Übung 11 (Chemie der Elemente der Gruppen 17 und 18) Literatur: Housecroft „Chemistry“, Kap. 22.12-13 1. Prüfungsaufgabe W2013 a) Vergleichen Sie die Eigenschaften des Chlors mit folgenden Elementen. Setzen Sie entweder ein „<“ (kleiner als) oder ein „>“ (grösser als) dazwischen. 1. Ionisierungsenergie Elektronegativität Nichtmetallcharakter Stärke der Wasserstoffsäure HX Stärke der Sauerstoffsäure HXO3 Atomradius Cl Cl Cl Cl Cl Cl I S Si F I Al b) Notieren Sie die Elektronenkonfiguration des Elements Brom sowie des Anions Br−. Vergleichen Sie die Grösse des Ionenradius von Br− mit der Grösse der Radien von Se2− bzw. von Sr2+. Geben Sie eine kurze Begründung für die Abstufung. c) Welche der folgenden Halogenide bilden Ionenkristalle, welche Moleküle? Geben Sie eine kürze Begründung für die Einteilung. SiCl4, NCl3, CsF, BaCl2, HI, OF2 d) Vervollständigen Sie folgende Gleichungen. Die korrekten stöchiometrischen Faktoren müssen Sie selbst finden. Falls eine Reaktion nicht abläuft, ist der Reaktionspfeil durchzustreichen. F2 + H2O NF3 + H2O NBr3 + H2O PCl3 + H2O CCl4 + H2O NaCl + H2SO4 → → → → → → e) Vervollständigen Sie die folgende Redoxgleichung. Cr2O72- + I- → Cr3+ + IO3- (saure Lösung) 2. Prüfungsaufgabe W2014 a) Überprüfen Sie mit Hilfe des Periodensystems die folgenden Aussagen. Genau zwei Aussagen sind falsch. Markieren Sie diese. Hinweis: Sie dürfen weniger als zwei Aussagen markieren, aber nicht mehr als zwei. i) Die Stärke der Säuren nimmt in folgender Reihe zu: HF < HCl < HBr < HI ii) Die Stärke der Basen nimmt in folgender Reihe ab: F− > Cl− > Br− > I− iii) Der basische Charakter der Oxide nimmt in folgender Reihe zu: Tl2O3 < SnO2 < SO3 < Cl2O7 iv) Die Ionenradien nehmen in folgender Reihe ab: S2− > Cl− > K+ v) Die Elektronegativität der Elemente steigt in der Reihenfolge I < Br < Cl vi) At besitzt im Grundzustand die Elektronenkonfiguration [Xe] 6 s2, 5d10, 6p5 vii) Chlor kann in seinen Verbindungen das Elektronenoktett überschreiten. viii) Fluor ist ein starkes Oxidationsmittel. b) Zeichnen Sie Valenzstrukturen der Verbindungen Cl2O und F2O. Geben Sie die Oxidationszahlen aller Elemente an. Vervollständigen Sie folgende Gleichungen. i) Cl2O + H2O → ii) F2O + H2O (g) → c) Halogenide können mit Halogenen Redoxreaktionen eingehen. Geben Sie für folgende Reaktionen an, ob sie in wässriger Lösung bei 25°C spontan oder nicht spontan sind. Formulieren Sie für die spontanen Reaktionen korrekte Reaktionsgleichungen. E°(F2/F−) = + 2.87 V; E°(Cl2/Cl−) = + 1.36 V; i) Cl2 + F− → ii) F2 + Br− → iii) Cl2 + I− → iv) Br2 + Cl− → E°(Br2/Br−) = + 1.09 V; E°(I2/I−) = + 0.54 V d) Formulieren Sie Gleichungen für folgende chemischen Prozesse. i) Elektrolyse von von wässriger Natriumchloridlösung. (Elektrodenreaktionen und Gesamtreaktion) ii) Elektrolyse von geschmolzenem Kaliumchlorid (Elektrodenreaktionen und Gesamtreaktion) iii) Umsetzung von Chlorgas mit Natronlauge iv) Umsetzung von Calciumfluorid mit konzentrierter Schwefelsäure e) Vervollständigen Sie die folgende Redoxreaktion. Bestimmen Sie das Standardpotenzial E° sowie die Gleichgewichtskonstante der Reaktion. E°(ClO3−/Cl−) = + 1.45 V E°(Fe3+ /Fe2+) = + 0.77 V; ClO3− + Fe2+ + H+ 3. → Welche der folgenden Verbindungen besitzen ein Inversionszentrum? a) BF3 c) XeF4 e) [XeF5]g) F2C=CF2 b) SiF4 d) PF5 f) SF6 h) H2C=C=CH2 Eine Inversion ist mit einer anderen Symmetrieoperation identisch. Mit welcher? 4. Prüfungsaufgabe W2010 Vervollständigen Sie folgende Gleichungen. Die korrekten stöchiometrischen Faktoren müssen Sie selbst finden. Sollte eine Reaktion nicht freiwillig ablaufen, so ist der Reaktionspfeil durchzustreichen. E°(Mn2+/Mn) = -1.18 V ; E°(Cu2+/Cu) = + 0.34 V KCl + H2SO4 Si + HCl(g) Mn + HCl(aq) Cu + HCl(aq) SiO2 + HF → → → → → 5. Teile der Prüfungsaufgabe S2009 a) Wie ändert sich die Säurestärke innerhalb folgender Reihen chlorhaltiger Säuren. Setzen Sie entweder ein „<“ (schwächer als) oder ein „>“ (stärker als) zwischen die Moleküle. Begründen Sie Ihre Aussage kurz. Zeichnen Sie Valenzstrichformeln der Säuren HClOx. b) Was ist „Königswasser“? Wie reagiert es mit Gold? c) Vervollständigen Sie folgende Gleichungen. Die korrekten stöchiometrischen Faktoren müssen Sie selbst finden. MnO2 + HCl (aq) → Cl2O6 + H2O → Cl2O7 + H2O → BrO−(aq) ∆ → ClO3−(s) ∆ → KClO3 (s) ∆, MnO2 → IO3− + I− + H+ → XeF6 + H2O → 6. Prüfungsaufgabe W2015 Geben Sie die formale Oxidationszahl und die Valenz am Zentralatom der folgenden Verbindungen und Ionen an. Bestimmen Sie die Struktur der Verbindungen und Ionen mit Hilfe des VSEPR-Modells. Verbindung [TeCl3]+ HClO2 [IF4]+ XeOF4 [XeF5]− Te(OH)6 cis-N2F2 Valenz am Zentralatom Ox.-zahl des Zentralatoms Molekülstruktur (VSEPR)