Übungsfragen zur Vorlesung "Anorganische Experimentalchemie"

Sommersemester 2018

1. Begründen Sie anhand der Protolysegleichungen für H2S, warum manche Metallsulfide im sauren, andere dagegen nur im neutralen
    oder sauren Milieu fällbar sind!

    Für Interessenten:

2. Begründen Sie anhand der LEWIS-Formel den Dipolcharakter des Schwefeldioxid-Moleküls! Welche Art der Bindung liegt vor?

3. Wie kann Schwefeldioxid in der Technik und im Labor hergestellt werden (je 1 Reaktionsgleichung angeben!)?

4. Nennen Sie 4 Eigenschaften von Schwefeldioxid!

5. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Reduktion folgender Verbindungen bzw. Ionen mit Hydrogensulfit im sauren Milieu!
     a) Iod
     b) Permanganat
     c) Dichromat
    Welchen Einfluß hat der pH-Wert auf das Reduktionsvermögen?

6. Warum reagiert eine wäßrige SO2-Lösung sauer (Gleichungen angeben!)?

7. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Bildung von Natriumhydrogensulfit und von Natriumsulfit aus SO2 und NaOH!

8. Formulieren Sie eine der drei mesomeren (LEWIS-)Grenzformeln für das Sulfit-Ion! Wie ist es gebaut? Warum sind alle Bindungen
    gleichlang?

9. Geben Sie die LEWIS-Formeln des Hydrogensulfit-Ion an!

10. Was sind Tautomere?

11. Nennen Sie zwei Verwendungsmöglichkeiten für Sulfite bzw. Schwefeldioxid!

12.  Die Rauchgasentschwefelung kann mit Hilfe des Calciumverfahrens durchgeführt werden. Geben Sie dafür die beiden
       Reaktionsgleichungen an!

13. Geben Sie die LEWIS-Formeln von Schwefeltrioxid, Schwefelsäure und Dischwefelsäure an!

14. Beschreiben Sie das Kontakt-Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure (Reaktionsgleichungen, Begründung der gewählten
      Reaktionsbedingungen, Anwendung der Prinzipien von Le Chatelier)!

15. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Herstellung von Nitriersäure!

16. Formulieren Sie die Gleichungen für folgende chemische Vorgänge:
      a) Magnesium + verdünnte Schwefelsäure
      b) Silber + konzentrierte Schwefelsäure!

17. Wie werden Sulfationen nachgewiesen?

18. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
      a) für die Disproportionierung von Thiosulfat mit verdünnter Säure (Disproportionierung)
      b) für das Auflösen von Silbromid mit Thiosulfat
      c) für die Reduktion von Iod mit Thiosulfat
      d) für die Reduktion von Chlor mit Thiosulfat

      Für Interessenten

19. Geben Sie die LEWIS-Formeln für Tetrathionat und Peroxodisulfat an!

20. Wie wird Peroxodisulfat in der Technik gewonnen?

21. Wie kommt Stickstoff in der Natur vor?

22. Wie kann Stickstoff im Labor dargestellt werden (Gleichungen angeben; 3 Möglichkeiten)!

23. Welche Eigenschaften hat Ammoniak?

24. Geben Sie die LEWIS-Formeln für folgende Verbindungen bzw. Ionen an:
      Ammoniak, Ammonium-Ion, Amid-Ion, Imid-Ion, Nitrid-Ion!

25. Beschreiben Sie das HABER-BOSCH-Verfahren (Reaktionsgleichung, Begründung der gewählten Reaktionsbedingungen: Katalysator,
      Temperatur, Druck)!

26. Ammoniumchlorid wird mit Natronlauge versetzt. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung!

27. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Bildung und den Zerfall von Ammoniumchlorid!

28. Berechnen Sie den pH-Wert einer 0,5 M Ammoniak-Lösung (pKB = 4,75)!

29. Woraus wird Ammoniumnitrat hergestellt (Gleichung angeben!)? Warum ist es als Düngemittel nur im Gemisch mit anderen Stoffen
      geeignet?

