Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 1 af 16 pgave 1. Molekylorbitalteori 1.1 Angiv elektronkonfigurationer for, Al, e 3+ og Br. : [He]2s 2 2p 4 Al: [Ne]3s 2 3p 1 e 3+ : [Ar]3d 5 Br : [Kr] 1.2 Molekylorbitalteori. a) Skitser molekylorbitaldiagrammet for C 2. σ 2pz * π 2px,y * σ 2pz π 2px,y σ 2s * σ 2s σ 1s * σ 1s b) Angiv bindingsorden for C 2. Bindingsorden = ½(8-4) = 2 c) Angiv de magnetiske egenskaber for C 2.
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 2 af 16 C 2 er diamagnetisk. 1.3 Ved en to trins oxidation af C 2 kan ionen C 2 2+ tænkes dannet. a) Skitser molekylorbitaldiagrammet for C 2 2+. σ 2pz * π 2px,y * σ 2pz π 2px,y σ 2s * σ 2s σ 1s * σ 1s b) Angiv bindingsorden for C 2 2+. Bindingsorden = ½(6-4) = 1 c) Angiv de magnetiske egenskaber for C 2 2+. C 2 + er paramagnetisk.
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 3 af 16 pgave 2. Reaktioner og navngivning 2.1 Navngivning. Navngiv følgende forbindelser: 5% NH 4 Ammoniumfluorid HN 3 Salpetersyre Na 2 2 Natriumperoxid KHS 4 Kaliumhydrogensulfat Cu 2 Kobber(I)oxid 2.2 ærdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer: 5% Ca(s) + H 2 (l) Ca(s) + 2 H 2 (l) Ca(H) 2 (aq) + H 2 (g) NaH(s) + H 2 (l) NaH(s) + H 2 (l) NaH(aq) + H 2 (g) Ba 2+ (aq) + C 3 2 (aq) Ba 2+ (aq) + C 3 2 (aq) BaC 3 (s) P 4 10 (s) + H 2 (l) P 4 10 (s) + 6H 2 (l) 4 H 3 P 4 Cu 2+ (aq) + S 2- (aq) Cu 2+ (aq) + S 2 (aq) CuS(s) pgave 3. Kompleksforbindelser 3.1 Navngiv følgende kompleksforbindelser: [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 hexaammincobalt(iii)chlorid [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 pentaamminchlorocobalt(iii)chlorid [Cu(H 2 ) 6 ] 2+ Hexaaquakobber(II)-ion K 3 [Cr(CN) 6 ]
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 4 af 16 Kaliumhexacyanochromat(III) 3.2 pskriv d-orbital diagrammer for følgende komplekse ioner: [Cu(H 2 ) 6 ] 2+ og [Cr(CN) 6 ] 3-. [Cu(H 2 ) 6 ] 2+ d 2 2 2, d z x y d xy, d xz, d yz [Cr(CN) 6 ] 3- d, d 2 2 y 2 z x d xy, d xz, d yz 3.3 Angiv de magnetiske egenskaber for henholdsvis [Cu(H 2 ) 6 ] 2+ og [Cr(CN) 6 ] 3-. [Cu(H 2 ) 6 ] 2+ : Paramagnetisk [Cr(CN) 6 ] 3- : Paramagnetisk
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 5 af 16 pgave 4. Lewisstrukturer og VSEPR 4.1 Angiv Lewisstrukturer og eventuelle resonansstrukturer (med formelle ladninger) for CH 4, S 6, H 3 +, N 3, P 5 : H H C H H S H H H + P N N N 4.2 Tegn en tydelig tredimensionel struktur og angiv omtrentlige bindingsvinkler for CH 4, S 6, H 3 +, N 3, P 5 : CH 4 : Tetraedrisk (~109,5 ) S 6 : oktaedrisk (90 ) H 3 + : Trigonal pyramide (109,5 ) N - 3 : trigonal plan (~120 ) P 5 : Trigonal bipyramide
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 6 af 16 4.3 Angiv for hvert af følgende molekyler/ioner, om de har et dipolmoment, der er forskelligt fra 0: CH 4, S 6, H 3 +, N 3, P 5 : CH 4 : dipolmoment = 0 S 6 : dipolmoment = 0 H 3 + : dipolmoment 0 N 3 - : dipolmoment = 0 P 5 : dipolmoment = 0 pgave 5. Reaktioner 5.1 ærdiggør og afstem følgende reaktionsskemaer for følgende stoffers reaktion med rigeligt ilt: 5% Zn(s) + 2 (g) 2 Zn(s) + 2 (g) 2Zn(s) P 4 (s) + 2 (g) P 4 (s) + 5 2 (g) P 4 10 (s) Li(s) + 2 (g) 4 Li(s) + 2 (g) 2 Li 2 (s) Na(s) + 2 (g) 2 Na(s) + 2 (g) Na 2 2 (s) H 2 S(g) + 2 (g) 2 H 2 S(g) + 3 2 (g) 2 S 2 (g) + 2 H 2
