CHEM 121

CHEM 35

Allgemeine Chemie

Prüfung #1

September 20, 2000

Name: Anne Serkey

SSN:

Lab T.A.:

ANLEITUNGEN: Lesen Sie die gesamte Prüfung durch, bevor Sie beginnen. Beantworten Sie alle Fragen. Geben Sie bei Fragen, die Berechnungen beinhalten, Ihre gesamte Arbeit an – WIE Sie zu einer bestimmten Antwort gekommen sind, ist MEHR wichtig als die Antwort selbst! Kreisen Sie Ihre endgültige Antwort auf numerische Fragen ein.

Die gesamte Prüfung ist insgesamt 150 Punkte wert.Im Anhang finden Sie ein Periodensystem und ein Formelblatt, vollgepackt mit nützlichen Informationen!

Viel Glück!

1. (je 3 Punkte) Führen Sie die folgenden Operationen durch und geben Sie die Antwort mit der entsprechenden Anzahl signifikanter Zahlen an:

a. 1,24056 +75,8 =

1,24056

+75,8

> Runden auf Zehntelstelle: 77,0

b. 320,55 -(6104,5/2,3) =

320,55

-2654,1304

> Runden auf HUNDERTE Stellen: -2300 oder -2,3 x 103

c. (0,0045 x20.000,0) + (2813 x 12) =

90.000

+33756.000

> gerundet auf Zehentausendstel Stelle:34000 oder3.4 x 104

2. (3 ptseach) Der Allzeit-Rekord der niedrigsten Temperatur, die jemals auf diesem Planeten gemessen wurde, ist -57.63 oC (gemessen am 21. Juli 1983 in Wostok, der russischen Antarktisstation).

a. Drücken Sie diese Temperatur in oF aus.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71.734 oF à-71.73 oF

b. Drücken Sie diese Temperatur in Kelvin (K) aus.

K= oC + 273.15

= -57.63 + 273.15 = 215.52 K à215.52 K

3. (10 pts) Eine 26,27-g-Probe eines Feststoffs wird in einen Kolben gegeben. Toluol, in dem der Feststoff unlöslich ist, wird in den Kolben gegeben, so dass das Volumen von Feststoff und Flüssigkeit zusammen 50,00 mL beträgt. Der Feststoff und das flüssige Toluol wiegen zusammen 52,65 g. Die Dichte von Toluol bei der Temperatur des Experiments beträgt 0,864 g/mL. Wie hoch ist die Dichte des Feststoffs?

Feststoff+Toluol = 52,65 g

Feststoff = 26.27 g

Masse Toluol = 26,38 g Toluol

26.38 g Toluol x 1 ml Toluol = 30,53241 mL Toluol

0.864 g Toluol

Feststoff+Toluol = 50.00 mL

Toluol = 30.53241 mL

Feststoff = 19.46759 mL

Dichte des Feststoffs = 26,27 g

19.46759 mL

= 1,34942 g/mL à 1,35 g/mL

4. (16 pts) Füllen Sie die Lücken in der folgenden Tabelle aus:

5. (je 2 Pkt.) Aus dieser Liste von Elementen: Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O; wählen Sie das Element aus, das am besten zu jeder der folgenden Beschreibungen passt. Sie dürfen jedes Element nur EINMAL verwenden.

a. ein Alkalimetall: K

b. ein Erdalkalimetall: Ca/p>

c. ein Noblegas: Ar

d. aHalogen: Br

e. ametalloid: Ge/p>

f. Anonmetal der Gruppe IA: H

g. ein Metall, das ein 3+ Ion bildet: Al

h. ein Metall, das ein 2-Ion bildet: O

i. ein Element, das Aluminium ähnelt: Ga

6. (je 1 Punkt) Nennen Sie die Atomsymbole der folgenden Elemente:

a. Calcium: Ca/p>

b. Natrium: Na

c. Quecksilber: Hg

d. Blei: Pb

7. (1 pteach) Nennen Sie den Namen des Elements für die folgenden Atomsymbole:

a. Cu: Kupfer

b. K: Kalium

c. H: Wasserstoff

d. Ag: Silber

8. (je 3 Punkte) Schreiben Sie eine vollständige, ausgeglichene chemische Gleichung für jede der folgenden Reaktionen:

a. FestesCalciumcarbid (CaC2) reagiert mit Wasser unter Bildung einer wässrigen Lösung von Calciumhydroxid und Acetylengas (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) àCa(OH)2(aq) + C2H2(g)

b. HBr + F2® HF + Br2

2HBr + F2 ® 2HF + Br2

c. CH4+ O2 ® CO2+ H2O

CH4 + 2O2 ® CO2+ 2H2O

9. (8 pts) Das Element Magnesium besteht aus drei natürlich vorkommenden Isotopen mit den Massen23,98504, 24,98584, und 25,98259 amu. Die relativen Häufigkeiten dieser drei Isotope betragen 78,70, 10,13 bzw. 11,17 Prozent. Berechnen Sie aus diesen Daten die mittlere Atommasse des Magnesiums.

