MINT lernen

Übung AFB I

Zehn Grundaufgaben quer durch das Kapitel — wer sie sicher löst, hat die ersten Punkte der Klausur schon.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Reproduzieren: Formel kennen, Werte einsetzen, ausrechnen. Das sind die sicheren Punkte in jeder Klausur — von der molaren Masse des Ethanols über Oxidationszahlen bis zur Energiestufe der Oxidationsreihe.

A1
Molare Masse von Ethanol
AFB I

Berechne die molare Masse von Ethanol \(\ce{C2H5OH}\). Verwende \(M(\ce{C}) = 12\) g/mol, \(M(\ce{H}) = 1\) g/mol und \(M(\ce{O}) = 16\) g/mol.

g/mol
Molare Masse: Summe der Atommassen aller Atome im Molekül. Zähle die H-Atome vollständig — auch das H der Hydroxygruppe: \(M = 2\cdot M(\ce{C}) + 6\cdot M(\ce{H}) + 1\cdot M(\ce{O})\).
Lösung anzeigen
\(M = 2\cdot 12 + 6\cdot 1 + 16\) g/mol = 46 g/mol
A2
Wasserstoffatome eines Pentanols
AFB I

Ein Alkanol besitzt fünf Kohlenstoffatome und eine Hydroxygruppe. Gib an, wie viele Wasserstoffatome ein Molekül insgesamt enthält.

Allgemeine Formel: \(\ce{C_{n}H_{2n+1}OH}\). Setze \(n = 5\) ein und vergiss das H-Atom der OH-Gruppe nicht.
Lösung anzeigen
\(\ce{C5H11OH}\): \(2\cdot 5 + 1 = 11\) H-Atome im Alkylrest plus 1 H in der Hydroxygruppe (Summenformel \(\ce{C5H12O}\)) = 12
A3
Kohlenstoffdioxid aus der Gärung
AFB I

Bei einer alkoholischen Gärung werden 2,5 mol Glucose vollständig umgesetzt. Berechne die Stoffmenge des entstehenden Kohlenstoffdioxids.

mol
Gärungsgleichung: \(\ce{C6H12O6}\) → \(\ce{2 C2H5OH}\) + \(\ce{2 CO2}\). Aus einem Molekül Glucose entstehen zwei Moleküle \(\ce{CO2}\): \(n(\ce{CO2}) = 2\cdot n(\text{Glucose})\).
Lösung anzeigen
\(n(\ce{CO2}) = 2\cdot 2{,}5\) mol = 5 mol
A4
Oxidationszahl im Methanol
AFB I

Bestimme die Oxidationszahl des Kohlenstoffatoms im Methanol-Molekül \(\ce{CH3OH}\). Gib sie als Zahl mit Vorzeichen an (z. B. −3 für −III).

Regel: Die Bindungselektronen gehören ganz dem elektronegativeren Partner. C ist elektronegativer als H (je −1 für C), O ist elektronegativer als C (+1 für C).
Lösung anzeigen
Drei C–H-Bindungen: \(3\cdot(-1)\); eine C–O-Bindung: \(+1\). Summe: \(-3 + 1\) = −2 (−II)
HCOHHHEN: C 2,5 · H 2,2 · O 3,5
Strukturformel von Methanol mit Elektronegativitäten
A5
Oxidationszahl im Propanon
AFB I

Bestimme die Oxidationszahl des mittleren Kohlenstoffatoms (Carbonyl-C) im Propanon-Molekül.

Regel: Bindungen zwischen zwei C-Atomen zählen 0. Jede Bindung zum O-Atom zählt für das C-Atom +1 — eine Doppelbindung also +2.
Lösung anzeigen
Zwei C–C-Bindungen: 0; C=O-Doppelbindung: \(2\cdot(+1)\) = +2 (+II)
CH3CCH3OPropanon (Aceton)
Propanon — das Carbonyl-C ist orange markiert
A6
Grenze der Wassermischbarkeit
AFB I

Die kurzkettigen Alkan-1-ole sind mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar. Gib die Anzahl der C-Atome des kleinsten unverzweigten Alkan-1-ols an, das mit Wasser nicht mehr unbegrenzt mischbar ist.

Regel: Die OH-Gruppe ist hydrophil (H-Brücken zu Wasser), der Alkylrest lipophil. Mit jeder \(\ce{CH2}\)-Gruppe wächst der lipophile Anteil — irgendwann überwiegt er.
Lösung anzeigen
Methanol, Ethanol und Propan-1-ol mischen sich unbegrenzt; Butan-1-ol löst sich nur noch zu etwa 7 g in 100 g Wasser = 4 (Butan-1-ol)
A7
Kupfer aus Kupferoxid
AFB I

0,20 mol Ethanol reagieren vollständig mit Kupfer(II)-oxid: \(\ce{C2H5OH}\) + \(\ce{CuO}\) → \(\ce{CH3CHO}\) + \(\ce{Cu}\) + \(\ce{H2O}\). Berechne die Masse des entstehenden Kupfers (\(M(\ce{Cu}) = 63{,}5\) g/mol).

g
Masse aus Stoffmenge: \(m = n\cdot M\). Laut Gleichung gilt \(n(\ce{Cu}) = n(\text{Ethanol})\).
Lösung anzeigen
\(m(\ce{Cu}) = 0{,}20\ \text{mol}\cdot 63{,}5\ \tfrac{\text{g}}{\text{mol}}\) = 12,7 g
A8
Sekundäre Alkanole zählen
AFB I

Gegeben sind: Propan-2-ol, Butan-1-ol, Butan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol, Pentan-3-ol, Methanol. Gib an, wie viele davon sekundäre Alkanole sind.

Einteilung: Entscheidend ist, an wie viele C-Atome das C-Atom mit der OH-Gruppe gebunden ist: 1 → primär, 2 → sekundär, 3 → tertiär (Methanol: 0 → wie primär).
Lösung anzeigen
Sekundär: Propan-2-ol, Butan-2-ol, Pentan-3-ol. Primär: Butan-1-ol, Methanol. Tertiär: 2-Methylpropan-2-ol = 3
A9
Isomere Butanole
AFB I

Gib an, wie viele verschiedene Alkanole die Summenformel \(\ce{C4H9OH}\) haben (Konstitutionsisomere, nur Alkanole).

Vorgehen: Zuerst die zwei Kohlenstoffgerüste von \(\ce{C4H10}\) (unverzweigt, verzweigt) aufschreiben, dann die OH-Gruppe an jede verschiedene Position setzen.
Lösung anzeigen
Butan-1-ol, Butan-2-ol, 2-Methylpropan-1-ol, 2-Methylpropan-2-ol = 4
A10
Energiestufe ablesen
AFB I

Das Diagramm zeigt, wie viel Energie bei der vollständigen Verbrennung von je 1 mol eines Stoffes frei wird. Lies ab, wie viel Energie bei der Oxidation von 1 mol Ethanol zu Ethanal frei wird.

kJ
Ablesen: Die frei werdende Energie eines Oxidationsschritts ist der Höhenunterschied der beiden Stufen: \(E = E_\text{Ethanol} - E_\text{Ethanal}\).
Lösung anzeigen
\(E = 1367\ \text{kJ} - 1167\ \text{kJ}\) = 200 kJ
EnergieC2H5OH1367CH3CHO1167CH3COOH874CO2 + H2OEnergie über CO₂ + H₂O (in kJ/mol)
Energiestufen der Oxidationsreihe des Ethanols (je 1 mol)