Toets 01 Algemene en Anorganische Chemie 30 september 2015 Naam:…………………………………………………… Studentnummer Universiteit Leiden: …………………… Dit is de enige originele versie van jouw tentamen. Het bevat dit voorblad, enkele pagina’s met informatie en vervolgens de opgaven. Gebruik kladpapier om je antwoord uit te werken. Neem daarna de berekening, tekening of ander antwoord over op dit origineel. Lever slechts dit origineel in. SUCCES!
Resultaten: Opgave 1 Opgave 2 /34
/33
Totaal: /100 Cijfer:
Opgave 3 /33
Opgave 1(34 punten) Elementen, atomaire structuur, chemische berekeningen, naamgeving, verkorte elektron configuratie, orbitalen a) (8 punten) Vul onderstaande tabel in. Symbool Protonen
63
Cu
29
53
Neutronen
51
Elektronen
40
Netto lading
2+
13 14
54
10
0
Massagetal
127
b) (3 punten) In de natuur komen vooral twee isotopen van het atoomtype Sb voor, nl. 121Sb en 123 Sb. De isotoopmassa’s zijn respectievelijk 120.9038157 en 122.9042140 amu. Bereken op basis van de gemiddelde atoommassa uit het Periodiek Systeem de percentages waarmee deze twee isotopen voorkomen. Gebruik hier de juiste significantie.
c) (8 punten) Vul onderstaande tabel in. Chemische formule
Naam
K2SO3 Nitraat ion Lithiumwaterstoffosfaat PtCr2O7 Ba(CH3COO)2 Koper(I)oxide N2O5 Natriumperoxide
d) (4 punten) Hoeveel gram van de drie producten ontstaan als 5.00 kg Zn(HCO3)2 wordt verhit tot een temperatuur waarbij door decompositie o.a. H2O en CO2 ontstaan? Geef ook de stoichiometrisch correcte reactievergelijking.
e) (6 punten) Vul onderstaande tabel in. Atoom/ion
Verkorte elektronconfiguratie
I Cu Ag+
f) (5 punten) Teken hieronder de vijf d orbitalen, ieder in een apart assenstelsel en geef de namen van de orbitalen.
Opgave 2 (33 punten) VSEPR, Valence Bond en MO theorie Het polymeer polyvinylchloride (PVC) wordt gemaakt uit de stof chlooretheen, C2H3Cl. a) (3 punten) Geef de volledige elektronconfiguraties van de drie verschillende elementen in deze verbinding. C: H: Cl: b) (1 punten) Wat is het totale aantal valentie elektronen in chlooretheen?
c) (5 punten) Wat is de enige correcte Lewisstructuur voor chlooretheen? Geef de grootte van de bindingshoeken aan in jouw structuur. Gebruik eventueel “>” en “<”om afwijkingen van de ideale bindingshoeken weer te geven.
d) (1 punt) Wat is de hybridisatie van de koolstofatomen in chlooretheen?
e) (1 punt) Wat is de meest logische hybridisatie op het chlooratoom, ervanuit gaande dat het als gehybridiseerd wordt beschreven?
f) (12 punten) Maak hieronder een duidelijke 3-dimensionele schets van chlooretheen met alle (gehybridiseerde) atomaire orbitalen die betrokken zijn bij het vormen van de bindingen in het molecuul en de orbitalen waarin vrije elektronenparen zitten. Alleen de twee C atomen zijn al in het vlak weergegeven. Laat duidelijke zien of andere atomen ook in het vlak liggen. Geef voor ieder (hybride) orbitaal in de schets aan wat voor type het is (s, px, sp, sp2, enz.). Geef tot slot voor iedere binding aan of het een σ- of een π-binding is.
C
C
g) (8 punten) Teken het volledige MO diagram voor het molecuul diboor, B2, op basis van de atomaire orbitalen van twee B atomen. Label alle moleculaire orbitalen als een σ of π met de gebruikelijk aanduiding of het bindend of antibindend is.
B
B2
h) (1 punt) Wat is de bindingsorde van dit molecuul?
i) (1 punt) Is dit molecuul para- of diamagnetisch?
B
Opgave 3 (33 punten) Thermochemie, Born-Haber cyclus, atoommodel van Bohr a) (2 punten) Beschrijf in eigen woorden wat een toestandsfunctie is.
b) (4 punten) Kruis aan welke van de onderstaande grootheden toestandsfuncties zijn. Toestandsfunctie JA NEE Afgelegde afstand van punt A naar B Afstand hemelsbreed van A naar B Standaard vormingsenthalpie Afgegeven warmte bij een reactie c) (10 punten) Bereken de roosterenthalpie, ∆HL, van MgF2(s) aan de hand van een tekening van de Born-Habercyclus. Vermeld in de tekening telkens welke energieën bij de overgangen betrokken zijn en geef duidelijk aan in welke fase de stoffen zich bevinden. Gebruik de gegevens in het tabellenboekje en ∆Hf0 (MgF2(s)) = -1124.2 kJ/mol.
d) (2 punten) De derde ionisatie energie van magnesium, 3eIE(Mg) = 7733 kJ/mol. Hoe komt het dat deze zoveel groter is dan de 1ste en 2de ionisatie energieën? Bereken relevante waarden voor de verschillende elektronen als dit je antwoord duidelijker maakt.
e) (2 punten) De eerste ionisatie-energie voor atomair waterstof is 13.6 eV. Hoe zou je dit proces met een reactievergelijking weergeven? Gebruik toestandsaanduidingen.
f) (4 punten) Reken deze hoeveelheid energie om naar de eenheden J en kJ/mol.
g) (2 punten) Wat is de golflengte van elektromagnetische straling die atomair waterstof kan ioniseren?
h) (1 punt) In welk deel van het elektromagnetisch spectrum ligt dit?
i) (1 punt) Hoe heet de serie van lijnen in het atomair waterstof spectrum waar deze overgang van n=1 naar n=∞ toe behoort?
j) (2 punten) Wat is een chemische reactievergelijking voor de 2e ionisatie-energie voor He?
k) (3 punten) Hoe groot is Zeff voor het elektron en wat is deze 2e ionisatie-energie voor He in de eenheid eV? 2 e 4 me Zeff HINT: De Rydberg-vergelijking geeft de energie van een elektron in baan n: E = − 2 2 2 8ε 0 h n Zeff =
2e ionisatie-energie He =
