Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 1 af 15 UORGANISK KEMI Torsdag den 22. maj 2014

Transkript

1 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 1 af 15 Opgave 1. Molekylorbitalteori 1.1 Angiv elektronkonfigurationer for He, Se, Cr 3+ og F. 1.2 Molekylorbitalteori. a) Skitser molekylorbitaldiagrammet for O 2. 5% b) Angiv bindingsorden for O 2. c) Angiv de magnetiske egenskaber for O 2.

2 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 2 af Hvis O 2 oxideres et trin kan ionen O 2 + dannes. Argumenter ud fra dit diagram i opgave 1.2 om bindingen i denne ion er stærkere eller svagere end i O 2 molekylet. 3% Opgave Navngivning. Navngiv følgende forbindelser: 5% Na 2 O H 2 SO 4 MnO 2 KMnO 4 FeS 2.2 Færdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer: 5% Na(s) + H 2 O(l) BaO(s) + H 2 O(l) Sr 2+ (aq) + SO 4 2 (aq) AgNO 3 (aq) + HI(aq) Al(s) + NO 3 (aq) (basisk)

3 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 3 af 15 Opgave 3. Kompleksforbindelser 3.1 Navngiv følgende kompleksforbindelser: [Mn(H 2 O) 6 ]Cl 2, [Fe(H 2 O) 6 ](NO 3 ) 2, [Co(H 2 O) 6 ]SO 4 3% 3.2 Opskriv d-orbital diagrammer for følgende kompleksioner: [Mn(H 2 O) 6 ] 2+, [Fe(H 2 O) 6 ] 2+, [Co(H 2 O) 6 ] 2+ 4%

4 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 4 af Tegn en rumlig struktur af [Mn(H 2 O) 6 ] 2+. 3% Opgave 4. Lewisstrukturer og VSEPR 4.1 Angiv Lewisstrukturer og eventuelle resonansstrukturer (med formelle ladninger) for H 2 O, BeCl 2, BF 4, SO 2, NO 2 : 4% 4.2 Tegn en tydelig tredimensionel struktur og angiv omtrentlige bindingsvinkler for H 2 O, BeCl 2, BF 4, SO 2, NO 2. 4%

5 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 5 af Angiv for hvert af følgende molekyler/ioner, om de har et dipolmoment, der er forskelligt fra 0: H 2 O, BeCl 2, BF 4, SO 2, NO 2. Opgave 5. Reaktioner 5.1 Færdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer for følgende stoffers reaktion med rigeligt ilt eller rigeligt vand: 5% Mg(s) + O 2 (g) Cu(s) + O 2 (g) Li(s) + O 2 (g) SO 3 (g) + H 2 O(l) P 4 O 10 (s) + H 2 O(l)

6 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 6 af 15 Jern metal fremstilles ud fra forskellige jernmineraler for eksempel jern(ii)disulfid også kaldet svovlkis eller narreguld. Først omdannes jern(ii)disulfid til jern(iii)oxid ved opvarmning i luft (ristning). Derefter reduceres jern(iii)oxid med fx koks for at fremstille metallet. 5.2 Opskriv en afstemt reaktionsligning for fremstilling af jern(iii)oxid ud fra jern(ii)disulfid. 3% 5.3 Opskriv en afstemt reaktionsligning for fremstilling af jern ud fra jern(iii)oxid.

7 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 7 af 15 Bilag 1. Periodisk system med atommasser og elektronegativiteter 1 1, ,0026 H He 2,1 3 6, , , , , , , ,180 Li Be B C N O F Ne 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4, , , , , , , , ,948 Na Mg Al Si P S Cl Ar 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,80 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 0,8 1,0 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,9 1,9 1,9 1,6 1,6 1,8 2,0 2,4 2, , , , , , ,94 43 (97,907) , , , , , , , , , , ,29 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 1,9 2,2 2,2 2,2 1,9 1,7 1,7 1,8 1,9 2,1 2, , , , , , , , , , , , , , , ,98 84 (209) 85 (210) 86 (222) Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 0,7 0,9 1,0 1,3 1,5 1,7 1,9 2,2 2,2 2,2 2,4 1,9 1,8 1,9 1,9 2,0 2,2 87 (223) 88 (226) 89 (227) 104 (261) 105 (262) 106 (263) 107 (262) 108 (265) 109 (266) Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt 0,7 0, , , ,24 61 (144,91) , , , , , , , , , ,97 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu , , ,03 93 (237,05) 94 (244,06) 95 (243,06) 96 (247) 97 (247,07) 98 (251,08) 99 (252,08) 100 (257,1) 101 (258,1) 102 (259,1) 103 (262,1) Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

