Fragenkatalog für die 10. Klasse des sprachlichen Zweiges in ChemieAlle Fragen beziehen sich auf das Grundwissen

Die angegeben Karten hinter dem Thema der Frage bezeichnen nur den Schwerpunkt der Frage. Im 2. Teil des Tests kann auch auf die nicht angegeben Karten Bezug genommen werden! Die Aufgaben können in leicht abgewandelter Form im Test eingesetzt werden.

Frage 1: Elektronegativität – Karte 24

Definiere den Begriff Elektronegativität!

Antwort: Eigenschaft der Atome, Bindungselektronen anzuziehen

Frage 2: Intermolekulare Wechselwirkungen – Karte 25

Bei folgenden zwei Stoffen handelt es sich um ein Gas und eine Flüssigkeit. Ordne den Stoffen jeweils den richtigen Aggregatzustand zu und begründe deine Zuordnung!

a) Tetrachlorkohlenstoff CCl4 b) Methan CH4

Antwort: bei beiden polare Atombindungen in unpolaren Molekülen, weil jeweils ein symmetrischer Bau vorliegt, aber: CCl4 : Flüssigkeit, weil stärkere Van der Waals Kräfte, wegen größerer Kontaktfläche und Molekülmasse, entsprechend CH4 gasförmig

Frage 3: Intermolekulare Wechselwirkungen – Karte 25

Eine wichtige Eigenschaft von Flüssigkeiten ist ihre Fließeigenschaft. Ein Maß hierfür stellt die Viskosität , auch Zähigkeit genannt, dar. In Flüssigkeiten basiert die Viskosität darauf, dass ein Molekül, welches sich in der Flüssigkeit bewegt, den Anziehungskräften seiner Nachbarn entfliehen muss. Dazu braucht es einen Mindestbetrag an Energie. Die folgende Tabelle zeigt die Viskositäten von ausgewählten Alkanen bei 25°C.

Verbindung Viskosität η in g/m*sPentan 0,224Hexan 0,320Heptan 0,410Oktan 0,538Nonan 0,711Dekan 0,920

a) Zeichne mit Hilfe der angegebenen Daten ein geeignetes Diagramm und achte auf eine sinnvolle Beschriftung der Achsen.

Antwort:

b) Begründe die unterschiedlichen Viskositätswerte bei den angegebenen Alkanen.

Antwort:→ Zunahme der Viskosität innerhalb der homologen Reihe der Alkane

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

4 6 8 10

Viskosität η in g/m*s

Anzahl derC-Atome im n-Alkan

Grund: zunehmender Kettenlänge → mehr Elektronen im Molekül → höhere vdW-Kräfte → Moleküle gleiten schwerer aneinander vorbei

c) Wie müsste sich die Viskosität der oben angegebenen Alkane bei einer Temperatur von 35°C verändern? Begründe kurz deine Vermutung.

Antwort:→ höhere Temperatur → schnellere Teilchenbewegung →zwischenmolekulare Kräfte(hier vdW-Kräfte) weniger wirksam → Viskosität niedriger („dünnflüssiger“)

Frage 4: Löslichkeit organischer Verbindungen - Karte 25

Folgende Bilder zeigen Flüssigkeiten auf Teilchenebene. Nun werden diese Flüssigkeiten jeweils mit Octan in ein Gefäß gegeben. Stelle die Zusammensetzung des Gefäßinhalts in den großen Bildern auf Teilchenebene dar. Benutze ein passendes Symbol für Octan.

Wasser Sonnenblumenöl Pentan

Erkläre deine Zeichnungen mit Fachbegriffen!

Antwort: Passendes Symbol: z.B. Viereck → Hinweis auf Wechselwirkungen

Zeichnungen: Wasser und Octan: Octanmoleküle schwimmen auf dem Wasser → zwei Phasen, keine LösungÖl/Pentan und Octan: In beiden Fällen entsteht eine homogene Lösung, d.h. Öl bzw. Pentanmoleküle und Octanmoleküle sind gleichmäßig verteilt.

