Aufgabe 4.4 - Protolyse und pH-Wert · Abitur Hessen Chemie GK 2021

Bodenbeläge aus PVC und Kork

PVC (Polyvinylchlorid, Material 2) ist ein vielseitiger und preiswerter Kunststoff, der häufig als Fußbodenbelag eingesetzt wird. Es gibt Hart-PVC sowie das biegsamere Weich-PVC, das aus sogenannten Copolymeren bestehen kann. Polyvinylchlorid ist allerdings in die Kritik gekommen, da beispielsweise bei der Verbrennung zahlreiche giftige Stoffe freigesetzt werden. Ein mögliches Verbrennungsprodukt ist das Gas Phosgen (Material 4). Atmet man Phosgen ein, reagiert es mit der Feuchtigkeit in den Lungen zu Kohlenstoffdioxid und Chlorwasserstoff.

Als Alternative zu PVC kommen verschiedene andere Materialien als Bodenbeläge in Frage, unter anderem das Naturprodukt Kork. Dieser Naturstoff enthält zahlreiche verschiedene Substanzen wie zum Beispiel Cellulose und Polyester, die aus verschiedenen Hydroxydicarbonsäuren aufgebaut sind.

Material 1

Mehrstufige Synthese von PVC (Polyvinylchlorid)

Schritt 1: Ethen reagiert mit Chlor in einer elektrophilen Addition zu einem Zwischenprodukt.

Schritt 2: Das in Schritt 1 entstandene Zwischenprodukt wird unter bestimmten Bedingungen erhitzt, dabei bilden sich Chlorethen (Vinylchlorid) sowie ein gasförmiges anorganisches Produkt. Leitet man dieses Gas in wässrige Silbernitratlösung ein, entsteht ein weißer, milchiger Niederschlag.

Schritt 3: Das in Schritt 2 entstandene Chlorethen (Vinylchlorid) reagiert mithilfe eines Peroxids ($\mathrm{R-O-O-R}$) als Radikalstarter zum Polyvinylchlorid (PVC, Material 2).

Material 2

Strukturformelausschnitt eines Hart-PVC-Makromoleküls

Material 3

Strukturformelausschnitt eines PVC-Copolymer-Makromoleküls

Material 4

Phosgen

4.4 Bei der Verbrennung von PVC kann unter anderem auch das in Material 4 dargestellte Reaktionsprodukt Phosgen entstehen. Kommt Phosgen in Kontakt mit Wasser, reagieren beide Stoffe zu Kohlenstoffdioxid und Chlorwasserstoff. Chlorwasserstoff bildet seinerseits mit Wasser eine stark ätzende Lösung. [12 BE]

Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Phosgen mit Wasser zu Kohlenstoffdioxid und Chlorwasserstoff an.

Erläutern Sie, auch mithilfe einer Reaktionsgleichung, die Bildung der stark ätzenden Lösung und begründen Sie, ob es sich bei dieser Reaktion um eine Gleichgewichtsreaktion handelt.

Berechnen Sie den pH-Wert einer Lösung, wenn $25\text{ mg}$ Chlorwasserstoff in $200\text{ mL}$ Wasser eingeleitet werden.