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Einführung in die Chemie für Physiker

Eigenschaften der Atomkerne, Atombau, Peridensystem der Elemente. Allgemeine Gesetze der chemischen Reaktionen und chemische Bindungen. Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern. Stöchiometrie

1. Semester – VO – 3 ECTS
Vortragende(r): Slugovc Christian, Reidlinger Claudia
TUGonline
KFUonline

Modus und Unterlagen

Die Vortragenden wechseln sich im Gegensatz zu anderen NAWI-Lehrveranstaltungen während des Semesters zu den einzelnen Terminen ab. Die Unterlagen sind nach Login in TUGonline bei den LV-Zusatzinformationen zu finden. Die Prüfung ist schriftlich.

Prüfungsfragen

Vorlesungsprüfungen

Fragenkataloge

Archiv: VO Chemie für Studierende der Physik WS 2004/05

  • Bleiakkumulator: Was passiert beim Aufladen und Entladen? Reaktionsgleichungen, Aufbau
  • Welche Reaktionen bei 25 °C gibt es? Welche laufen bei hohen Temperaturen spontan ab?
    • \( \ce{KClO3 -> KCl + 3/2O2} \qquad H^0(\ce{KCl}) = -44,7\, \mathrm{kJ/mol}, \quad S_r^0 = 59,1\, \mathrm{J\, K^{-1}\, mol^{-1}} \)
    • \( \ce{Al + 3Cl2 -> 2AlCl3} \qquad H^0(\ce{AlCl3}) = -166\, \mathrm{kJ/mol}, \quad S_r^0 = -46,7\, \mathrm{J\, K^{-1}\, mol^{-1}} \)
    • \( \ce{NOCl -> NO + 1/2O2} \qquad H^0 = 37,5\, \mathrm{kJ/mol}, \quad S_r^0 = -24,75\, \mathrm{J\, K^{-1}\, mol^{-1}} \)
  • Vergleiche jeweils 2 Säuren und bestimme welche stärker ist, z.B. HClO/HIO, HBr/HCl, H2SO3/H2SO4
  • pH-Wert von HClO ausrechnen wenn \( \mathrm{p}K_\mathrm{S} \) und \( c \) gegeben
  • Redoxreaktionen abgleichen und Oxitationsmittel / Reduktionsmittel bestimmen
  • Hydrogencarbonat löst sich im Gestein und wird mit Wasser ausgewaschen. Reaktionsgleichungen aufstellen und Wasserhärte erklären.
  • Bildung von Esther aus (zeichne Strukturformeln):
    • 2-Propanol, Essigsäure
    • 1-Propanol, Essigsäure
    • Ethanol, Ameisensäure
  • Cu, Fe, Al auflösen. Angeben der Reaktionsgleichung.
  • Erkläre die Begriffe Mol, Molarität, Molalität, Molenbruch. Wieviel g Natriumcarbonat sind in 1 Liter 1-molarer Lösung?
  • Phasendiagramm: 3 Punkte gegeben, Kurven zeichnen und beschriften. Phasenumwandlungen beschreiben.
  • Welches Element der 4. Hauptgruppe
    • bildet das sauerste Oxid?
    • hat meist zweiwertige Ionen?
    • bindet sich am stärksten mit Wasserstoff?
    • hat die höchste Ionisierungsenergie?
    • ist Bestandteil von Sand?
    • hat die kleinste Ionisierungsenergie?
    • bildet Ringe und Ketten?
  • Formeln von Salzsäure, Essigsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Perchlorsäure. In welcher würde man Kupfer lösen? (Warum?)
  • Unterschied Stahl-Roheisen, technische Verfahren zur Herstellung, Reaktionen
  • Strukturformel und richtige Bezeichnung von beliebigem Alkohol, Ether, Alkan, Aromaten