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 7 af 16 Phosphorsyre, H 3 P 4, kan fremstilles ud fra calciumphosphat, Ca 3 (P 4 ) 2, ved tilsætning af koncentreret svovlsyre. 5.2 pskriv en afstemt reaktionsligning for fremstilling af phosphorsyre ud fra calciumphosphat. 3% Ca 3 (P 4 ) 2 (s) + 3 H 2 S 4 (konc.) 2 H 3 P 4 + 3 CaS 4 (s) Jern metal kan fremstilles ud fra jern(iii)oxid i en termitreaktion ved høj temperatur. 5.3 pskriv en afstemt reaktionsligning for fremstilling af jern ud fra jern(iii)oxid og aluminium. e 2 3 (s) + 2 Al(s) Al 2 3 (s) + 2 e(s)
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 8 af 16 Bilag 1. 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 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 e 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 s 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) r 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 m Md No Lr
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 9 af 16 pgave 6. Bindingsenergi Betragt forbrændingen af methan, CH 4 : CH 4 (g) + 2 2 (g) C 2 (g) + 2H 2 (l) 6.1 Anvend tabelværdier for bindingsenthalpier til at beregne reaktionsenthalpien for forbrænding af CH 4 : r H = 4 b H(C-H) + 2 b H(=) 2 b H(C=) 4 b H(H-) = 4 416 kj mol -1 + 2 498 kj mol -1 2 806 kj mol -1 4 464 kj mol -1 = 808 kj mol -1 6.2 Anvend standardenthalpier til at beregne reaktionsenthalpien for reaktionen givet i 6.2. r H = f H(C 2 (g)) + 2 f H(H 2 (l)) f H(CH 4 (g)) 2 f H( 2 (g)) = ( 394 kj mol -1 ) + 2 ( 286 kj mol -1 ) ( 74) kj mol -1 0 = 892 kj mol -1 6.3 orklar forskellen mellem de beregnede enthalpier i spørgsmål 6.1 og 6.2. 1% 6.1 er beregnet med gennemsnitlige bindingsenergier (og er desuden kun et godt estimat når alle stoffer er på gasform). 6.4 Angiv om reaktionen i 6.1 er endotherm eller exotherm. 1% Exotherm
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 10 af 16 pgave 7. arver og energier [Cr(CN) 6 ] 3 og [Cr 6 ] 3 er forbindelser hvor liganderne sidder oktaedrisk omkring centralatomet. Ligandfeltopsplitningerne,, for de to forbindelser er 15000 cm -1 og 26600 cm - 1 7.1 Angiv hvilken af de to forbindelser ovenfor der har en ligandfeltopsplitning på 15000 cm -1. [Cr 6 ] 3 7.2 Angiv bølgelængderne (i nm) af lys med energierne 15000 cm -1 og 26600 cm -1 3% 1/15000 cm -1 = 667 nm og 1/26600 cm -1 = 385 nm Antag at forbindelserne har et absorptionsmaksimum ved disse energier. 7.3 Beregn energien (i enheden kj mol -1 ) af lyset som de to forbindeler absorberer. 3% E = hν = hc/λ = (6,626 10-34 J s 3,00 10 8 m s -1 / (667 10-9 m)) 6,02 10 23 mol -1 = 179 kj mol -1 E = hν = hc/λ = (6,626 10-34 J s 3,00 10 8 m s -1 / (385 10-9 m)) 6,02 10 23 mol -1 = 311 kj mol -1 7.4 Ved brug af farvehjulet: Angiv farven på den af de to forbindelser, som absorberer lys med den laveste energi. 3% 179 kj mol -1 svarer til 667 nm. Dvs. absorption af rødt lys og forbindelsen må derfor være grøn.