Erklärung: Das Wassermolekül ist polar → Wasser ist ein lipophober Stoff → keine Lösung mit dem unpolaren Octan (→ hydrophob) möglichPentanmoleküle und Ölmoleküle sind unpolar (→ lipophil) → somit Bildung einer homogenen Lösung „Gleiches löst sich in Gleichem“

Zugabe von Octan Zugabe von Octan Zugabe von Octan

Frage 5: Eigenschaften von Wasser, Wasser als Lösungsmitte - Karte 251. Eigenschaften von Wasser: Richtig/falsch? Gib an, ob die Sätze richtig oder falsch sind. Markiere und verbessere Falsches.

1. Im obigen rechten Bild sieht man Wasser bei einer Temperatur von ca. 4°.

2. Dass Schlittschuhläufer im Winter auf Eis laufen können, hängt mit der Oberflächenspannung des Wassers zusammen.

3. 10 Liter Wasser haben die geringste Masse bei 4°C.

4. Die gepunkteten Linien oben im Bild symbolisieren Elektronenpaarbindungen.

Antwort:1. Richtig, Wasser mit der höchsten Dichte2. Falsch, dass Schlittschuhläufer im Winter auf Eis laufen können, hängt mit der Dichteanomalie des Wassers zusammen.3. Falsch, z.B. die größte Masse bei 4°C.4. Falsch, symbolisieren Wasserstoffbrückenbindungen.

2. Lösen von Salzen in Wasser. Die folgende Graphik zeigt den Vorgang der Lösung eines Salzes in Wasser aus energetischer Sicht.

a) Gib an, um welche Energie es bei den durch die Pfeile symbolisierten Energien handelt und ob sich insgesamt um einen endo- oder exothermen Lösungsvorgang handelt.

b) Finde ein Beispiel der Lösung eines Salzes in Wasser, das zum angegebene Diagramm passt.

c) Gips löst sich kaum in Wasser. Erkläre diese Beobachtung mit Fachbegriffen.

Antwort: a) Insgesamt: Endothermer Vorgang = Energie wird der Umgebung entzogenfein gestrichelt: Gitterenergie gestrichelt mit Punkten: HydratisierungsenergieFett gestrichelt: Lösungsenergie → Endotherm

b) z.B. Ammoniumchlorid in Wasser.

c) Gips ist ein schwerlösliches Salz. D.h. die aufzuwendende Gitterenergie ist sehr viel größer als die Hydratisierungsenergie. Das Salz ist schwerlöslich, da nicht genügend Energie aus der Umgebung aufgenommen werden kann.

Energie

Frage 6: Säuren und Basen – Karte 26

Prüfe folgende Aussagen auf ihre Richtigkeit. Gib an, ob die Aussage richtig oder falsch ist. Stelle die falschen Aussagen richtig!

Nr. Aussage R F1 Salzsäure ist eine saure Lösung, Wasserstoffchlorid ist eine Säure.

2 Saure Lösungen enthalten nur Hydroxidionen.

3 Das Chlorid-Ion kann als Base reagieren.

4 Lauge ist ein anderes Wort für Base.

Antwort:

Nr. Aussage R F1 Salzsäure ist eine saure Lösung, Wasserstoffchlorid ist eine Säure. +

2 Saure Lösungen enthalten nur Hydroxidionen. +Saure Lösungen enthalten mehr Oxoniumionen als Hydroxidionen

3 Das Chlorid-Ion kann als Base reagieren. +

4 Lauge ist ein anderes Wort für Base. +Eine Lauge ist eine basische Lösung und enthält mehr Hydroxidionen als Oxoniumionen. Eine Base ist ein Protonenakzeptor.

Frage 7: Neutralisation – Karte 29

Bei der Neutralisation von Phosphorsäure mit Calciumhydroxid entsteht Calciumphosphat, das als schwerlöslicher Feststoff am Boden des Gefäßes ausfällt und das man z.B. als Düngemittel verwenden kann.Stelle die Reaktionsgleichung für die Neutralisation auf.