23.98504(0.7870)+ 24.98584(0.1013) + 25.98259(0.1117) =

18.87622648 + 2.531065592 + 2.9022553 = 24.3095474

= 24.31 amu

10. (6 pts) Zeigen Sie dieLewis-Struktur für CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 Valenzelektronen

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3 Pkt.) Welche Form sagt die VSEPR-Theorie für dieses Molekül voraus?

Vierbindende Elektronenpaare = tetraedrisch

b. (3 pts) Die Elektronegativitätswerte für C, H und Cl sind 2,55, 2,2 bzw. 3,16. Welche Bindung(en) ist (sind) die polarste(n)?

Für die C-H-Bindungen: ΔEN = 2,55 – 2,2 = 0.35

Fort der C-Cl-Bindung: ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

Die C-Cl-Bindung hat das größte ΔEN, sie ist also am polarsten.

c. (3 pts) Hat dieses Molekül einen Nettodipol? Wenn ja, geben Sie die positiven und negativen Bereiche in der Lewis-Struktur mit den Symbolen d+ bzw. d- an.

Ja, es gibt einen Nettodipol, da die C-Cl-Bindung polarer ist als die C-H-Bindungen. Da Cl das meiste EN ist, wird das d- auf dem Cl sein. Da H das geringste EN ist, wird das d+ an den drei Wasserstoffatomen sein.

11. (9 pts) Zeichnen Sie dieLewis- und VSEPR-Strukturen für SF6.

S= 6 Valenzelektronen

F= 7 x6 = 42 Valenzelektronen

42+ 6 = 48 Valenzelektronen

F F

| / 3 nicht gebundene Elektronenpaare um

F – S – F je F = 36Elektronen

/ | +

F F 6 S-F Bindungen = 12 Elektronen= 48 e-

DieVSEPR-Struktur für SIX Elektronenpaare ist Oktaeder

12. Ibuprofen, ein starkes Kopfschmerzmittel, hat eine molare Masse von etwa 206 Gramm und besteht zu 75,69 % aus C, 8,80 % aus H und 15,51 % aus O.

a. (12 pts)Bestimmen Sie die Summenformel für Ibuprofen.

75,69g C x 1 mol C = 6.30188 molC

12,0107 g C

8,80g H x 1 mol H = 8.730678 mol H

1,00794 g H

15,51g O x 1 mol O = 0.969411 molO

15,9994 g O

C: 6.30188 mol = 6,50 x 2 =13

0,969411 mol

H: 8.730678 mol = 9,00 x 2 =18

0,969411 mol

O: 0.969411 mol = 1,00 x 2 = 2

0.969411 mol

So, C13H18O2

b. (6 pts) Bestimmen Sie die Summenformel für Ibuprofen.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Empirische Masse = 206 g/mol = molare Masse

Empirische Formel = Molekularformel = C13H18O2

c. (6 pts) Berechnen Sie die molare Molekülmasse von Ibuprofen auf das nächste mg/mol genau.

13C = 13 x 12.0107 = 156,1391

18H = 18 x 1,00794 = 18,1429

2 O = 2 x 15.9994 = 32,9988

206,2808 g/mol à 206.281 g/mol

(206,281 mg/mol)

13. (9 ptseach) Eine Tablette Advil™ enthält 200. mg Ibuprofen.

a. Wie viele Moleküle Ibuprofen sind in einer einzigen Advil™-Tablette?

200. mg Ibu x 1gramm x 1 mol Ibu x 6,02214 x 1023 Moleküle =

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofen

= 5,8387733 x 1020Moleküle

= 5.84 x 1020Mol Ibuprofen

b. Wie viele Mol Sauerstoff (aus dem Ibuprofen) sind in einer einzigen Advil™-Tablette enthalten?

200. mg Ibu x 1gramm x 1 mol Ibu x 2 mol O =

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofen

= 1,93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT! – 10 Punkte

Wir haben das ganze Semester über behauptet, dass für atomare und molekulare Systeme die elektromagnetischen Kräfte zwischen und mit Atomen viel größer sind als die Gravitationskräfte zwischen Atomen und subatomaren Teilchen. Ok, lass uns das mit ein paar Berechnungen demonstrieren!

Berechne:

1) Die Größe der coulombschen Anziehungskraft zwischen dem Proton im Kern eines Wasserstoffatoms und dem um es herumschwirrenden Elektron. Nehmen Sie für diese Berechnung an, dass der Abstand zwischen Proton und Elektron 5 Å beträgt.

2) Die Größe der gravitativen Anziehungskraft zwischen denselben zwei Teilchen in einem Wasserstoffatom.

Ist unsere Vermutung aufgrund Ihrer Berechnungen gerechtfertigt?

1) Coulombische Anziehung:

F = 1 x q1q2 e = 8,85 x 10-12C2-N-1-m-2

4peo r2

= (1.60 x 10-19C)(-1.60 x 10-19C) =

4(3.14159)( 8.85 x 10-12 C2-N-1-m-2)(5x 10-10 m)2

= -9.20761 x 10-10 N =-9.21 x 10-10 N

2) Gravitationsanziehung:

F = – Gm1m2 G = 6.67 x 10-11 N-m2-kg-2

r2

Masse Elektron:

5.4858 x 10-4 amu x 1,66054x 10-24g x 1 kg = 9,10939 x 10-31 kg