30. Was ist Kalkammonsalpeter?
      Wie wird Ammonsulfat hergestellt? (Gleichung angeben)

31. Warum kann Ammoniumhydrogencarbonat als Treibmittel (Backpulver) verwendet werden (Gleichung angeben!)?
      Beschreiben Sie die Herstellung von Harnstoff und seine Hydrolyse im Boden!

32. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die photometrische Kupfer-Bestimmung mit Ammoniak!

33. Nennen Sie die Elemente der ersten bis achten Hauptgruppe!

34. Geben Sie die Reaktionsgleichungen an
       a) für den explosionsartigen Zerfall von Hydrazin in der Wärme und
       b) für die Reduktion von Silber-Ionen mit Hydrazin!

35. Begründen Sie anhand von LEWIS-Formeln die Neigung von Schwermetallaziden explosionsartig zu zerfallen!
       Geben Sie eine entsprechende Reaktionsgleichung als Beispiel an!

36. Formlieren Sie die Gleichung für die Darstellung von Lachgas aus Ammoniumnitrat!

37. Beschreiben Sie den Bau des NO2-Moleküls anhand von zwei LEWIS-Formeln!
      Warum ist es isoelektronisch mit Kohlendioxid?

38. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
      a) für die Bildung von NO bei hohen Temperaturen, z. B. im Ottomotor
      b) für die katalytische Oxidation von Ammoniak (OSTWALD-Verfahren)
      c) für den Nachweis von NO mit Eisen(II)-sulfat-Lösung

39. Nennen Sie zwei Hauptschadstoffe, die bei der unvollständigen Verbrennung bzw. bei hohen Temperaturen
      im Ottomotor entstehen ! Geben Sie 4 Gleichungen an, die ihre Beseitigung durch Oxidation an einem Edelmetallktalysator beschreiben!
      Warum wird dem Katalysator eine Sonde zur Steuerung der Luftzufuhr vorgeschaltet?

40. Wie erfolgt die NOx-Entfernung im Rauchgas und im Abgas eines Dieselmotors?

41. Wie stellt man NO im Labor her?

42. Begründen Sie anhand von LEWIS-Formeln, waum das NO2-Molekül dimerisiert?

43. Ein Standzylinder mit NO und ein Standzylinder mit O2 (der außerdem etwas Wasser enthält), werden zusammengeführt.
      Anschließend werden einige Tropfen Methylrot zugegeben. Erklären Sie die Farb- und Druckeffekte (zwei Gleichungen )!

44. Salpetrige Säure existiert nur im stark verdünnten Zustand und in der Kälte. Sie disproportioniert zu Salpetersäure und Stickstoff-
      monoxid. Geben Sie dafür die entsprechende Gleichung an!

45. Geben Sie die LEWIS-Formeln für die salpetrige Säure an!

46. Nitrit-Ionen sind redoxamphoter. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
      a) für die Oxidation von Iodid mit Nitrit (Braun-Färbung)
      b) für die Reduktion von Permanganat mit Nitrit (Entfärbung)

47. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
      a) für das Auflösen von Zink in verdünnter Salpetersäure
      b) für das Auflösen von Silber in konzentrierter Salpetersäure

48. Was ist Nitritpökelsalz? Wozu dient es?

      Für Interessenten

49. Wie kann man Nitrit vernichten?

50. Wie kann man Nitrit-Ionen nachweisen?

51. Was ist Scheidewasser und was ist Königswasser? Wozu werden diese Lösungen verwendet?
      Formulieren Sie zwei Reaktionsgleichungen, aus denen die Wirkung von Königswasser hervorgeht!

52. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
      a) für den thermischen Zerfall von Kaliumnitrat (eine Gleichung)
      b) für den Nachweis von NO3- mit der Ringprobe (zwei Gleichungen)

53. Woraus besteht Schwarzpulver?

54. Welche allotropen Modifikationen des Phosphors gibt es? Ordnen Sie diese nach der thermodynamischen Stabilität!
       Beschreiben Sie die Struktur des weißen Phosphors! Inwiefern unterscheidet er sich strukturell von den anderen Modifikationen.
       In welcher Eigenschaft spiegelt sich diese Besonderheit wider?