Antwort: 3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 Ca3(PO4)2 + 6 H2O

Frage 8: pH-Wert – Karte 31

Unser Magen produziert die Magensäure als Verdauungssaft und zur Abwehr von Bakterien. Die Magensäure ist mit Salzsäure identisch. Man sagt, der Magensaft hat einen pH-Wert von 1.

a) Wie groß ist die H3O+-Ionenkonzentration des Magensaftes, wenn der pH-Wert = 1 ist.

Antwort: c (H3O+) = 0,1 mol/L

b) Welche OH- - Ionenkonzentration liegt vor?

Antwort: c (OH-) = 10-13 mol/L

Frage 9: Donator-Akzeptor-Reaktion – Karte 34

Untenstehende Abbildung zeigt eine „Rauchmaschine“. Pumpt man mit dem Blasebalg, so werden weiße Rauchwolken am anderen Ende der Apparatur ausgestoßen.

a) Nenne den Namen und die Formel des Feststoffs, der den weißen Rauch verursacht! (1)

Antwort: Ammoniumchlorid NH4Cl

b) Formuliere die Reaktionsgleichung für diese Protolyse mit Summenformeln und zeichne zu jedem Edukt und Produkt die richtige Valenzstrichformel. (3)

Antwort:Reaktionsgleichung: NH3 + HCl NH4ClValenzstrichformeln:

Frage 10: Funktionelle Gruppen – Karte 35

Aus einem Kohlenstoffgerüst mit vier Kohlenstoffatomen können folgende Verbindungsklassen aufgebaut werden.

Primärer AlkoholSekundärer AlkoholTertiärer AlkoholAldehydKetonCarbonsäure

Gib jeweils eine Strukturformel an und benenne diese nach IUPAC! (Hinweis: Alle Verbindungen sollen gesättigt sein!)

Frage 11: Funktionelle Gruppen - Karte 35

Gib an ob die Aussage richtig oder falsch ist und verbessere Falsches. Unterstrichenes darf nicht verändert werden. Eine Verbesserung mit „nicht“ o.ä. ist nicht ausreichend.

Nr. Aussage R F

1 Essigsäure besitzt, genauso wie Ethanol eine Hydroxygruppe.

2 Methanon ist ein Keton.

3 Propanal ist eine Carbonylverbindung und besitzt vier Kohlenstoffatome

4

Ein Aldehyd kann die Strukturformel besitzen.

Antwort:

Nr. Aussage R F

1 Hinweis: Die Hydroxygruppe ist Teil der Carboxygruppe. X

2 Verbesserung: Propanon...Hinweis: Methanon gibt es nicht. Es würde nur ein Kohlenstoffatom besitzen. Ein Keton muss mindestens drei Kohlenstoffatome besitzen.

X

3 Verbesserung: Propanal ist eine Carbonylverbindung und besitzt drei Kohlenstoffatome.

X

4 Hinweis: Bei dem Aldehyd handelt es sich um Methanal. X

Frage 12: Isomere - Karte 36

Benenne folgende „Molekülskelette“ nach IUPAC.

Verbindung 1 Verbindung 2

b) Definiere den Begriff Isomer.

c) Zeichne und benenne ein Isomer zu Verbindung 2.

Antwort:a) 1. 2,2-Dimethylpropan 2. 4-Ethyl-2,2-dimethylhexan

b) Isomere sind Verbindungen mit gleicher Summenformel aber unterschiedlicher Strukturformel.

c) z.B. 2-Methylbutan

Frage 13: Nukleophil - Karte 37

Definiere den Begriff Nukleophil!

Antwort: Ein Nukleophil ist ein Teilchen, das z.B. freie Elektronenpaare hat und meist eine negative (Partial)ladung. Es greift leicht Teilchen mit Elektronenmangel (positive (Partial)ladung, Elektrophil) an.

