Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 1 af 14 Opgave 1. 1.1 Angiv elektronkonfigurationer for N, Al 3+, Mn og Zn 2+. 1.2 Molekylorbitalteori. a) Skitser molekylorbitaldiagrammet for Ne 2. 4 % b) Angiv bindingsorden for Ne 2. c) Er molekylet Ne 2 stabilt?
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 2 af 14 1.3 Ved oxidation af Ne 2 kan ionen Ne 2 4+ tænkes dannet. a) Skitser molekylorbitaldiagrammet for Ne 2 4+. 4 % b) Angiv bindingsorden for Ne 2 4+. c) Er ionen Ne 2 4+ stabil?
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 3 af 14 Opgave 2. 2.1 Navngiv følgende forbindelser: 5 % LiBr KCN (NH 4 ) 2 CO 3 [Cr(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 [Cu(CN) 4 ] 3 2.2 Færdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer: 5 % Al(s) + O 2 (g) Sr 2+ (aq) + HSO 4 (aq) BaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) AgNO 3 (aq) + NaI(aq) Zn(s) + H + (aq) Opgave 3. Kompleksforbindelser 3.1 Betragt de ioniske kompleksforbindelser [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ og [Co(CN) 6 ] 3. For begge forbindelser: 4 % a) Angiv centralatomet: b) Angiv centralatomets oxidationstrin: c) Angiv liganderne: d) Angiv koordinationstallet for centralatomet:
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 4 af 14 3.2 Ionerne [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ og [Co(CN) 6 ] 3 har forskellige magnetiske egenskaber. 4 % a) Tegn et d-orbitaldiagram med tilhørende elektronfordeling for [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ : b) Tegn et d-orbitaldiagram med tilhørende elektronfordeling for [Co(CN) 6 ] 3 : 3.3 Angiv de magnetiske egenskaber for henholdsvis [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ og [Co(CN) 6 ] 3. [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ : [Co(CN) 6 ] 3 :
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 5 af 14 Opgave 4. Lewisstrukturer og VSEPR 4.1 Angiv Lewisstrukturer og eventuelle resonansstrukturer (med formelle ladninger) for H 2 S, PCl 3, SF 6, CO 3 2 og BF 4 : 3 % 4.2 Tegn en tydelig tredimensionel struktur og angiv omtrentlige bindingsvinkler for H 2 S, PCl 3, SF 6, CO 3 2 og BF 4. 4 % 4.3 Angiv for hvert af følgende molekyler/ioner, om de har et dipolmoment, der er forskelligt fra 0: H 2 S, PCl 3, SF 6, CO 3 2 og BF 4. 3 %
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 6 af 14 Opgave 5. 5.1 Færdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer for følgende stoffers reaktion med rigeligt vand: 5 % P 4 O 6 (s) + H 2 O(l) B(OH) 3 (aq) + H 2 O(l) Na(s) + H 2 O(l) Na 2 O 2 (s) + H 2 O(l) Ca(s) + H 2 O(l) Phosphorsyre kan fremstilles industrielt ud fra calciumphosphat ved at tilsætte koncentreret svovlsyre. 5.2 Opskriv og afstem reaktionen for den industrielle produktion af phosphorsyre, H 3 PO 4 (l), ud fra calciumphosphat, Ca 3 (PO 4 ) 2 (s). 3 % 5.3 Opskriv en afstemt reaktionsligning for fremstilling af Si(s) ud fra SiO 2 (s).
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 7 af 14 Danmarks Tekniske Universitet Opgave 6. Koordinationsforbindelser og elektrokemi Jern danner koordinationsforbindelser i både oxidationstrin +2 og +3. 6.1 Opskriv en afstemt reaktionsligning for oxidation af [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ med ilt i sur opløsning. 6.2 Opskriv en afstemt reaktionsligning for oxidation af [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ med sølvioner. 6.3 Argumenter for om reaktionerne i 6.2 og 6.3 er spontane som opskrevet ovenfor eller om de er spontane i den modsatte retning ved standardbetingelserne. Betragt [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ og [Fe(H 2 O) 6 ] 3+. Ligandfeltopsplitningen,, stiger med oxidationstrinet. Energien af de to opsplitninger er henholdsvis 9400 cm -1 for [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ og 13300 cm -1 for [Fe(H 2 O) 6 ] 3+. 6.4 Vis at elektromagnetisk stråling med disse energier ligger udenfor det synlige område. (Det synlige område har bølgelængder imellem ca. 390 og 740 nm.)
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 8 af 14 6.5 Omregn energierne af ligandfeltopsplitningerne fra enheden cm -1 til enheden kj mol -1 for begge forbindelser. Opgave 7. Bindingsenergi. Siliciumtetrachlorid, SiCl 4, er en farveløs væske, der reagerer spontant med vand: SiCl 4 (l) + 2 H 2 O(g) SiO 2 (s) + 4 HCl(g) 7.1 Anvend tabelværdier for gennemsnitlige bindingsenergier til at give et estimat for reaktionsenthalpien, r H, for reaktionen skrevet ovenfor. (Kvarts, SiO 2, er et uendeligt gitter, hvor hvert silicium atom danner fire Si-O enkeltbindinger) 3 % 7.2 Beregn reaktionsenthalpien, r H, for reaktionen ovenfor ved hjælp af tabelværdier for dannelsesenthalpier. 3 % 7.3 Angiv om reaktionen er exotherm eller endotherm. 7.4 Angiv hvilke årsager der kan ligge grund til forskellen mellem enthalpierne beregnet i 7.1 og i 7.2.
