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AAEC > Thema 5, Wasserstoff > Flashcards

Thema 5, Wasserstoff Flashcards

1
Q

Wie ist das Vorkommen von H2?

A
  • Jedes 6 A. in Erdkruste, Hydrosphäre, Atmosphäre ist H.
  • Im Universum 80% der A. Ist H2
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2
Q

Welche Isotope von H2 kennen Sie?

A

(1/1) H = Protium
(2/1) H = Deuterium
(3/1) H = Tritium

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3
Q

Welche Isotop kommt am meisten vor?

A

Protium 99,985%

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4
Q

Welche Isotop ist radioaktiv?
Wie ist seine Halbwertzeit (t1/2)?

A

Tritium
12,4 a

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5
Q

Was ist H2?

A

Ein farbloses, geruchloses, geschmackloses Gas

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6
Q

Wie sind die Siede- und Schmelzpunkte von H2?

A

Niedrig

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7
Q

Wie ist die Wasserlöslichkeit von H2?

A

Wenig wasserlöslich

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8
Q

In welchen Molekülen ist H2 am besten löslich?

A

Pd

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9
Q

Wie ist das Diffusionsvermögen von H2?

A

Hoh

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10
Q

Wie ist H2-Dichte? Wie wurde H2 im Bezug auf seine Dichte früher verwendet?

A

Geringe Dicht (<Luft)
Früher: Flülgas für Ballone (leichtbrennbar, daher keine solche Verwendung mehr)

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11
Q

Wie wird H2 heutzutage verwendet?

A
  • chem. Synthese von Ammoniak und Methanol
  • Fetthertung durch Hydrierung
  • Heizgas
  • Raketentreibstoff
  • Schneiden von Metallen und autogenes Schweißen
  • Herstellung von Metallen aus Metalloxiden
  • Stromerzeugung im Brennstoffzellen
  • Kraftstoff für Autos (Wasserstoffwirtschaft)
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12
Q

Wie wird H2 im Labor hergestellt?
Nennen sie die Beispielreaktionen.

A

1) Wasserelektrolyse (Strak elektropositive Metalle mit Wasser)
2Na + 2H2O -> H2 + 2NaOH
Ca + 2H2O -> H2 + Ca(OH)2

2) Unedle Metalle mit Säure
Zn + 2HCl -> H2 + ZnCl2

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13
Q

Wie kann man H2 im Labor nachweisen?

A

Knallgasprobe

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14
Q

Definieren Sie den Begriff Oxidationszahlen.

A

Oder Oxidationsstuffen = tatsächliche oder fiktive Ladungen, die den Atomen in einer Verbindung nach bestimmten Regeln zugewiesen werden.

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15
Q

Wie ist die Oxidationszahl von M. im Elementarzustand?

A

+/- 0

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16
Q

Wie ist die Ox.Zahl in Ionenverbindungen?

A

Ladung einarmiger Ionen = Ox-Zahl (tatsächliche Ladung)

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17
Q

Wie wird die Ox.Zahl bei Kovalentenverbindungen bestimmt?

A

Fiktive Ladung
1) gedanklich: Aufteilung in Ionen
2) Bindungselektronen gehen zum elektronegativeren Partner

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18
Q

Wasserstoffperoxid

A

H2O2

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19
Q

Salpetersäure

A

HNO3

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20
Q

Welche Regel im Bezug auf Lewisformel gibt es?

A

Bei Elementen der erste Achterperiode max. 8 Elektronen in der Valenzschale

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21
Q

Wie groß darf die Ox-Zahl sein?

A

Sie kann nicht größer, als die Gruppennummer sein. Ausnahme: 1 Nebengruppe (z.B Cu(II))

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22
Q

Wie kann man die max. neg. Ox-Zahl ausrechnen?

A

Die aktuelle Gruppen-Nummer minus 18

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23
Q

Kaliumpermanganat

A

KMnO4

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24
Q

Was ist eine Reduktion bei einer Redox-Reaktion?

A

Aufnahme von Elektronen -> Ox-Zahl sinkt

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25
Q

Was ist eine Oxidation bei einer Redox-Reaktion?

A

Abgabe von Elektronen -> Ox-Zahl erhöhte sich

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26
Q

Was ist ein Reduktionsmittel?

