen Einfluss hat Temperaturerhöhung?

Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite.

c) Wie muss der Druck verändert werden, damit mehr gebrannter Kalk entsteht?

Der Druck muss erniedrigt werden, da nur auf der Produktseite Gasteilchen stehen.

d) Überlegen Sie, welche Möglichkeiten es außerdem gibt, mehr gebrannten Kalk zu

erhalten.

Mehr Calciumcarbonat zugeben, Kohlenstoffdioxid entweichen lassen.

3. Schwefeltrioxid kann für die Herstellung von Schwefelsäure verwendet werden. Es

lässt sich aus Schwefeldioxid und Sauerstoff herstellen. Dabei wird Energie frei.

a) Wie kann man das Gleichgewicht durch Druck und Temperatur beeinflussen?

2 SO2(g)+ 1 O2(g) ⇋ 2 SO3(g) + Energie

Temperaturerhöhung verschiebt das GGW auf die Eduktseite. Temperaturerniedrigung verschiebt das GGW auf die Produktseite. Druckerhöhung verschiebt das GGW auf die Produktseite. Druckerniedrigung verschiebt das GGW auf die Eduktseite.

b) Welchen Einfluss hat die Zugabe eines Katalysators auf die Reaktion und auf das

Gleichgewicht?

Ein Katalysator beschleunigt die Reaktion. Er hat keinen Einfluss auf die Lage des GGW.