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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
Was ist eine Oxidation bei einer Redox-Reaktion?
Abgabe von Elektronen -> Ox-Zahl erhöhte sich
26
Was ist ein Reduktionsmittel?
Ein Atom, der selbst oxidiert und somit reduzierend auf einen anderen Atom wirkt.
27
Was ist ein Oxidationsmittel?
Ein Atom, der selbst reduziert und somit oxidierend auf einen anderen Atom wirkt.
28
Was sind Redoxpaare?
Atompaare (ein Atom oxidier und anderer reduziert)
29
Salzsäure
HCl
30
Mit welchen Verfahren kann H2 technisch hergestellt werden?
- Steam-Reforming - Thermisches Cracken - Kohlevergasung - Wasser-Shift-Reaktion (Kohlenmonoxid-Konvertierung) - Chloralkali-Elektrolyse
31
Wie ist die Reaktionsgleichung bei Steam-Reforming?
CH4 + H2O —> CO + 3H2 (Hohe Tem., bis 40 bar, Ni-Kat)
32
Wie ist die Reaktionsgleichung bei Thermischen Cracken?
Aufbrechen der Verbindung: C(n)H(2n + 2) —> CnH2n + H2 —> C(n-1)H(2n) + H2 + C (Erdölproduckte, hohe Temperatut, Rußabscheidung)
33
Methan
CH4
34
Wie ist die Reaktionsgleichung bei Kohlevergasung?
C + H2O —> CO+H2
35
Was ist Wassergas?
CO+H2
36
Wie ist die Reaktionsgleichung bei Wassergas-Shift-Reaktion?
CO+H2O(g) <=> H2 + CO2 (Wassergasgleichgewicht)
37
Wie wird eine Gleichgewicht-Gleichung in einer Reaktion angemerkt?
Mit <=>
38
Wie ist die Reaktionsgleichung bei Chloralkali-Elektrolyse?
2 Na + 2 Cl + 2 H2O —> 2Na + 2 OH +H2+Cl2
39
Wie ist die Reaktivität von H2?
Reaktionstäge -> relativ hohe Bindungsenergie
40
Wie wird die Trägheit von H2 angewendet?
Langmuir-Fackel: um Metalle zu schmelzen (Rekombinationswärme)
41
Wie heißt die Knallgasgebläse und wozu wird sie verwendet?
Deniellscher Hahn: zum Schmelzen von Quazglas
42
Erklären Sie die Unterschiede von Bunsenbrenner und Knallgasgebläse.
Knallgasgebläse: H2/O2: bis zu 3000 °C Bunsenbrenner: Erdgas/Luft bis 1500 °C
43
Anwendungsbereiche von H2
In der Hitze werden mithilfe H2 aus Oxiden Metalle produziert.
44
Reduktion von Kupfer(II)-oxid zu elementarem Kupfer, schrieben Sie die Reaktion auf.
CuO + H2 -> Cu + H2O
45
Was passiert mit dem H2, wenn die Atome beim RT in Kontakt mit fein verteiltem Platin kommen?
H2 entzündet sich.
46
Was ist ein Katalysator?
Ein Stoff, dessen Anwesenheit die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöht, ohne dass er selbst verbraucht wird.
47
Monosilan
SiH4
48
SiH4
Monosilan
49
Amminiak
NH3
50
NH3
Amminiak
51
Nennen Sie Beispiele von H2-Verbindungen mit den nicht Metllen.
Methan Monosilan Ammoniak
52
Wie ist die Reaktion von -Methan -Monosilan -Ammoniak mit Wasser?
- nicht möglich - nicht möglich - NH3 + H2O -> NH4 + OH (alkalische Reaktion)
53
Ammonium
NH4
54
NH4
Ammonium
55
Warum ist die Reaktion von H2O und Methan/Monosilan nicht möglich?
56
Was sind die Salzartige Hybride?
Stark elektropositive Metalle (Alkali-, Eradalkalimetalle, außer Be) + H2
57
Wie reagieren die Salzartige Hybride mit Wasser? Erklären Sie es am Beispiel von Caliumhydrit.
CaH2 + 2 H2O -> Ca(OH)2 + 2H2
58
Caliumhydrit Caliumhydroxid
CaH2 Ca(OH)2
59
CaH2 Ca(OH)2
Caliumhydrit Caliumhydroxid
60
Was haben Metallartige H2-Verbindungen?
Hohe elekt. Leitfähigkeit
61
Was bedeutet die Grenzzusammensetzung bei Metallartigen H2-Verbindungen? Nennen Sie ein Beispiel.
Es gibt eine bestimmte Anzahl an Lücken, dass H2 besetzen kann. Z. B. MH2 -> 2 Lücken pro Metall
62
Was sind unstöchiometrische Verbindungen?
Sie nicht als Moleküle betrachtet werden -> kristalline Phasen wechselnder Zusammensetzung
63
Welche Art der Verbindung sind Metallartigen H2-Verbindungen? Nennen Sie ein Beispiel.
Nicht-stöchiometrische Verbindungen z.B. TiH1.0 bis 2.0
64
Wüstit
Eisen(II)-oxid Fe1-xO
65
Fe1-xO
Wüstit
66
Wie wird Säure nach Arrhenius-Konzept definiert?
Stoff, der im wässriger Lsg. H+ abgibt und H3O+ bildet.
67
Oxonium-/Hydronium-Ion
H3O+
68
H3O+
Oxonium-/Hydronium-Ion
69
Wie wird Base nach Arrhenius-Konzept definiert?
Stoff, der im wässrigen Lösung OH- abgibt.
70
Arrhenius-Konzept: Nennen Sie eine Beispielreaktion von HCl und Wasser, NaOH und Wasser.
HCl + H2O -> H3O+ Cl NaOH + H2O -> Na + OH
71
Salzsäure
HCl
72
HCl
Salzsäure
73
Was passiert nach Arrhenius-Konzept, wenn man Säure und Base mischt? Nennen Sie eine Beispielreaktion.
Säure + Base -> Salz + Wasser + Neutralisationswärme/-energie (exoterm) H3O + OH -> 2H2O
74
Natronlauge
NaOH
75
NaOH
Natronlauge
76
Welche Struktur hat H3O-Molekül?
Trigonal-pyramidal
77
Wie wird Säure nach Bronsted-Lowry-Konzept definiert?
Protonendonator (Bronsted-Sr.)
78
Wie wird Base nach Bronsted-Lowry-Konzept definiert?
Protonenakzeptor (Bronsted-Base)
79
Bronsted-Lowry-Konzept: Was ist Säure und was ist Base, was sind die Säure-Base-Paare in der Reaktionsgleichung (Salzsr. im Wasser)
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
Wie wird Säure nach Lewis-Konzept definiert?
Teilchen, das unter Bildung einer Kovalente Bindung, ein Elektronenpaar anlagern kann. (Elektronenpaar-Akzeptor)
81
Wie wird Base nach Lewis-Konzept definiert?
Teilchen, das ein freies Elektronenpaar besitzt, mit dem eine kovalente Bindung, zu einem anderen Teilchen geknüpft werden kann (Elektronenpaar-Donator)
82
Nennen sie 2 Beispielreaktionen von Lewis-Base, -Säure
BF3 (LS) + F(-)(LB) -> BF4 Ag (LS) + 2 NH3 (LB) -> AgN2H6
83
Schreiben Sie die Reaktion in einer Brennstoffzelle auf.
H2 + 1/2O2 -> H2O + elektrische Energie

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