Frage 14: Organische Reaktionstypen - Karte 38

Die folgenden Abbildungen zeigen die Reaktion von Chlor mit einem Kohlenwasserstoff, allerdings ist die Reihenfolge der Bilder vertauscht.

a) Begründe anhand der Bilder, welche Art von Reaktionsmechanismus hier vorliegt.

b) Gib die korrekte Reihenfolge der Bilder gemäß der ablaufenden Reaktionen an.

c) Formuliere die Reaktionsgleichungen für die unteren zwei Bilder!

Antwort:a) Radikalische Substitutionsreaktion; Radikalreaktion zu sehen am Bild unten links: Chlormolekül wird in zwei Radikale unter Lichteinwirkung gespalten; Substitutionsreaktion zu sehen am Bild unten rechts bzw. oben links: Ein Chloratom ersetzt ein Wasserstoffatom im Methanmolekül.

b) Reihenfolge: Unten links, unten rechts, oben links, oben rechts

c) links: Startreaktion, Bildung der Radikale: Cl2 → 2 Cl· rechts: Kettenreaktion: Cl· + CH4 → HCl + CH3·

Licht

Frage 15: Organische Reaktionstypen - Karte 37+38

Die folgenden Abbildungen zeigen die Reaktion von Chlor mit einem Kohlenwasserstoff. Diesmal ist die Reihenfolge der Bilder korrekt.

Begründe, welche Art von Reaktionsmechanismus diesmal vorliegt.

Formuliere die Reaktionsgleichung des letzten Schrittes des Mechanismus (markiert durch Kasten).

Antwort: Elektrophile Additionsreaktion: Das Elektrophil (Chloratom mit positiver Partialladung) greift die Doppelbindung des Alkens (Nukleophil) an. Additionsreaktion: Im letzten Bild ist zu sehen, dass beide Chloratome an das ehemalige Alken addiert wurden und ein Molekül mit ausschließlich Einfachbindungen (Alkan) entstanden ist.

Reaktionsgleichung:

[H2ClC-CH2]+ + Cl- → H2ClC-CClH2

Frage 16: Oxidation und Reduktion - Karte 32 und 34

1. Geben Sie die Oxidationszahlen des jeweils unterstrichenen Atoms an!

SO42- N2 HNO2 HBrO3

Antwort: S: +VI, N: 0, N: +III, Br: +V

2. Entscheiden Sie, ob Redoxgleichungen vorliegen und begründen Sie ihre Entscheidung. Geben Sie im Fall einer Redoxreaktion an, welcher Stoff das Oxidationsmittel und welcher Stoff das Reduktionsmittel ist. Welcher Reaktionstyp liegt andernfalls Fall vor?

a) N2 + 3H2 → 2NH3

b) 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O

Antwort:a) Redoxgleichung, weil sich die Oxidationszahlen ändern. N2 = Oxidationsmittel, H2 = Reduktionsmittelb) Protolyse

Frage 17: Säure-Base-Titration - Karte 30

Bei der Titration von 20 ml Salpetersäure (HNO3) werden bis zum Umschlagspunkt des Indikators (Endpunkt der Titration) 10 ml Natronlauge verbraucht, die durch Auflösen von 8 g Natriumhydroxid in 100 ml Wasser hergestellt wurde.

a) Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration dieser Natronlauge (M (NaOH) = 40 g/mol).

b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Neutralisation und berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration der Salpetersäure!

Antwort:

a) n = m/M n = 8g / 40 g/mol = 0,2 mol c = n/V c(NaOH) = 0,2 mol/0,1 l = 2 mol/l

b) HNO3 + NaOH → H2O + NaNO3

n (HNO3) : n (NaOH) = 1 : 1

n (HNO3) = n (NaOH); n (NaOH) = c(NaOH) x V(NaOH)

n (HNO3) = 2 mol/l x 0,01 l = 0,02 mol

c(HNO3) = n (HNO3) /V (HNO3) = 0,02 mol/ 0,02 l = 1 mol/l