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 11 af 16 pgave 8. Krystalstrukturer CsCl(s) krystalliserer i en simpel kubisk enhedscelle, se figur. 8.1 Angiv hvor mange Cs + ioner og hvor mange Cl ioner en enhedscelle indeholder. 1 og 1 Ionradius af Cs + er 174 pm og ionradius af Cl er 181 pm. 8.2 Beregn længden af rumdiagonalen for enhedscellen. Rumdiagonalen = 2 r(cs + ) + 2 r(cl ) =710 pm 8.3 Beregn volumen af enhedscellen. Hjælp: Kantlængden er givet ved 1 3 gange rumdiagonalen. 3% Kantlængden er = 1/sqrt(3) 710 pm = 410 pm V = (410 pm) 3 = 6,888 10-23 cm 3 8.4 Beregn densiteten af CsCl. 3% ρ = m/v = 168,36 g mol -1 / (6,02 10 23 mol -1 6,888 10-23 cm 3 ) = 4. 06 g/cm 3
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 12 af 16 pgave 9. Born-Haber 9.1 pstil en Born-Haber cyklus for reaktionsskemaet: K(s) + ½ 2 (g) K(s) K(s) + 1/2 2 (g) a H (K, s) +½ b H ( 2, g) K(g) + (g) f H (K, s) IE 1 (K, g) EA 1 (, g) K(s) lattice H (K) K + (g) + - (g) 9.2 Beregn gitterenthalpien, gitter H, for K(s) ved beregning ud fra Born-Haber cyklussen ovenfor. 3% gitter H (K) = IE 1 (K, g) + EA 1 (, g) subl H (K, s) ½ b H ( 2, g) + f H (K, s) = 419 kj mol -1 + 328 kj mol -1 90 kj mol -1 1/2 158 kj mol -1 + ( 567 kj mol -1 ) = 827 kj mol -1 Ionradius for K + er 138 pm og ionradius for er 133 pm. 9.3 Estimer gitterenthalpien, gitter H, for K(s) ved beregning ud fra Born-Landé ligningen. 3% = 6,022 10 23 mol -1 1,78 1 1 (1,602 10-19 C) 2 / (4 3,1416 8,854 10-12 m -1 (133 + 138) 10-12 m) (1-1/8) = -798 kj/mol
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 13 af 16 pgave 10. Identifikation af en ionisk forbindelse En opløsning af en ren ionisk forbindelse er blevet undersøgt og observationerne er blevet noteret: 1. Indikatorpapir viser, at opløsningen er neutral. 2. pløsningen er farveløs. 3. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HN 3 (aq) og derefter AgN 3 (aq) kommer der straks et bundfald. 4. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HN 3 (aq) og derefter H 2 S 4 (aq) kommer der straks et hvidt bundfald. 5. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HN 3 (aq) og derefter BaCl 2 (aq) sker der ingen udfældning. 6. Hvis opløsningen først tilsættes lidt HN 3 (aq) og derefter gradvist NaH(aq) sker der ingen udfældning.. 7. Hvis opløsningen tilsættes Na 2 S(aq) sker der ingen udfældning. 10.1 oreslå mindst 3 forskellige anioner, der giver bundfald ved behandlingen ved punkt 3. Eksempelvis Cl -, Br -, I - 10.2 Angiv farven på bundfaldene ved punkt 3 for de tre anioner foreslået i opgave 10.1. AgCl - hvidt, AgBr - flødefarvet, AgI - gult. 10.3 Hvilke to kationer er de eneste der kan give et bundfald ved punkt 4? Ba 2+ og Sr 2+ 10.4 Hvilken analyse kunne man udføre for at skelne de to kationer i opgave 10.3 fra hinanden? ældning af Ba 2+ med Cr 4 2- lammefarve Ba (grøn) Sr (rød) 10.5 Angiv mindst et forslag til en ionisk forbindelse, der kan være det
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 14 af 16 ukendte stof. SrCl 2
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 15 af 16 Bilag 2. Data til brug i beregninger ysiske 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 Madelung konstant (K) A = 1,78 Vakuumpermittivitet ε 0 = 8,854 10 12 m -1 Elementarladning e = 1,602 10 19 C Born exponent for K n = 8 Pi π = 3,1416 Termodynamiske data: Bindingsenergi for = b H(=) = 498 kj mol 1 Bindingsenergi for C H b H(C H) = 416 kj mol 1 Bindingsenergi for C= b H(C=) = 806 kj mol 1 Bindingsenergi for H b H(H ) = 464 kj mol 1 Bindingsenergi for b H( ) = 158 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for H 2 (l) f H(H 2 (l)) = 286 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for CH 4 (g) f H(CH 4 (g)) = 74 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for C 2 (g) f H(C 2 (g)) = 394 kj mol 1 Dannelsesenthalpi for K(s) f H(K(s)) = 567 kj mol 1 Atomiseringsenthalpi for K(s) a H(K(s)) = 90 kj mol 1 1. ioniseringssenthalpi for K(g) ΙΕ1(K(g)) = 419 kj mol 1 1. elektronaffinitet for (g) EA1 ((g)) = 328 kj mol 1 Pythagoras sætning for sidelængderne (a og b) og hypotenusen (c) i en retvinklet trekant: a 2 + b 2 = c 2 range arvehjulet: Rød Gul Violet Grøn Blå
Skriftlig prøve i kursus 26173/E14 Side 16 af 16 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 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 e 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 s 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) r 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 m Md No Lr