8 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 8 af 15 Opgave 6. Hydrogen 6.1 Anvend standardreduktionspotentialer til at forudsige om følgende reaktion er spontan: 2 H + + Cu H 2 + Cu Anvend tabelværdier for bindingsenthalpier til at beregne reaktionsenthalpien for forbrænding af hydrogen: 4% 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g) 6.3 Anvend standardenthalpier til at beregne reaktionsenthalpien for reaktionen givet i 6.2. Husk at være opmærksom på tilstandsformer. 3% 6.4 Angiv om reaktionen i 6.2 er endotherm eller exotherm. 1%

9 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 9 af 15 Opgave 7. Farver og energier Lys med en bølgelængde på 450 nm er blåt. 7.1 Beregn energien (i enheden kj mol -1 ) af lys med en bølgelængde på 450 nm. 3% 7.2 Energien af bindingen i O 2 er 498 kj mol -1. Kan det blå lys bryde denne binding? 7.3 [VO(H 2 O) 5 ] 2+ er en forbindelse af vanadium(iv) hvor liganderne sidder i et oktaeder omkring centralatomet. Opskriv et d-orbital diagram for denne forbindelse under antagelse af, at den er oktaedrisk. 3% Forbindelsen er blå. 7.4 Foreslå ved brug af farvehjulet en cirka værdi for bølgelængden af det lys som forbindelsen absorberer.

10 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 10 af 15 Opgave 8. Krystalstrukturer ZnS(s), zinksulfid kaldes også zinkblende. Det krystalliserer i en kubisk enhedscelle, se figur. 8.1 Angiv hvor mange Zn 2+ ioner og hvor mange S 2 ioner en enhedscelle indeholder. Densiteten af ZnS er 3,71 g cm Beregn volumen af enhedscellen. 3% 8.3 Beregn sidelængden af enhedscellen. S 2 sidder tetraedrisk omkring Zn 2+ i krystallen, se figuren. 8.4 Beregn den korteste afstand mellem Zn 2+ og S 2 ud fra sidelængden af enhedscellen. (Dette kan for eksempel gøres ved at konstruere retvinklede trekanter og bruge pythagoras sætning, se bilag 2.) 3%

11 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 11 af 15 Opgave 9. Kobber(II)oxid 9.1 Opstil en Born-Haber cyklus for reaktionsskemaet: 4% Cu(s) + ½ O 2 (g) CuO(s) 9.2 Beregn gitterenthalpien, gitter H, for CuO(s) ved beregning ud fra Born-Haber cyklussen ovenfor. 4% 9.3 Opskriv afstemte reaktionsskemaer for, hvorledes CuO(s) kan fremstilles ved at opløse kobber metal i salpetersyre og derefter opvarme opløsningen til høj temperatur.

12 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 12 af 15 Opgave 10. Identifikation af ionisk forbindelse En opløsning af en ren ionisk forbindelse er blevet undersøgt og observationerne er blevet noteret: 1. Indikatorpapir viser, at opløsningen er nogenlunde neutral. 2. Opløsningen er farveløs. 3. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HNO 3 (aq) og derefter AgNO 3 (aq) sker der ingen udfældning. 4. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HNO 3 (aq) og derefter H 2 SO 4 (aq) sker der ingen udfældning. 5. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HNO 3 (aq) og derefter BaCl 2 (aq) fremkommer et hvidt bundfald. 6. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HNO 3 (aq) og derefter gradvist NaOH(aq) sker der en udfældning af et hvidt stof, der ikke går i opløsning igen med overskud af NaOH(aq). 7. Hvis opløsningen tilsættes Na 2 S(aq) sker der udfældning af et hvidt stof Foreslå 2 forskellige ioner, der er farvede. (Og derfor kan udelukkes fordi opløsningen ifølge pkt. 2 er farveløs.) 10.2 Hvilke kationer udelukkes ved punkt 4? 10.3 Hvilken anion påvises ved punkt 5? 10.4 Opskriv mindst 2 kationer, der udelukkes ved punkt 6.

