Übung 10 (Chemie der Elemente der Gruppe 16) Literatur: Housecroft „Chemistry“, Kap. 22.10-11 1. a) Zeigen Sie unter Berücksichtigung der beiden folgenden Reaktionen für E = O und E = S, dass die Bildung zweiatomiger Moleküle für Sauerstoff, für Schwefel jedoch die Ringbildung begünstigt ist. 8 E (g) → 4 E2 (g) 8 E (g) → E8 (g) Gegeben sind die folgenden Werte kovalenter Bindungsenthalpien: O─O: 146 kJ·mol-1 S─S: 266 kJ·mol-1 O=O: 498 kJ·mol-1 S=S: 427 kJ·mol-1 b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung, mit der es Neil Bartlett am 29. Oktober 1962 an der Universität von British Columbia in Vancouver gelang, eine Verbindung des Kations O2+ zu synthetisieren. Geben Sie die Bindungsordnung und den Spinzustand des Kations an. 2. Prüfungsaufgabe S2015 Beantworten Sie folgende Fragen zur Chemie des Schwefels. a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung des Claus-Prozesses zur Herstellung von elementarem Schwefel. Um welchen speziellen Typ einer Redoxreaktion handelt es sich? b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen zur grosstechnischen Darstellung von Schwefelsäure aus SO2. (Kontaktverfahren) c) Ergänzen Sie folgende Gleichungen im angegebenen stöchiometrischen Verhältnis . SO2 + Ca(OH)2 → H2SO4 (100%) + HNO3 (100%) → FeS + H2SO4 → Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 → Na2SO3 + 2 HCl (aq) → d) Elementarer Schwefel kann mit AsF5 oder SbF5 zu den Kationen [S8]2+ bzw. [S4]2+ oxidiert werden. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen. Die korrekten stöchiometrischen Faktoren müssen Sie selbst finden. S8 + AsF5 → [S8]2+ + S8 + SbF5 → [S4]2+ + Skizzieren Sie die Strukturen beider Kationen. Welche strukturelle Besonderheit besitzt [S4]2+ ? 3. Prüfungsaufgabe W2011 In der untenstehenden Tabelle sind sechs Sauerstoffsäuren aufgelistet. a) Geben Sie für diese Verbindungen eine Struktur an. b) Welche formale Oxidationsstufe hat das Zentralatom? c) In welchem Valenzzustand liegt das Zentralatom vor? Valenz H3BO3 H6Si3O9 H3PO4 H4P2O6 H2SO5 H6TeO6 Ox.-zahl Molekülstruktur (VSEPR) 4. Prüfungsaufgabe S2013 a) Nennen Sie vier Elemen mente, die in der Natur elementar (gediegen) vorkom rkommen. b) Unedle Metalle komme men in der Natur häufig als Oxide vor. Sie können en durch d Elektrolyse i)Schmelzfluss-Ele ii) metallothermis rmische Verfahren zu den Elementen reduzie uziert werden. Formulieren Sie für beide ide Fälle jeweils eine korrekte Reaktionsgleichung. ng. Bei B der Elektrolyse sind auch die Elektrodenre enreaktionen anzugeben. c) Nennen sie vier Elemen mente, die in der Natur als Sulfide vorkommen. d) Formulieren Sie am Bei Beispiel der Herstellung von Blei aus Bleisulfid die ie R Reaktionsgleichungen für i) das Röstreaktion ktionsverfahren und ii) das Röstredukti uktionsverfahren. 5. abe S2010 Teil der Prüfungsaufgabe a) Bestimmen Sie in der er Re Reaktionsgleichung zur Herstellung des Salzes [Te6]4+ (AsF6−)4 die korrekten stöchiometrisch rischen Koeffizienten: Te + AsF5 → [Te6]4+ (AsF6−)4 + AsF3 Katio hat eine ungewöhnliche trigonal prismatische sche Struktur. Die Teb) Das [Te6]4+ (AsF6−)4 Kation Te Bindungen in den Te3-Ringen sind normal lang und haben eine Bindung ungsordnung von 1. Dagegen sind die Bindung ungen zwischen den Te3-Dreiecken wesentlichen n länger län und entsprechen einer niedrig rigeren Bindungsordung. Versuchen Sie diesen Befu Befund zu erklären, in dem Sie das Kation in zweii [Te3]2+ Kationen zerlegen. Zeichnen Sie jew jeweils zwei Lewis-Strukturen für [Te3]2+ und [Te6]4+ (einschliesslich freier Elektronenpaaree un und Formalladungen). tions Struktur des [Te6]4+ Kation