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Muster zur Abiturprüfung Chemie (Grundkurs) vom Jahr 2005 des Bundeslandes Sachsen-Anhalt.
Art: Prüfungen
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SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 CHEMIE (GRUNDKURS)
1 Silberraffination – ein elektrochemisches Verfahren
1.1 Silber, als ein Element der ersten Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, ist ein wertvolles Edelmetall. Begründen Sie drei Eigenschaften des Metalls Silber. Beschreiben Sie unter Zuhilfenahme des Textmaterials „Nanosilber schützt nachhaltig vor Bakterien“ drei Einsatzmöglichkeiten.
1.2 In der Natur kommt Silber nur in geringen Mengen gediegen vor. In gebundenem Zustand kommt es in Form von Silbererzen oder silberhaltigen Erzen vor. Diese werden in Rohsilber umgewandelt, welches anschließend nach dem MÖBIUS- Verfahren gereinigt wird. Das Rohsilber wird dazu in 1 cm starke Platten gegossen und in salpetersaure Silbernitrat-Lösung gehängt. Als zweite Elektrode dient ein dünnes Blech aus rostfreiem Stahl. Bei der Elektrolyse wird an der Kathode das Silber abgeschieden, die Verunreinigungen an Kupfer und Blei gehen in Lösung, andere Verunreinigungen und Gold sammeln sich als Anodenschlamm. Entwickeln Sie eine beschriftete Skizze zu dem beschriebenen Reinigungsverfahren. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die an Anode und Kathode ablaufenden Reaktionen und begründen Sie, dass eine Reinigung des Rohsilbers auf diesem Wege möglich ist. Berechnen Sie die Masse an Silber, die bei der Silberraffination in einer Stunde und bei einer Stromstärke I = 3 A aus einer Silbernitrat-Lösung abgeschieden werden kann.
2 Haushaltsreiniger
2.1 Ein Fensterputzmittel besteht aus ca. 50 % Wasser, 40 % Propanol, Ammoniak und Tensiden. Es soll Staub, Fettschmutz, Fliegendreck usw. beseitigen. Geben Sie die Eigenschaften von drei Bestandteilen des Fensterputzmittels an, auf denen die Reinigungswirkung basiert. Stellen Sie den Zusammenhang zwischen den genannten Eigenschaften und dem Bau dieser Stoffe dar. In den Anwendungshinweisen eines Fensterputzmittels steht: „Vorsicht, sollte nicht in die Augen gelangen, ansonsten ist mit viel Wasser nachzuspülen“. Begründen Sie diese Anweisungen.
2.2 Ethansäure (Essigsäure) ist häufig in Haushaltsreinigern enthalten und gilt als umweltfreundliche Alternative zu vielen anorganischen Säuren. Nennen Sie weitere Verwendungsmöglichkeiten für Ethansäure. Begründen Sie einen Aspekt ihrer Umweltverträglichkeit mithilfe einer möglichen Herstellungsart. Entwickeln Sie auch für den biochemischen Abbau mit Luftsauerstoff eine mögliche Reaktionsgleichung. Vergleichen Sie die Ethansäure mit der ebenfalls in Reinigungsmitteln verwendeten Methansäure hinsichtlich ihrer Wirkung als Säure unter Einbeziehung von Strukturbetrachtungen.
SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 CHEMIE (GRUNDKURS)
1 Kettenförmige Kohlenwasserstoffe
1.1 Zwischen den physikalischen und chemischen Eigenschaften verwandter Verbindungen und ihrem Bau (Art, Anordnung, Zusammenhalt der Teilchen) besteht ein enger Zusammenhang. Geben Sie für die in Tabelle 2.1 „Siedetemperaturen von Kohlenwasserstoffen“ aufge- führten Verbindungen die Strukturformeln an.
1.2 Vergleichen Sie einerseits die Siedetemperaturen der Stoffe mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen und andererseits die Siedetemperaturen der aufgeführten n-Alkane. Erklären Sie die erkennbaren Unterschiede in beiden Vergleichen.
Kohlenwasserstoff (^) Siedetemperatur ϑ S in °C
n-Butan - 0,
2,2-Dimethylbutan 49,
2,2-Dimethylpropan 9,
n-Hexan 68,
2-Methylbutan 27,
2-Methylpentan 63,
2-Methylpropan - 11,
n-Pentan 36,
Tab. 2.1: Siedetemperaturen von Kohlenwasserstoffen
1.3 Unter geeigneten Reaktionsbedingungen reagiert Propen mit Brom.
Erläutern Sie unter Einbeziehung der chemischen Zeichensprache und mithilfe von Strukturformeln einen Reaktionsmechanismus, der zur Bildung eines möglichen Pro- duktes bei der genannten Reaktion führt. Benennen Sie das Produkt und den Reaktionsmechanismus. Ordnen Sie Reaktionsbedingungen zu, die diesen Mechanis- mus begünstigen.
2 Kettenförmige Kohlenwasserstoffe mit funktionellen Gruppen
2.1 Bei drei klaren Flüssigkeiten A, B und C handele es sich um Ethanol, Ethansäure und Ethanal. Erstellen Sie einen begründeten Plan zur Identifizierung der drei Stoffe, wenn dafür nur Universalindikator und Schwefelsäure zur Verfügung stehen. Geben Sie zwei Reaktionsgleichungen an.
SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 CHEMIE (GRUNDKURS)
2.2 Experiment
Stellen Sie zuerst das Nachweismittel ammoniakalische Silbernitrat-Lösung frisch her. Versetzen Sie dazu Silbernitrat-Lösung mit verdünnter Ammoniak-Lösung bis sich die Trübung wieder auflöst. Teilen Sie diese Lösung auf zwei Reagenzgläser auf. a) Versetzen Sie nacheinander kleine Stoffproben Ethanol, Butanol und Methansäure jeweils mit Wasser und anschließend mit Universalindikator-Lösung. b) Erhitzen Sie eine Rolle aus Kupferdrahtnetz so, dass sich an der Luft eine schwarze Oberfläche bildet und tauchen Sie diese heiß in einen Erlenmeyerkolben mit Ethanol. Wiederholen Sie diesen Vorgang unter Einhaltung der Sicherheits- bestimmungen einige Male. Vermischen Sie das so behandelte Ethanol zu gleichen Teilen mit ammoniakalischer Silbernitrat-Lösung. Schütteln Sie kurz und geben Sie das Reagenzglas in ein heißes Wasserbad (Hinweis: im Wasserbad nicht mehr schütteln). c) Erhitzen Sie eine Rolle aus Kupferdrahtnetz so, dass sich an der Luft eine schwarze Oberfläche bildet und tauchen Sie diese heiß in einen Erlenmeyerkolben mit Methansäure. Wiederholen Sie diesen Vorgang unter Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen einige Male. d) Vermischen Sie Methansäure zu gleichen Teilen mit ammoniakalischer Silbernitrat- Lösung. Schütteln Sie kurz und geben Sie das Reaganzglas in ein heißes Wasserbad (Hinweis: im Wasserbad nicht mehr schütteln). Erklären Sie unter Berücksichtigung der Beobachtungen die ablaufenden Reaktionen und formulieren Sie mögliche Reaktionsgleichungen. Gehen Sie für die Reaktionen mit ammoniakalischer Silbernitrat-Lösung vereinfachend von Silber- Ionen in alkalischer Lösung aus. Begründen Sie mithilfe von Betrachtungen zur Struktur das Reaktionsverhalten der Methansäure gegenüber wässriger Universalindikator-Lösung und gegenüber Silber-Ionen.
2.3 Erläutern Sie ausführlich das Wesen einer Säure-Base-Reaktion am zutreffenden Beispiel aus Aufgabe 2.2 a).
3 Ringförmige Kohlenwasserstoffe
3.1 Erläutern Sie den Bau des Benzolmoleküls.
3.2 Der pH-Wert einer Benzolcarbonsäure-Lösung (Benzoesäure) der Konzentration c = 0,01 mol/L wurde experimentell mit pH = 3,1 bestimmt. Berechnen Sie aus diesen Angaben die Säurekonstante unter der Annahme, dass die Benzoesäure eine schwache Säure ist.
SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 CHEMIE (GRUNDKURS)
2.2 Halogene lösen sich gut in Benzin. Eine Benzin-Chlor-Lösung ist gelbgrün, eine Benzin-Brom-Lösung rotbraun und eine Benzin-Iod-Lösung violett gefärbt. Begründen Sie die gute Löslichkeit von Chlor, Brom und Iod im Lösungsmittel Benzin. In einem Praktikum wurde in einer Versuchsreihe jeweils eine wässrige Halogenid- Lösung (V = 2 mL) mit einer wässrigen Lösung eines Halogens (V = 1 mL) versetzt und anschließend mit Benzin (V = 1 mL) geschüttelt. Bei der Verwendung von Kaliumbromid-Lösung und Chlorwasser färbte sich die Benzinschicht rotbraun. Erklären Sie die beschriebene Beobachtung unter Einbeziehung der chemischen Zeichensprache. Entscheiden Sie in den folgenden Fällen begründet, welche Farbe die Benzinschicht aufweist, wenn unter den beschriebenen Versuchsbedingungen a) Kaliumiodid mit Chlorwasser und b) Kaliumchlorid mit Bromwasser zum Einsatz kommen.
2.3 Chlor wirkt in Gegenwart von Wasser bleichend. Bei der Reaktion dieser beiden Stoffe bilden sich Chlorwasserstoffsäure und hypochlorige Säure (HClO). Diese zerfällt in Sauerstoff und Chlorwasserstoffsäure. Der entstehende Sauerstoff oxidiert die Farb- stoffe. Geben Sie Gleichungen für die beiden Reaktionen bis zur Bildung von Sauerstoff an. Ordnen Sie die erste Reaktion begründet zwei verschiedenen Reaktionsarten zu.
3 Organische Chlorverbindungen
Organische Chlorverbindungen kommen in großer Anzahl und einige in erheblichen Mengen vor. So werden zum Beispiel von Meeresalgen etwa 5 Millionen Tonnen Monochlormethan pro Jahr gebildet und zum Teil in die Atmosphäre abgegeben. Beschreiben Sie die Molekülstruktur des Monochlormethans im Vergleich zu der des Methans und der des Tetrachlormethans mithilfe des Elektronenpaarabstoßungs- modells.
