Übung 10 (Wasserstoff- und Halogenverbindungen)
1. NH3 bzw. PH3 werden mit wässriger Salzsäure HCl (aq) umgesetzt.
Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen. Auf welcher Seite liegt jeweils das Gleichgewicht?
pKa (NH4+
) : 9.25 ; pKb (PH3) : 26 NH3 (aq) + H3O+ (aq) + Cl -(aq) PH3 (aq) + H3O+ (aq) + Cl -(aq)
2. 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
a) 200 bar , 400°C; b) 200 bar , 600°C; c) 400 bar , 400°C; d) 400 bar , 600°C die höchste Ammoniak-Ausbeute erreicht? Begründen Sie ihre Wahl.
Berücksichtigen Sie, dass alle Reaktionspartner als Gase vorliegen. (Es ist keine Rechnung notwendig.)
3. Prüfungsaufgabe F2007
Formulieren Sie Reaktionsgleichungen für die Umsetzung folgender kovalenter Element-Halogenide mit Wasser: BCl3, SnCl4, SF4, SF6.
Sollte eine Verbindung nicht mit Wasser reagieren, so ist der Reaktionspfeil durchzustreichen.
4. Welche Verbindung der folgenden Paare ist die jeweils stärkere Säure (a-c) oder Base (d-f)? Begründen Sie Ihre Meinung.
a) H3PO4 oder H2SO4 d) HSO4– oder SO42–
b) H2SO4 oder H2SO3 e) F– oder Br– c) H2Se oder HBr f) ClO3–
oder ClO4–
Zeichnen Sie für alle Moleküle in a), b), d) und f) korrekte Valenz- strichformeln.
5. Prüfungsaufgabe W2009
a) Vergleichen Sie die Elemente Silicium und Phosphor hinsichtlich folgender Eigenschaften. Setzen Sie jeweils ein „<“ (kleiner als) oder „>“ (grösser als zwischen die Elemente.
Atomradius Si P
1.Ionisierungsenergie Si P Elektronegativität Si P Stärke der Sauerstoffsäure Si P
b) Bestimmen Sie die Oxidationszahlen von Silicium bzw. Phosphor in den folgenden Verbindungen.
SiH4 , SiO2 , Ca2Si, (CH3)3SiCl, Li3P, P4, H3PO2, POCl3
c) Silicium kommt in der Natur unter anderem als Siliciumdioxid SiO2 vor. Es ist Ausgangstoff für das in der Halbleiterindustrie verwendete Trichlorsilan HSiCl3. Formulieren Sie für diesen zweistufigen Prozess korrekte Reaktionsgleichungen.
d) Tetrahydroxidosilicium (Orthokieselsäure) H4SiO4 ist nur in verdünnter saurer Lösung stabil. Bei höheren pH-Werten und Konzentrationen kondensiert die Verbindung unter anderem zum cyclischen Trimer [H2SiO3]3. Formulieren Sie Valenzstrichformeln beider Säuren.
Warum gibt es kein monomeres H2SiO3?
e) Phosphonsäure H3PO3 verbraucht bei der Neutralisation mit Natronlauge nur zwei Äquivalente Hydroxid. Warum?
f) Vervollständigen Sie folgende Reaktionsgleichungen. Die stöchio- metrischen Faktoren müssen Sie selbst finden. Sollte eine Reaktion nicht ablaufen, so ist der Reaktionspfeil durchzustreichen.