A

Ein Atom, der selbst oxidiert und somit reduzierend auf einen anderen Atom wirkt.

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27
Q

Was ist ein Oxidationsmittel?

A

Ein Atom, der selbst reduziert und somit oxidierend auf einen anderen Atom wirkt.

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28
Q

Was sind Redoxpaare?

A

Atompaare (ein Atom oxidier und anderer reduziert)

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29
Q

Salzsäure

A

HCl

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30
Q

Mit welchen Verfahren kann H2 technisch hergestellt werden?

A
  • Steam-Reforming
  • Thermisches Cracken
  • Kohlevergasung
  • Wasser-Shift-Reaktion (Kohlenmonoxid-Konvertierung)
  • Chloralkali-Elektrolyse
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31
Q

Wie ist die Reaktionsgleichung bei Steam-Reforming?

A

CH4 + H2O —> CO + 3H2
(Hohe Tem., bis 40 bar, Ni-Kat)

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32
Q

Wie ist die Reaktionsgleichung bei Thermischen Cracken?

A

Aufbrechen der Verbindung:
C(n)H(2n + 2) —> CnH2n + H2
—> C(n-1)H(2n) + H2 + C
(Erdölproduckte, hohe Temperatut, Rußabscheidung)

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33
Q

Methan

A

CH4

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34
Q

Wie ist die Reaktionsgleichung bei Kohlevergasung?

A

C + H2O —> CO+H2

35
Q

Was ist Wassergas?

A

CO+H2

36
Q

Wie ist die Reaktionsgleichung bei Wassergas-Shift-Reaktion?

A

CO+H2O(g) <=> H2 + CO2
(Wassergasgleichgewicht)

37
Q

Wie wird eine Gleichgewicht-Gleichung in einer Reaktion angemerkt?

A

Mit <=>

38
Q

Wie ist die Reaktionsgleichung bei Chloralkali-Elektrolyse?

A

2 Na + 2 Cl + 2 H2O —> 2Na + 2 OH +H2+Cl2

39
Q

Wie ist die Reaktivität von H2?

A

Reaktionstäge -> relativ hohe Bindungsenergie

40
Q

Wie wird die Trägheit von H2 angewendet?

A

Langmuir-Fackel: um Metalle zu schmelzen (Rekombinationswärme)

41
Q

Wie heißt die Knallgasgebläse und wozu wird sie verwendet?

A

Deniellscher Hahn:
zum Schmelzen von Quazglas

42
Q

Erklären Sie die Unterschiede von Bunsenbrenner und Knallgasgebläse.

A

Knallgasgebläse:
H2/O2: bis zu 3000 °C

Bunsenbrenner:
Erdgas/Luft bis 1500 °C

43
Q

Anwendungsbereiche von H2

A

In der Hitze werden mithilfe H2 aus Oxiden Metalle produziert.

44
Q

Reduktion von Kupfer(II)-oxid zu elementarem Kupfer, schrieben Sie die Reaktion auf.

A

CuO + H2 -> Cu + H2O

45
Q

Was passiert mit dem H2, wenn die Atome beim RT in Kontakt mit fein verteiltem Platin kommen?

A

H2 entzündet sich.

46
Q

Was ist ein Katalysator?

A

Ein Stoff, dessen Anwesenheit die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöht, ohne dass er selbst verbraucht wird.

47
Q

Monosilan

A

SiH4

48
Q

SiH4

A

Monosilan

49
Q

Amminiak

A

NH3

50
Q

NH3

A

Amminiak

51
Q

Nennen Sie Beispiele von H2-Verbindungen mit den nicht Metllen.

A

Methan
Monosilan
Ammoniak

52
Q

Wie ist die Reaktion von
-Methan
-Monosilan
-Ammoniak

mit Wasser?

A
  • nicht möglich
  • nicht möglich
  • NH3 + H2O -> NH4 + OH (alkalische Reaktion)
53
Q

Ammonium

A

NH4

54
Q

NH4

A

Ammonium

55
Q

Warum ist die Reaktion von H2O und Methan/Monosilan nicht möglich?

A
56
Q

Was sind die Salzartige Hybride?

A

Stark elektropositive Metalle (Alkali-, Eradalkalimetalle, außer Be) + H2

57
Q

Wie reagieren die Salzartige Hybride mit Wasser? Erklären Sie es am Beispiel von Caliumhydrit.

A

CaH2 + 2 H2O -> Ca(OH)2 + 2H2

58
Q

Caliumhydrit
Caliumhydroxid

A

CaH2
Ca(OH)2

59
Q

CaH2
Ca(OH)2

A

Caliumhydrit
Caliumhydroxid

60
Q

Was haben Metallartige H2-Verbindungen?

A

Hohe elekt. Leitfähigkeit

61
Q

Was bedeutet die Grenzzusammensetzung bei Metallartigen H2-Verbindungen? Nennen Sie ein Beispiel.

A

Es gibt eine bestimmte Anzahl an Lücken, dass H2 besetzen kann. Z. B. MH2 -> 2 Lücken pro Metall

62
Q

Was sind unstöchiometrische Verbindungen?

A

Sie nicht als Moleküle betrachtet werden -> kristalline Phasen wechselnder Zusammensetzung

63
Q

Welche Art der Verbindung sind Metallartigen H2-Verbindungen? Nennen Sie ein Beispiel.

A

Nicht-stöchiometrische Verbindungen
z.B. TiH1.0 bis 2.0

64
Q

Wüstit

A

Eisen(II)-oxid
Fe1-xO

65
Q

Fe1-xO

A

Wüstit

66
Q

Wie wird Säure nach Arrhenius-Konzept definiert?

A

Stoff, der im wässriger Lsg. H+ abgibt und H3O+ bildet.

67
Q

Oxonium-/Hydronium-Ion

A

H3O+

68
Q

H3O+

A

Oxonium-/Hydronium-Ion

69
Q

Wie wird Base nach Arrhenius-Konzept definiert?

A

Stoff, der im wässrigen Lösung OH- abgibt.

70
Q

Arrhenius-Konzept: Nennen Sie eine Beispielreaktion von HCl und Wasser, NaOH und Wasser.

A

HCl + H2O -> H3O+ Cl
NaOH + H2O -> Na + OH

71
Q

Salzsäure

A

HCl

72
Q

HCl

A

Salzsäure

73
Q

Was passiert nach Arrhenius-Konzept, wenn man Säure und Base mischt?
Nennen Sie eine Beispielreaktion.

A

Säure + Base -> Salz + Wasser + Neutralisationswärme/-energie (exoterm)
H3O + OH -> 2H2O

74
Q

Natronlauge

A

NaOH

75
Q

NaOH

A

Natronlauge

76
Q

Welche Struktur hat H3O-Molekül?

A

Trigonal-pyramidal

77
Q

Wie wird Säure nach Bronsted-Lowry-Konzept definiert?

A

Protonendonator (Bronsted-Sr.)

78
Q

Wie wird Base nach Bronsted-Lowry-Konzept definiert?

A

Protonenakzeptor (Bronsted-Base)

79
Q

Bronsted-Lowry-Konzept: Was ist Säure und was ist Base, was sind die Säure-Base-Paare in der Reaktionsgleichung (Salzsr. im Wasser)

A

HCl (Sr.1) + H2O (Base 2) <=> H3O (Sr.2)+ Cl (Base.1)
Säure-Base-Paare: HCl/Cl, H3O/H2O
Sprechweise: HCl ist konjugierte Sr. zu Cl

80
Q

Wie wird Säure nach Lewis-Konzept definiert?

A

Teilchen, das unter Bildung einer Kovalente Bindung, ein Elektronenpaar anlagern kann. (Elektronenpaar-Akzeptor)

81
Q

Wie wird Base nach Lewis-Konzept definiert?

A

Teilchen, das ein freies Elektronenpaar besitzt, mit dem eine kovalente Bindung, zu einem anderen Teilchen geknüpft werden kann (Elektronenpaar-Donator)

82
Q

Nennen sie 2 Beispielreaktionen von Lewis-Base, -Säure

A

BF3 (LS) + F(-)(LB) -> BF4
Ag (LS) + 2 NH3 (LB) -> AgN2H6

83
Q

Schreiben Sie die Reaktion in einer Brennstoffzelle auf.

A

H2 + 1/2O2 -> H2O + elektrische Energie

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