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 9 af 14 Opgave 8. Born-Haber cyklus. 8.1 Opstil en Born-Haber cyklus for reaktionsskemaet: 4 % 2 Sc(s) + 3 F 2 (g) 2 ScF 3 (s) 8.2 Beregn gitterenthalpien, gitter H, for ScF 3 (s) ud fra Born-Haber cyklussen i 8.1. 3 % 8.3 Navngiv forbindelserne: 3 % ScF 3 NF 3
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 10 af 14 Na 3 [CoF 6 ] Opgave 9. Krystalgitre Jern krystalliserer i både i en fladecentreret kubisk enhedscelle (fcc) og i en rumcentreret kubisk enhedscelle (bcc). Atomradius for jern er 126 pm. 9.1 Beregn densiteten af jern i en fladecentreret kubisk enhedscelle (fcc). 3 % 9.2 Beregn densiteten af jern i en rumcentreret kubisk enhedscelle (bcc). 3 % 9.3 Hvilken af de to krystalformer har den mest effektive pakning af jernatomer? 9.4 Hvilken type bindinger er til stede i jern?
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 11 af 14 Opgave 10. Kvalitativ analyse Et hvidt salt er blevet analyseret ved øvelserne i kvalitativ analyse. Det er blevet observeret at: a. Saltet er letopløseligt i vand. b. Hvis en opløsning af saltet i vand tilsættes salpetersyre og derefter en bariumnitrat opløsning dannes et hvidt bundfald. c. Hvis en opløsning af saltet i vand tilsættes en natriumhydroxid opløsning dannes et hvidt bundfald, som ikke går i opløsning igen i overskud af natriumhydroxid. d. Der dannes ikke bundfald når en opløsning af saltet i vand tilsættes saltsyre. 10.1 Opskriv en afstemt reaktionsligning for reaktionen der sker ved punkt b). Hvad kan man slutte om forbindelsen ud fra denne oplysning? 10.2 Angiv mindst en kation, der udelukkes ved punkt d) og begrund dit svar. Ved hjælp af oplysningerne ovenfor kan man entydigt bestemme, hvilket af de følgende 6 salte, der er det korrekte: Na 2 SO 4 MgSO 4 BaCl 2
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 12 af 14 Al(NO 3 ) 3 AgNO 3 Al 2 (SO 4 ) 3 10.3 a) Angiv hvilket af saltene, der er det ukendte stof. 4 % b) Begrund dit svar. c) Navngiv det ukendte stof.. 10.4 Angiv hvorledes man entydigt kan påvise den kation, som du har angivet i dit svar til 10.3. (Hvis du ikke har svaret på 10.3, så angiv hvorledes man entydigt kan påvise Zn 2+ ioner i et salt.)
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 13 af 14 Bilag 2. Data til brug i beregninger Fysiske konstanter: Avogadros konstant: L = 6,022 10 23 mol 1 Plancks konstant: h = 6,626 10-34 J s Lysets hastighed: c = 2,998 10 8 m s 1 Standard reduktionspotentialer: E (Fe 3+ (aq)/fe 2+ (aq)) = 0,77 V E (Ag + (aq)/ag(s)) = 0,80 V E (O 2 (g)+4h + (aq)/2h 2 O(l)) = 1,23 V Alle E er ved 25 C, tryk 1 bar og koncentrationer 1 M. Gennemsnitlige bindingsenergier: b H(Si Cl) = 406 kj mol 1 b H(H Cl) = 432 kj mol 1 b H(H O) = 464 kj mol 1 b H(Si O) = 466 kj mol 1 b H(F F) = 158 kj mol 1 Dannelsesenthalpier f H(SiCl 4 (l)) = 687 kj mol 1 f H(SiO 2 (s)) = 911 kj mol 1 f H(H 2 O(g)) = 242 kj mol 1 f H(HCl(g)) = 92 kj mol 1 f H(ScF 3 (s)) = 1247 kj mol 1 Første ioniseringsenergi for Sc(g) = 633 kj mol 1 Anden ioniseringsenergi for Sc(g) = 1235 kj mol 1 Tredje ioniseringsenergi for Sc(g) = 2389 kj mol 1 Første elektronaffinitet for F(g) = 328 kj mol 1 Sublimationsenthalpi for Sc(s) = 378 kj mol 1
Skriftlig prøve i kursus 26173/E12 Side 14 af 14 Periodisk system med atommasser og elektronegativiteter 1 1,00794 2 4,0026 H He 2,1 3 6,941 4 9,0121 5 10,811 6 12,011 7 14,007 8 15,999 9 18,998 10 20,180 Li Be B C N O F Ne 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 11 22,990 12 24,305 13 26,982 14 28,086 15 30,974 16 32,066 17 35,453 18 39,948 Na Mg Al Si P S Cl Ar 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3,0 19 39,098 20 40,078 21 44,956 22 47,87 23 50,942 24 51,996 25 54,938 26 55,845 27 58,933 28 58,693 29 63,546 30 65,39 31 69,723 32 72,61 33 74,922 34 78,96 35 79,904 36 83,80 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 2,8 37 85,468 38 87,62 39 88,906 40 91,224 41 92,906 42 95,94 43 (97,907) 44 101,07 45 102,91 46 106,42 47 107,87 48 112,41 49 114,82 50 118,71 51 121,76 52 127,60 53 126,90 54 131,29 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 2,5 55 132,91 56 137,33 57 138,91 72 178,49 73 180,95 74 183,84 75 186,21 76 190,23 77 192,22 78 195,08 79 196,97 80 200,59 81 204,38 82 207,20 83 208,98 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 0,7 58 140,12 59 140,91 60 144,24 61 (144,91) 62 150,36 63 151,96 64 157,25 65 158,93 66 162,50 67 164,93 68 167,26 69 168,93 70 173,04 71 174,97 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 90 232,04 91 231,04 92 238,03 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