Übung 5 (Wasserstoff und seine Verbindungen)
Literatur: Housecroft „Chemistry“, Kap. 21.1-10
1. a) Welche der folgenden Metallionen können von Wasserstoff zum entsprechenden Metall reduziert werden?
Cu2+ ; Zn2+ ; Fe2+ ; Ni2+ ; Mn2+
b) Welche der folgenden Metalle werden von verdünnter Schwefelsäure unter Bildung von Wasserstoff oxidiert?
Mg ; Ag ; Ca , Zn ; Cr
Begründen Sie Ihre Wahl mit Hilfe der elektrochemischen Spannungsreihe.
2. Welche der folgenden Verbindungen sind Hydride, welche sind Wasserstoffsäuren?
Geben Sie eine kurze Begründung für Ihre Entscheidung.
LiH ; HF ; H2S ; MgH2 ; HCl ; HI ; H2Se ; LiAlH4
3. Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionen (stöchiometrisch nicht in allen Fällen ausgeglichen):
CaF2 + H2SO4 (konz.) → NaCl + H2SO4 (konz.) →
KBr + H3PO4 →
KI + H3PO4 →
Warum werden Bromid und Iodid nicht mit H2SO4 (konz.) sondern mit H3PO4
umgesetzt?
4. Welche Reaktionsprodukte werden bei der Umsetzung folgender Verbindungen mit Lithiumaluminiumhydrid erhalten?
5. Aufgrund zu geringer Reaktionsgeschwindigkeit (hohe Aktivierungsenergie) kann die technische Ammoniaksynthese nicht bei T = 298 K und p = 1 bar durchgeführt werden. Die exotherme Reaktion (∆rH° = -92.3 kJ·mol-1) verläuft in einem Hochdruckreaktor bei mindestens 400°C. Unter welchen der folgenden Druck- und Temperaturbedingungen a) - d) wird nach Einstellung des Gleichgewichts die höchste Ammoniak-Ausbeute erreicht? Begründen Sie ihre Wahl.
a) 200 bar , 400°C; b) 200 bar , 600°C; c) 400 bar , 400°C; d) 400 bar , 600°C
Berücksichtigen Sie, dass alle Reaktionspartner als Gase vorliegen. (Es ist keine Rechnung notwendig.)
6. Prüfungsaufgabe W2012
Berechnen Sie die Bindungsenthalpie für eine P-H-Bindung in PH3. Stellen Sie einen geeigneten thermodynamischen Kreisprozess auf (Hess`scher Zyklus) auf.
Tip: Die P-H-Bindungsenthalpie lässt sich aus der Standard-Atomisierungsenthalpie von PH3∆aH°(PH3,g) berechnen.
Gegeben sind die Atomisierungsenthalpien von Phosphor und Wasserstoff, sowie die Bildungsenthalpie von PH3 (g).
∆aH°(P,g) = +315 kJ·mol-1
∆aH°(H,g) = +218 kJ·mol-1
∆fH°(PH3,g) = +6 kJ·mol-1
Standard-Atomisierungsenthalpien der Elemente ∆aH° werden für folgenden Prozess angegeben:
1/n En(Grundzustand) → E (g)
7. a) Welche Symmetrieelemente besitzt Wasser?
b)Wasserstoffperoxid besitzt neben E nur einen weiteren Symmetrieoperator. Welcher ist das? Die Abbildung zeigt die räumliche Struktur des Moleküls.
8. Wasserstoffperoxid kommt als 30%ige wässrige Lösung in den Handel. Es ist eine metastabile Verbindung (kinetisch stabil, thermodynamisch instabil). Belegen Sie diese Aussage durch Berechnung der Gleichgewichtskonstante für den Zerfall des Wasserstoffperoxids. Gegeben ist folgendes Latimer-Diagramm bei pH 0:
Wie heisst der Reaktionstyp?
