Teil A

Kreuzen Sie in den Aufgaben 1.1 bis 1.4 die jeweils richtige Antwort an.

1.1

Die FEHLING-Probe verläuft positiv bei der Reaktion mit:

	Ethan $(CH_3–CH_3)$
	Ethanol $(CH_3–CH_2OH)$
	Ethanal $(CH_3–CHO)$
	Ethansäure ( $CH_3–COOH$ )

1.2

Bei folgenden Stoffen handelt es sich ausschließlich um Molekülsubstanzen:

	$H_2O$ , $MgSO_4$ , $CH_3COONa$ , $H_2$
	$NaCl$ , $CaC_2$ , $H_2O$ , $CH_3COOH$
	$NaCl$ , $Al_2O_3$ , $MgCl_2$ , $CH_3Cl$
	$C_2H_5OH$ , $H_2O$ , $C_2H_6$ , $CCl_4$

1.3

Folgende Stoffe sind nach steigenden Siedetemperaturen geordnet:

	Fluor, Iod, Chlor
	Ethanol, Ethan, Ethanal
	Ethan, Ethanol, Ethansäure
	Kaliumbromid, Brom, Bromwasserstoff

1.4

Die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion $A + B \rightleftharpoons C + D$ besitzt die Einheit:

	keine Einheit
	$\text{mol}^2 \cdot \text{L}^{-2}$
	$\text{L} \cdot \text{mol}^{-1}$
	$\text{L}^2 \cdot \text{mol}^{-2}$

(04 BE)

Vor etwa 100 Jahren wurden bei Bagdad im Rahmen archäologischer Ausgrabungen Tongefäße gefunden, deren Alter auf über 2000 Jahre geschätzt wird. Im Inneren der Gefäße entdeckte man einen Kupferzylinder, in dessen Mitte sich ein mit Teer befestigter Eisennagel befand, sodass die Metalle nicht direkt miteinander verbunden waren. Am Tonkrug wurden Spuren von sauren Lösungen festgestellt. Wissenschaftler interpretierten diese Funde als erste Batterie.
Für die Zellreaktion der Bagdad-Batterie kann folgende Reaktionsgleichung angenommen werden.

$Fe + 2 H_3O^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2 + 2 H_2O$

2.1

Entwickle für diesen Prozess die Teilgleichungen der Oxidation und Reduktion.

(02 BE)

2.2

Erkläre die Änderung des pH-Werts der Elektrolytlösung beim Ablauf der angenommenen Zellreaktion.

(02 BE)

2.3

Gib für das Eisen-Atom die Elektronenkonfiguration an. Begründe davon ausgehend die unterschiedliche Stabilität der Eisen $\text{(II)}$ - und Eisen $\text{(III)}$ -Ionen.

(04 BE)

2.4

Im 19. Jahrhundert nutzte man ein von JOHN FREDERIC DANIELL entwickeltes Element aus einer Kupfer- und einer Zinkhalbzelle als Spannungsquelle.

Skizziere und beschrifte den Aufbau dieses galvanischen Elements.

(03 BE)

(15 BE)

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1.1

	Ethan $(CH_3–CH_3)$
	Ethanol $(CH_3–CH_2OH)$
	Ethanal $(CH_3–CHO)$
	Ethansäure ( $CH_3–COOH$ )

Positive FEHLING-Probe

Die FEHLING-Probe dient zum Nachweis von Aldehyden. Ethanal ist ein Aldehyd und reagiert positiv auf die FEHLING-Probe.

1.2

	$H_2O$ , $MgSO_4$ , $CH_3COONa$ , $H_2$
	$NaCl$ , $CaC_2$ , $H_2O$ , $CH_3COOH$
	$NaCl$ , $Al_2O_3$ , $MgCl_2$ , $CH_3Cl$
	$C_2H_5OH$ , $H_2O$ , $C_2H_6$ , $CCl_4$

Molekülsubstanzen

Molekülsubstanzen sind chemische Verbindungen, die aus Molekülen bestehen, wobei die Atome durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden.

1.3

	Fluor, Iod, Chlor
	Ethanol, Ethan, Ethanal
	Ethan, Ethanol, Ethansäure
	Kaliumbromid, Brom, Bromwasserstoff

Steigende Siedetemperaturen

Ethan ( $C_2H_6$ ) hat die niedrigste Siedetemperatur, weil es ein kleineres Molekül ist und nur schwache Van-der-Waals-Kräfte zwischen seinen Molekülen wirken.

Ethanol ( $C_2H_5OH$ ) hat eine höhere Siedetemperatur als Ethan, da es Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Ethanolmolekülen gibt, die stärker sind als die Van-der-Waals-Kräfte im Ethan.

Ethansäure (Essigsäure, $CH_3COOH$ ) hat die höchste Siedetemperatur der drei, weil sie sowohl Wasserstoffbrückenbindungen als auch eine größere Molekülmasse und stärkere intermolekulare Kräfte aufweist.

1.4

	keine Einheit
	$\text{mol}^2 \cdot \text{L}^{-2}$
	$\text{L} \cdot \text{mol}^{-1}$
	$\text{L}^2 \cdot \text{mol}^{-2}$

Gleichgewichtskonstante

Die Gleichgewichtskonstante $K$ für die Reaktion $A + B \rightleftharpoons C + D$ wird wie folgt definiert:

$\begin{array}[t]{rll} K&=& \dfrac{[C][D]}{[A][B]}& \\[5pt] &=& \dfrac{(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}) (\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})}{(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}) (\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})} & \\[5pt] &=& \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \end{array}$

2.1

Teilgleichungen der Oxidation und Reduktion

Teilgleichungen anzeigen

2.2

pH-Wert Änderung

Beim Ablauf der Zellreaktion werden $\text{H}_3\text{O}^+$ -Ionen verbraucht, wodurch die Säurekonzentration in der Lösung abnimmt und der pH-Wert steigt.

2.3

Elektronenkonfiguration und Stabilität

$\begin{array}[t]{rll} Fe &:& \,\text{[Ar]}& 3d^6 & 4s^2 & \\[5pt] Fe^{2+} &:& \,\text{[Ar]}& 3d^6 & & \\[5pt] Fe^{3+} &:& \,\text{[Ar]}& 3d^5 & \end{array}$

$Fe^{3+}$ ist stabiler als $Fe^{2+}$ aufgrund der halbbesetzten $3d^5$ -Konfiguration, die symmetrisch und energetisch günstiger ist.

2.4

Aufbau des Daniell-Elements

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