  • Definieren Sie mindestens 4 Konzentrationsangaben.
  • CO2-Phasendiagramm: zeichnen, beschriften und beschreiben
  • 3 Punkte gegeben: auf Sublimationskurve (1,013 bar und -78,5 °C), Tripelpunkt (5,18 bar und -56,4 °C), kritischer Punkt (5,18 bar und -56,4 °C). Was passiert bei 3 bzw 6 bar zwischen -80 °C und -20 °C ?
  • Galvanisationsvorgang an einem Beispiel erklären.
  • Na, Mg, Al, Ag: Welche der angegebenen Metalle lösen sich in Wasser und warum? Reaktionsgleichung, wenn lösbar. Beschreibung der großtechnischen Erzeugung von Na.
  • Strukturformel je eines beliebigen Alkan, Alkohol, Ether, Aromat zeichnen und Verbindung benennen und nach Polaritäten ordnen. Worin wird KOH gelöst? Warum?
  • Säuren: Summenformel von Salpetersäure, Salzsäure, Perchlorsäure, Schwefelsäure, Kohlensäure, Essigsäure. Welche dieser Säuren ist stark/schwach? Definiere Säurestärke.
  • Gleichgewichtskonstante der Reaktion berechnen
    • \( \ce{N2_{(g)} + 3H2_{(g)} -> 2NH3_{(g)}} \)
    • \( \Delta H^0_r = -46,19\, \mathrm{kJ/mol} \)
    • \( S^0(\ce{NH3}) = 192,5\, \mathrm{J / mol \, K} \)
    • \( S^0(\ce{N2}) = 191,5\, \mathrm{J / mol \, K} \)
    • \( S^0(\ce{H2}) = 130,58\, \mathrm{J / mol \, K} \)
    • Läuft das System bei Normalbedingungen spontan ab? Wie verändert sich das Gleichgewicht bei Druckerhöhung bzw bei Temperaturerhöhung?
  • Elektrolyse von wässriger NaCl-Lösung bzw. NaCl-Schmelze (angeben: Bruttoglg., Anodenreaktion, Kathodenreaktion; Erklärung mit Hilfe der elektrochemischen Spannungsreihe)
  • Was besagt der Satz von Heß?
    • gegeben:
      • \( \ce{N2 + 2O2 -> 2NO2} \qquad \Delta H_r(\ce{N2}) = 67.6\, \mathrm{kJ/mol} \)
      • \( \ce{NO + 1/2O2 -> NO2} \qquad \Delta H_r(\ce{NO}) = -56.6\, \mathrm{kJ/mol} \)
    • damit berechnen: \( \ce{N2 + O2 -> 2NO} \qquad \Delta H_r = ? \)
    • Summenformel für: Perchlorsäure, Chlorsäure, Essigsäure, Ammoniak, Aluminiumhydroxid, Natriumhydroxid. Nach steigender Acidität ordnen. Berechne den pH-Wert einer 0.01 molaren Essigsäurelösung \( K_\mathrm{S} = 1.8 \cdot 10^{-5} \)
    • Unterschied Graphit-Diamant. Welche wichtigsten Eigenschaften besitzen diese Modifikationen; wie kann man dies aus der Struktur verstehen?
    • Definiere Titration, Puffersystem, Hydrolyse
    • \( \ce{Cl^-} \) wird in wässriger Lösung zu \( \ce{Cl2} \) oxidiert. Oxidationsmittel:
      • \( \ce{MnO2} \) (unter Bildung von \( \ce{Mn^2+} \))
      • \( \ce{Cr2O7^2-} \) (unter Bildung von \( \ce{Cr^3+} \))
    • Reaktionsgleichung angeben, vervollständigen und abgleichen
      • \( \ce{NH3 + H2O ->} \)
      • \( \ce{SiCl4 + H2O ->} \)
      • \( \ce{Al(OH)3 + OH^- ->} \)
      • \( \ce{MgCl2 + H2O ->} \)
    • Struktur aller Alkane mit der Summenformel C6H14 zeichnen und benennen; funktionelle Gruppen angeben: Amine, Ether, Ketone, Alkene, Ester
    • Warum ist es bei einem Gemisch von Wasser und Alkohol nur möglich ein Gemisch mit 96 Prozent Alkoholgehalt abzudestillieren? Erklärung anhand des Siedediagrammes
    • Strukturen von CCl4, H2S, NH3 mit VSEPR angeben. Welche haben Dipolmoment? Welche der folgenden lösen sich also in CCl4 besser als in H2O: LiCl, I2, C6H6?
    • Anhand von NH3/NH4Cl Wirkungsweise eines Puffersystems beschreiben. \( \mathrm{p}K_\mathrm{b}(\ce{NH3}) = 4.75 \), Welchen pH-Wert hat die Mischung 0.01 mol/L NH3, 0.25 mol/L NH4Cl?
    • Darstellung von Reinsilizium aus Sand. Verwendung? Was sind Silicone? Welche Eigenschaften haben sie?
    • Unterschied (un)vollständige Verbrennung? Welche Masse Propangas (\( \Delta H = -2220 \mathrm{kJ/mol}) wird benötigt, um 350 kJ Wärme freizumachen?
    • C6-Strukturformeln und Namen von Alkan, -en, -in, Aromat. Was ist Aromatizität?
    • Was ist Wasserhärte? 3 Verfahren zur Entfernung
    • Reaktionsgleichungen für Umsetzung mit H2O: SO2, Na2O, NaH, CaCl2
    • Gib 3 Verfahren zu Darstellung von Wasserstoff an (Erklärung des Prinzips der jeweiligen Verfahren, Reaktionsgleichungen)
    • Gib die Reaktion folgender Stoffe mit Wasser an: Na, NaCl, HCl
    • Definiere Säurekonstante
    • Gib die Namen bzw. Formeln folgender Verbindungen an; Gib die Polaritäten der einzelnen Verbindungen an
      • 2,4-Dimethylpentan
      • Aceton
      • Diethylether
      • 2-Propanol
      • \( \ce{H2C=CH-CH=CH2} \)
      • \( \ce{CH3-\mathrm{(o)}} \) [(o) stellt einen Benzolring dar]
    • \( \ce{N2_{(g)} + 3H2_{(g)} -> 2NH3_{(g)}} \) (gegeben: Entropien der Stoffe, \( H_f(\ce{NH3}) \) )
      • Gleichgewichtskonstante ausrechnen
      • Warum müssen keine \( H_f \) der Reaktanden gegeben sein?
      • Was bedeutet das \( f \) bei \( H_f \)?
      • Wie kommt man auf die Reaktionsenthalpie?
      • Läuft die Reaktion unter Normalbedingungen spontan ab?
      • Was passiert bei Druck- und Temperaturerhöhung?
    • Kovalente Bindung anhand des NH3-Moleküls beschreiben.
      • Welche Form hat das Molekül, wie kommt man darauf?
      • Was bindet wo mit wem?
      • Hybridorbitale erklären
      • Wie heißt die Theorie mit der die (Hybrid-)Orbitale beschrieben werden?
    • Nernstsche Gleichung
    • Organische Chemie:
      • Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole beschreiben und aufzeichnen
      • Wie polar ist Alkohol?
      • Ester: allgemeine Form, Veresterung erklären
      • Nomenklatur: 1-4-Butadien aufzeichnen (Vorsicht, Falle!)
    • Stoffeigenschaften: Halogene
      • Welche Elemente sind dies? (dabei darf man das Periodensystem verwenden)
      • Reaktivität
      • Reaktionen; Wie kann man NaCl herstellen? (2 Arten)
      • Wie heißen Halogenverbindungen?
    • Elektrochemie: Normalpotentiale: Defintion, Messung, Stromflussrichtungen, …
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