55. Vergleichen Sie die Siedetemperaturen, das Reduktionsvermögen und den basischen Charakter von Ammoniak und Monophosphan
      und begründen Sie die Unterschiede!

56. Wie können PCl3, PCl5 und POCl3 dargestellt werden (Reaktionsgleichungen!)?

57. Phosphorpentachlorid existiert in verschiedenen Bindungsisomeren. Geben Sie die Strukturen a) im festen und b) im gasförmigen
      Zustand an!

58. Wie entsteht Phosphor(III)-oxid und wie entsteht Phosphor(V)-oxid (Gleichungen angeben!)? Skizzieren Sie die Strukturen beider Oxide!

59. Formulieren Sie die LEWIS-Formeln von Phosphorsäure, Phosphonsäure und Phosphinsäure! Welche Salze bilden sie?

60. Wofür kann P4O10 verwendet werden? Geben Sie eine Gleichung an, die eine entsprechende Reaktion beschreibt!

61. Wie kann Phosphorsäure hergestellt werden? (2 Aufschlüsse)

62. Was versteht man unter primären, sekundären bzw. tertiären Phosphaten? Vergleichen Sie die Löslichkeit und den Säure/Base-
      Charakter dieser Salze!

63. Berechnen Sie die pH-Werte folgender Lösungen, wenn die Stoffmengenkonzentration 0,1 mol/l beträgt
      a) Phosphorsäure
      b) Natriumdihydrogenphosphat
      c) Dinatriumhydrogenphosphat
      d) Natriumphosphat
      pKS1 = 2; pKS2 = 7; pKS3 = 12.

64. Nennen Sie zwei Reaktionen für den Nachweis von Phosphat-Ionen!

65. Was ist Superphosphat und was ist Doppelsuperphosphat? Wie werden diese Düngemittel hergestellt (Gleichungen angeben!)?

66. Was sind die Hauptbestandteile des Mischdüngers "Nitrophoska"?

67. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Bildung von Diphosphorsäure, Triphosphorsäure und Trimetaphosphorsäure!

68. Warum ist die Verwendung von Phosphaten in Waschmitteln aus ökologischer Sicht bedenklich?

69. Geben Sie die Strukturformel von ATP an! Welche herausragende Bedeutung besitzt es im Stoffwechsel?

70. Beschreiben Sie die Marsh'sche Probe anhand von zwei Reaktionsgleichungen! Wie kann man einen As-Spiegel von einem
      Sb-Spiegel unterscheiden (Gleichung angeben!)?

71. Welche Tendenz gibt es innerhalb der V. Hauptgruppe hinsichtlich der Stabilität der Oxidationsstufe +III? Welche Eigenschaft von
       Bi(V)-Verbindungen hat das zur Folge?

72.  Beim Verdünnen einer BiCl3-Lösung fällt ein weißer Niederschlag aus. Bei Säurezusatz löst er sich wieder auf. Erklären Sie diese
       Beobachtungen mit Hilfe der Reaktionsgleichung !

73. Beschreiben Sie die Struktur und die Bindungsverhältnisse im Diamant und im Graphit (Zahl der Bindungen, Bindungslängen
      und -winkel im Vergleich, Hybridisierung, Art der Bindung)! Welche Eigenschaften und Anwendungen ergeben sich daraus?

74. Beschreiben Sie die Struktur von C60!

75. Welche Gruppen von Carbiden gibt es? Nennen Sie je eine Verbindung als Beispiel (Name und Formel)!

76. Wie wird SiC hergestellt (Gleichung angeben!)? Nennen Sie zwei Verwendungsmöglichkeiten!

77. Wie kann CaC2 hergestellt werden (Gleichung angeben!)? Wofür wird es verwendet (2 Reaktionsgleichungen angeben!)?

78. Nennen Sie Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten für CCl4 und CS2!

79. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Darstellung von CO im Labor!