13 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 13 af 15 Påvisningen af kationen i den ioniske forbindelse er ikke helt entydig ud fra punkt 1-7 og der er stadig to muligheder for identiteten af saltet. Med den yderligere oplysning at den ioniske forbindelse er letopløselig kan identiteten bestemmes Angiv de to muligheder for den ioniske forbindelse. Angiv den letopløselige af de to eller angiv en anden måde at skelne mellem kationerne.

14 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 14 af 15 Bilag 2. Data til brug i beregninger Fysiske konstanter: Avogadros konstant: L = 6, mol 1 Plancks konstant: h = 6, J s Lysets hastighed: c = 2, m s 1 Standard reduktionspotentialer: E (Cu 2+ (aq)/cu(s)) = 0,34 V E (2H + (aq)/h 2 (g)) = 0 V Alle E er ved 25 C, tryk 1 bar og koncentrationer 1 M. Termodynamiske data: Bindingsenergi for O=O b H(O=O) = 498 kj mol 1 Bindingsenergi for H H b H(H H) = 436 kj mol 1 Bindingsenergi for H O b H(H O) = 464 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for H 2 O(l) f H(H 2 O(l)) = 286 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for CuO(s) f H(CuO(s)) = 157 kj mol 1 Fordampningsenthalpi for H 2 O(l) evap H(H 2 O(l)) = 44 kj mol 1 Atomiseringsenthalpi for Cu(s) a H(Cu(s)) = 338 kj mol 1 1. ioniseringssenthalpi for Cu(g) ΙΕ1(Cu(g)) = 746 kj mol 1 2. ioniseringssenthalpi for Cu(g) ΙΕ2(Cu(g)) = 1958 kj mol 1 1. elektronaffinitet for O(g) EA1(O(g)) = 141 kj mol 1 2. elektronaffinitet for O(g) EA2(O(g)) = 798 kj mol 1 Pythagoras sætning for sidelængderne (a og b) og hypotenusen (c) i en retvinklet trekant: a 2 + b 2 = c 2 Farvehjulet: Orange Rød Gul Violet Grøn Blå

15 Skriftlig prøve i kursus 26173/F14 Side 15 af 15 Periodisk system med atommasser og elektronegativiteter 1 1, ,0026 H He 2,1 3 6, , , , , , , ,180 Li Be B C N O F Ne 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4, , , , , , , , ,948 Na Mg Al Si P S Cl Ar 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,80 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 0,8 1,0 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,9 1,9 1,9 1,6 1,6 1,8 2,0 2,4 2, , , , , , ,94 43 (97,907) , , , , , , , , , , ,29 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 1,9 2,2 2,2 2,2 1,9 1,7 1,7 1,8 1,9 2,1 2, , , , , , , , , , , , , , , ,98 84 (209) 85 (210) 86 (222) Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 0,7 0,9 1,0 1,3 1,5 1,7 1,9 2,2 2,2 2,2 2,4 1,9 1,8 1,9 1,9 2,0 2,2 87 (223) 88 (226) 89 (227) 104 (261) 105 (262) 106 (263) 107 (262) 108 (265) 109 (266) Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt 0,7 0, , , ,24 61 (144,91) , , , , , , , , , ,97 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu , , ,03 93 (237,05) 94 (244,06) 95 (243,06) 96 (247) 97 (247,07) 98 (251,08) 99 (252,08) 100 (257,1) 101 (258,1) 102 (259,1) 103 (262,1) Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr