Uni-Taschenbiicher 509 UTB Eine Arbeitsgemeinschaft der Verlage Birkhiiuser Verlag Basel und Stuttgart Wilhelm Fink Verlag MUnchen Gustav Fischer Verlag Stuttgart Francke Verlag MUnchen Paul Haupt Verlag Bern und Stuttgart Dr. Alfred HUthig Verlag Heidelberg Leske Verlag + Budrich GmbH Opladen 1. C. B. Mohr (Paul Siebeck) TUbingen C. F. MiHler luristischer Verlag - R. v. Decker's Verlag Heidelberg QueUe & Meyer Heidelberg Ernst Reinhardt Verlag Miinchen und Basel F. K. Schattauer Verlag Stuttgart-New York Ferdinand Schoningh Verlag Paderbom Dr. Dietrich SteinkopfTVeriag Darmstadt Eugen Ulmer Verlag Stuttgart Vandenhoeck & Ruprecht in Gottingen und ZUrich Verlag Dokumentation MUnchen Volkmar Holig Lerntest Chemie Allgemeine Anorganische und Organische Chemie Band 1: Textteil Dr. Dietrich SteinkopffVerlag . Darmstadt Chemie-Ing. (grad.) VOLKMAR HOLlO, geboren am 30. Mai 1944 in Aue (Sachsen), arbeitete als Chemielaborant in der Firma Bayer AG in Leverkusen. AnschlieBend studierte er an der Fachhochschule in Numberg. Nach vierjiihriger Ingenieur tiitigkeit absolvierte er das Studium fur das Lehramt an beruflichen Schulen an der Technischen Hochschule in Darmstadt. CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Holig, Volkmar Lerntest Chemie: anorgan. u. organ. Chemie. - Darmstadt: Steinkopff 1. TextteiI. - 1976 (Uni-Taschenbiicher; 509) ISBN-13: 978-3-7985-0428-8 e-ISBN-13: 978-3-642-97811-1 DOl: 10.1007/978-3-642-97811-1 © 1976 by Dr. Dietrich SteinkopffVerlag GmbH & Co. KG, Darmstadt AIle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielrliltigung ohne Genehmigung des Verlages ist unzulassig Einbandgestaltung: Alfred Krugmann, Stuttgart Satz und Druck: Druckerei Winter, Heidelberg Gebunden bei der GroBbuchbinderei Sigloch, Stuttgart Vorwort Dieses Buch ist fiir Schiiler und Auszubildende, aber auch fiir Studienanfanger im Bereich Chemie als Mittel zur Selbstkontrolle gedacht. Zwei Aufgaben soli es erfiillen: 1. Der Benutzer soli eine RiickmeIdung iiber seinen Kenntnisstand in der Chemie erhalten. 2. Es soli die Vorbereitung auf Priifungen und Klausuren erleichtern. Das Niveau der AbschluBpriifungen bei Industrie- und Handelskammern fUr den Ausbildungsberuf Chemielaborant diirfte dem der Lerntests entsprechen. Dieser Band enthiilt die Kontrollfragen, die sich in 33 Lerntests gliedern. 1m UTB Band 638 linden Sie die Losungen. Aile notwendigen Zahlenwerte konnen Sie den Anhiingen A, B und C entnehmen. Der Begriff "Lerntest" ist schein bar widerspriichlich, denn Lernen ist gemein hin vom Testen des Lernzuwachses zeitlich getrennt. Beim Durcharbeiten der vorliegenden Lerntests wird beides erreicht: Lernen, durch erliiuternde Zwischen texte und Wiederholungen; Testen durch Vergleich mit den Losungen. ZweckmiiBigerweise arbeitet man einen Lerntest in einem Zuge durch und vergleicht danach die Losungen. Dabei ist zu beachten, daB einige Male auch andere als die angegebenen Losungen im UTB Band 638 richtig sein konnen. Die Arbeit mit diesem Buch umfaBt das AusfUllen von Liickentexten mit Schliis selbegriffen, das Vervollstiindigen von Tabellen, das Losen von stochiometrischen Aufgaben, das Finden von Synthesen und anderes mehr. Bei erfolgreicher Bearbeitung der Lerntests wird nicht nur Faktenwissen ver mittelt, sondern es werden vorwiegend Lernziele auf der Stufe des Wissens, des Verstehens und der Anwendung erreicht. Die ungefahre Zeitspanne fUr die Bearbeitung der Lerntests liegt jeweils zwi schen 30 und 120 Minuten. Der Schwierigkeitsgrad der Fragen innerhalb eines Lerntests ist ansteigend. Eine bestimmte Reihenfolge beim Bearbeiten der Lern tests braucht nicht eingehalten zu werden. Bei einer zu geringen Zahl richtig beantworteter Fragen, sollten Sie die ent sprechenden Kapitel in einem Lehrbuch (Anhang D) wiederholen. Darmstadt, im Herbst 1976 Volkmar Holig v Inhaltsverzeichnis v Vorwort ....... . Kapitel I Allgemeine Anorganische Chemie Seite 1. Lemtest: Bohrsches Atommodell, Quantenzahlen, Pauli-Verbot, Va lenzelektronen, Isotope, Radioaktivitat, Halbwertszeit, Zer fallsgleichung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Lemtest: Abgrenzung zwischen Chemie und Physik, Chemische Verbin dungen, Wertigkeit, Oxidation, Reduktion, Oxidationszahlen, Spannungsreihe der Metalle, Nernstsche Gleichung . . .. 9 3. Lemtest: Aufstellen von Redoxgleichungen . . . . . . . . . . . . 21 4. Lemtest: Relative Atom-, Molekiil-und Formelmassen, Mol, atomare Masseneinheit, Loschmidtsche (Avogadrosche) Zahl, Gramm aquivalent, Val, Normallosungen 28 5. Lemtest: Stochiometrische Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . 35 6. Lemtest: Periodensystem der Elemente. . . . . . . . . . . . . . 42 7. Lemtest: Chemische Bindungen, Coulombsches Gesetz, Dipole, Elektro negativitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 8. Lemtest: Dissoziation, Hydrolyse, Losungen, Osmose . . . . . . . 54 9. Lemtest: Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Saure Base-Theorien, Loslichkeitsprodukt, Fiillung, pH-Wert, Puffer 59 10. Lemtest: Gasgesetze, Methoden der Molmassenbestimmung . 63 11. Lemtest: Faradaysche Gesetze, Elektrolyse 67 12. Lemtest: MaBanalytische Verfahren . . . . . . . . . . . 72 Kapitel II Elemente 13. Lemtest: Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff 76 14. Lemtest: Edelgase. . . . . . . 81 15. Lemtest: Halogene . . . . . . 83 16. Lemtest: Schwefel und Phosphor 87 VI 17. Lemtest: Kohlenstolf und Silizium . 92 18. Lemtest: Alkalimetalle .. 96 19. Lemtest: Erdalkalimetalle 100 20. Lemtest: Metalle . . . . 103 Kapitel III Allgemeine Organische Chemie 21. Lemtest: Einfiihrung in die Organische Chemie, Funktionelle Gruppen, Verbindungsklassen, Hybridisierung, Tetraedermodell des Me- thans, Einfach-, Doppel-und Dreifachbindung 109 22. Lemtest: Isomerie und Nomenklatur. . . . . . . . . 113 23. Lemtest: Induktive und mesomere Elfekte . . . . . . 118 24. Lemtest: Additionen, Eliminierungen und Substitutionen 126 25. Lemtest: Chemie der Aromaten . . . . . . . . . . . 131 26. Lemtest: Friede1-Crafts-Reaktion und Grignard-Reaktion 136 Kapitel IV Verbindungsklassen der Organischen Chemie 27. Lemtest: Alkane, Alkene, Alkine 141 28. Lemtest: Halogenalkane ... 150 29. Lemtest: Alkohole und Ather. . 154 30. Lemtest: Aldehyde und Ketone. 159 31. Lemtest: Carbonsauren und Carbonsaurederivate 163 32. Lemtest: Amine und Nitroverbindungen 168 33. Lemtest: Sulfoverbindungen . . . . . . . . . 172 AnhangA Alphabetische Tabelle der Elemente, Elementsymbole, reJa tiven Atommassen und Ordnungszahlen . . . . . . . . . 175 AnhangB Periodensystem der Elemente. . . . . . . . . . . . . . 178 Anhang C Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle und Nicht- metalle . . . . . . . . 179 AnhangD Weiterfiihrende Literatur 180 Sachwortregister . . . . . . . . . . 181 VII Kapitel I Allgemeine Anorganische Chemie 1. Lerntest 1. 1m folgenden Test konnen Sie Ihre Kenntnisse uber das Bohrsche Atommodell, die Quantenzahlen, das Pauli-Verbot, die Isotope, die Radioaktivitat und die Zerfallsgleichung uberpriifen. Wenn Sie sich nicht sicher fUhlen, arbeiten Sie bitte in einem der im Literaturverzeichnis (Anhang D) angefUhrten Bucher die entspre chenden Kapitel durch. Nun zu den Fragen: 2. Woraus besteht ein Atom? Erganzen Sie bitte das fehlende Wort bzw. die fehlenden Wortteile. / ......... ..... kern / "- Atom Neutronen "- Elektronen ..... 3. Die Elementarteilchen aus denen der Atomkem besteht nennt man zusammenfassend: 4. Welches Nukleon ist schwerer? 5. Vervollstandigen Sie die nachstehende Gleichung: me- = x = ..... mp x Dies bedeutet, daB die Ruhmasse eines Protons (mp) ca ...... mal so groB ist wie die Masse eines Elektrons (me -) in Ruhe. Demnach ist fast die gesamte Masse eines Atoms im ..... konzentriert. 6. Der Durehmesser eines Atoms miBt ungefahr ..... em, der eines Atomkerns ..... em. Was schlie.Ben Sie daraus? 7. Die Ladung eines Protons ist betragsmliBig gleieh der eines Elektrons. Sie betrligt e = ..... C. Jede elektrisehe Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches dieser ..... Sie ist die kleinste vorkommende Ladung. Protonen sind ..... geladen, Elektronen ..... und Neutronen ..... 8. Da ein Atom irn Grundzustand aus gleieh viel Protonen und Elek tronen besteht ist es als Ganzes: a) positiv geladen b) negativ geladen e) elektriseh neutral. 9. Die Anzahl der Protonen wird als . . . .. bezeiehnet. 10. Naeh dem Bohrsehen Atommodell fiillen die Elektronen die Hiille des Atoms nieht gleiehmliBig aus, sondem bewegen sieh auf ..... urn den Atomkem. 11. Bei den Atomen irn Grundzustand gibt es insgesamt ..... solcher Sehalen. Sie werden von innen naeh auBen mit den Buchstaben ..... bis ..... gekennzeiehnet. Eine andere Bezeiehnungsweise lautet: Die innere Schale hat die ..... n = 1 und die liuBerste Sehale die ..... n=7. 2 12. Die Forme! zur Berechnung der Elektronen, die auf einer Schale Platz haben, lautet z = ..... n=1 z= n=2 z= n=3 z= n=4 z= n=5 z= } Werden diese Elektronenzahlen n=6 z= in der 0-, P-oder Q-Schale erreicht? n=7 z= 13. Wieviel Quantenzahlen sind ni:itig, urn den Zustand (= Energie niveau) eines Elektrons vollstiindig zu beschreiben? Wie heiBen diese Quantenzahlen? n = 1= m= s = 14. Diese Quantenzahlen stehen in Beziehungen zueinander: n = 1 ... 00 (ganzzahlig). Es geniigt n = 1 ... 7 fiir Atome im Grund zustand (siehe 11.). I = 0, ... , n - 1. Mehr als die vier Nebenquantenzahlen 0, 1, 2 und 3 oder gleichbedeutend damit, die Buchstaben s, p, d und fwerden nicht benotigt. m = 21 + 1. Die magnetische Quantenzahl° k ann aile ganzzahligen Werte zwischen -I und + I, einschlieBlich annehmen. Die Spinquantenzahl s kann schlieBlich noch die beiden Werte +! -! und aufweisen. 15. Was sagt das Pauli-Verbot aus? 3 16. Vervollstandigen Sie die folgende Aufstellung: n m= s = 2n2 = 2.32 = 18 Elektronen Es sind ..... s-Elektronen, ..... p-Elektronen und ..... d-Elek tronen. 17. Die magnetische Quantenzahl sagt etwas iiber die Orientierung des Elektronen-Magnetfeldes aus und die Nebenquantenzahl beschreibt, welche Gestalt und welches Energieniveau die ..... haben, in denen sich die Elektronen aufhalten. 18. Ein Orbital kann ..... Elektronen aufnehmen. Dernzufolge kann die K-Schale, da sie bereits mit ..... Elektronen abgesattigt ist, nur ein ..... auffiillen. 19. Die L-Schale kann maximal ..... Elektronen aufnehmen, d.h. vier ..... autfiillen. Ein ..... und drei .. . .. Orbitale. 20. Beschreiben Sie die Elektronenanordnung (-konfiguration) des Phos phoratoms mit Hilfe der Quantenzahlen. Nehmen Sie das Perioden system (Anhang B) zu Hilfe. 4