80. Was versteht man unter dem Boudouard-Gleichgewicht? Wie wirken sich Temperatur und Druck auf die Lage des Gleichgewichts aus?
      Begründen Sie den Einfluss!

81. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Herstellung von Wassergas (Synthesegas)!

82. Geben Sie zwei Reaktionen an, bei denen CO2 in der Technik entsteht!

83. Geben Sie die LEWIS-Formel von CO an! Warum wird nahezu kein Dipolmoment gemessen? Womit ist es isolektronisch?

84. Nennen Sie vier Eigenschaften von Kohlenmonoxid! Worauf beruht beruht die hohe Toxizität? Welche Gegenmaßnahmen sind
      bei CO-Vergiftungen notwendig?

      Für Interessenten:

85. Welche Eigenschaften besitzt Kohlenstoffdioxid?

86. Wie kann Kohlenstoffdioxid im Labor hergestellt und nachgewiesen werden?

87. Was passiert beim Einleiten von CO2 in Wasser?

88. Was verstehen Sie unter dem Kalkgleichgewicht?

89. Welche Eigenschaften besitzen Carbonate und Hydrogencarbonate (Löslichkeiten, S.-B.-Verhalten, thermisches Verhalten)?

90. Was versteht man unter dem natürlichen und dem anthropogenen Treibhauseffekt? Wie kommen sie zustande und was sind/können die
      Folgen sein?

91. Was sind typische Metalleigenschaften?

92. Erklären Sie das Bändermodell!

93. Wodurch unterscheiden sich die Bandstrukturen von Metallen, Halbmetallen und Isolatoren?

94. Was sind Eigenhalbleiter, n-Halbleiter und p-Halbleiter? Welche Auswirkungen hat die jeweilige Dotierung auf die Bandstruktur?

95. Beschreiben Sie die drei wichtigsten Metallstrukturen!

96. Wie kommt Silicium in der Natur vor?

97. Nennen Sie die Eigenschaften von α-Silicium!

98. Erläutern Sie die Schritte zur Herstellung von hochreinem einkristallinen Halbleiter-Silicium (3 Reaktionsgleichungen)!

99. Welche Eigenschaften besitzen Silane?

100. Warum ist Silicium(IV)-chlorid hydrolyseempfindlich und Kohlenstofftetraclorid nicht?

101. Erläutern Sie die Struktur von Quarz!

102. Wie erhält man technisch hochreine Quarzkristalle?

103. Welche physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzt Quarz (2 Reaktionsgleichungen)?

104. Welche Eigenschaften besitzt Quarzglas?

105. Was ist Wasserglas und wie erhält man aus Wasserglas Kieselgel?

106. Welche Eigenschaften besitzen Kieselgele?

107. Was ist Blaugel?

108. Nennen Sie die Grundtypen der Silicatstrukturen!

109. Was sind Feldspäte?

110. Beschreiben Sie die Struktur von Zeolith A! Wofür wird es verwendet?

111. Was sind Gläser?

112. Wie wird hochreines Germanium aus Germanit hergestellt?

113. Welche Materialien werden für die Herstellung von Lichtwellenleitern (Glasfaserkabel) verwendet?

114. Was ist Weißblech?

115. Welche Eigenschaften besitzen graues und weißes Zinn?

116. Vergleichen Sie die Eigenschaften der Chloride SnCl2/PbCl2 und SnCl4/PbCl4!

117. Warum reagiert SnCl2 mit Cl- zu SnCl3-?

118. Warum ist Sn(OH)2 amphoter?

119.Wie erhält man in der Technik Blei aus Bleiglanz?

120. Warum ist die Verwendung von Blei für Trinkwasserleitungen ungeeignet (zwei Reaktionsgleichungen)?

121. Stellen Sie vollständige Reaktionsgleichungen für die folgenden chemischen Reaktionen auf:
        a) Blei(IV)-oxid mit konz. Salzsäure
        b) Blei(II)-oxid mit Essigsäure
        c) Pb mit Salpetersäure

122.Vergleichen Sie die Eigenschaften der Oxide von Zinn und Blei!

123. Bei der Herstellung eines Bleiakkumulators wird am Pluspol Blei(II)-oxid zu Blei(IV)-oxid oxidiert, während am Minuspol
        Blei(II)-oxid zu elementarem Blei reduziert wird.
        Formulieren Sie die Teilgleichungen der beiden Prozesse!

124. Welche Reaktionen laufen an den Polen eines Bleiakkumulators beim Entladen ab?

125. Warum sind Indium(I)-salze Reduktionsmittel und Thallium(III)-salze Oxidationsmittel?

126. Die Orthoborsäure ist eine schwache Akzeptor-Säure. Erklären Sie diesen Sachverhalt mit einer Reaktionsgleichung.

127. Wie lässt sich die schwache Borsäure titrieren (Reaktionsgleichung)?

128. Wie werden Borate und Borsäuren nachgewiesen?

129. Beschreiben Sie die Struktur von Natriumperborat. Wie wirkt es beim Waschen?

130. Wie erhält man Bortrifluorid?

131. Warum ist Bortrifluorid eine Lewissäure?

132. Beschreiben Sie die Bindungen im Diboran!

133. Wie wird Natriumtetrahydridoborat hergestellt?

134. Beschreiben Sie die Struktur von α-rhomboedrischen Bor und welche Eigenschaften besitzt es?

135. Welche Eigenschaften besitzt Aluminiumhydroxid?

136. Was verstehen Sie unter Thermitschweißen?

137. Beschreiben Sie die Struktur von Korund. Welche Eigenschaften hat es?

138. Was sind Alaune?

139. Erklären Sie die saure Wirkung von Aluminiumsalzen!

140. Beschreiben Sie einen Nachweis für Aluminiumionen!

141. Erläutern Sie die Strukturen von wasserfreiem Aluminiumchlorid im Festkörper und in der Gasphase
        in Abhängigkeit von der Temperatur.

142. Welche Eigenschaften besitzt wasserfreies Aluminiumchlorid?

143. Beschreiben Sie die Herstellung von Aluminium (Bayer-Verfahren und Schmelzflusselektrolyse)!

144. Welche Eigenschaften besitzt Aluminium? Was wird durch das Eloxal-Verfahren erreicht?

145. Was ist ITO und welche Eigenschaften besitzt es?

146. Wie erhält man Magnesiumhydroxid? Welche Eigenschaften besitzt es (Löslichkeit in Wasser, Reaktion mit Säuren und
        Basen)?

147. Wie wird Calciumhydroxid hergestellt und welche Eigenschaften besitzt es?

148. Was ist Ätzkalk bzw. gebrannter Kalk und wie erhält man ihn?

149. Was ist Luftmörtel (Kalkmörtel) und welche Stoffe werden zu seiner Herstellung benötigt?

150. Wie bindet Luftmörtel ab?

151. Nennen Sie die Hauptbestandteile von Portlandzement und wie bindet Zementmörtel ab?

152. Warum kann CaCl2 als Trockenmittel und sein Hexahydrat für die Enteisung von Straßen bei sehr tiefen Temperaturen
        verwendet werden?

153. Wie erhält man gebrannten Gips?

154. Wie wird Bariumhydroxid technisch hergestellt?

155. Welche Eigenschaften besitzen die Alkalimetalle?

156. Welche Eigenschaften besitzt Lithium?

157. Wie lautet die Zellreaktion in einer Lithium-Cobaltdioxid-Zelle?

158. Nach welchem Prozess wird technisch Natrium gewonnen?

159. Wie reagieren folgende Alkalimetalloxide mit Wasser: Li2O, Na2O2, KO2?

160. Wie wird technisch Soda gewonnen?