Æfingar

Skrifaðu rafeindaskipan fyrir hvert eftirfarandi frumefni:

(a) Sc

(b) Ti

(c) Cr

(d) Fe

(e) Ru

Skrifaðu rafeindaskipan fyrir hvert eftirfarandi frumefni og jónir þess:

(a) Ti

(b) Ti²⁺

(c) Ti³⁺

(d) Ti⁴⁺

Skrifaðu rafeindaskipan fyrir hvert eftirfarandi frumefni og 3+ jónir þess:

(a) La

(b) Sm

(c) Lu

Hvers vegna finnast lantaníðar ekki í náttúrunni í frumefnaformi?

Hvaða eftirfarandi frumefni er líklegast til að nýtast við framleiðslu La með afoxun á La₂O₃: Al, C eða Fe? Hvers vegna?

Hver eftirfarandi tegunda er sterkasti oxarinn: ${\mathrm{V}{\mathrm{O}}_4}^{3-}$ ${\mathrm{Cr}{\mathrm{O}}_4}^{2-}$ eða ${\mathrm{Mn}{\mathrm{O}}_4}^{-}$

Hvaða eftirfarandi frumefni er líklegast til að mynda oxíð með formúluna MO₃: Zr, Nb eða Mo?

Eftirfarandi efnahvörf eiga sér öll stað í háofni. Hver þeirra eru oxunar-afoxunarhvörf?

(a) $3{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3(\text{s})+\mathrm{C}\mathrm{O}(\text{g})⟶2{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4(\text{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(b) ${\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4(\text{s})+\mathrm{C}\mathrm{O}(\text{g})⟶3\mathrm{Fe}\mathrm{O}(\text{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(c) $\mathrm{Fe}\mathrm{O}(\text{s})+\mathrm{C}\mathrm{O}(\text{g})⟶\mathrm{Fe}(\text{l})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(d) $\mathrm{C}(\text{s})+{\mathrm{O}}_2(\text{g})⟶\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(e) $\mathrm{C}(\text{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})⟶2\mathrm{C}\mathrm{O}(\text{g})$

(f) $\mathrm{Ca}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3(\text{s})⟶\mathrm{Ca}\mathrm{O}(\text{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(g) $\mathrm{Ca}\mathrm{O}(\text{s})+\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_2(\text{s})⟶\mathrm{Ca}\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_3(\text{l})$

Hvers vegna er myndun gjalls gagnleg við bræðslu járns?

Myndir þú búast við því að vatnslausn mangan(VII)oxíðs hefði sýrustig (pH) hærra eða lægra en 7,0? Rökstyddu svarið.

Hægt er að oxa járn(II) í járn(III) með tvíkrómatjón, sem afoxast í króm(III) í súrri lausn. Sýni af járngrýti sem vegur 2,5000 g er leyst upp og járninu breytt í járn(II). Nákvæmlega 19,17 mL af 0,0100 M Na₂Cr₂O₇ þarf til títrunarinnar. Hversu stórt massahlutfall grýtissýnisins var járn?

Hversu marga rúmmetra af lofti við 101,3 kPa þrýsting og 0 °C þarf fyrir hvert tonn (1.000 kg) af Fe₂O₃ til að breyta því Fe₂O₃ í járn í háofni? Í þessu dæmi skal gera ráð fyrir að loft sé 19% súrefni miðað við rúmmál.

Finndu íspennu eftirfarandi rafsellu:

Cd | Cd²⁺, M = 0,10 ‖ Ni²⁺, M = 0,50 | Ni

Sýni af hreinu, föstu alkalímálmklóríði sem vegur 2,5624 g er leyst upp í vatni og blandað við umframmagn af silfurnítrati. Botnfallið sem myndast er síað og þurrkað, og vegur það 3,03707 g. Hvert var massahlutfall klóríðjónar í upprunalega efnasambandinu? Hvaða salt er hér um að ræða?

Staðalafoxunarspenna fyrir efnahvarfið [Co(H₂O)₆]³⁺(aq) + e⁻ ⟶ [Co(H₂O)₆]²⁺(aq) er um það bil 1,8 V. Afoxunarspennan fyrir efnahvarfið [Co(NH₃)₆]³⁺(aq) + e⁻ ⟶ [Co(NH₃)₆]²⁺(aq) er +0,1 V. Reiknaðu íspennuna til að sýna hvort flókajónirnar, [Co(H₂O)₆]²⁺ og/eða [Co(NH₃)₆]²⁺, geti oxast í samsvarandi kóbalt(III) flóka með súrefni.

Spáðu fyrir um myndefnin í hverju af eftirfarandi efnahvörfum. (Athugið: Auk þess að nota upplýsingarnar í þessum kafla skaltu einnig nýta þá þekkingu sem þú hefur aflað þér á þessu stigi námsins, þar á meðal upplýsingar um spár fyrir myndefni.)

(a) $\mathrm{Mn}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3(\text{s})+\mathrm{H}\mathrm{I}(\text{aq})⟶$

(b) $\mathrm{Co}\mathrm{O}(\text{s})+{\mathrm{O}}_2(\text{g})⟶$

(c) $\mathrm{La}(\text{s})+{\mathrm{O}}_2(\text{g})⟶$

(d) $\mathrm{V}(\text{s})+\mathrm{V}{\mathrm{Cl}}_4(\text{s})⟶$

(e) $\mathrm{Co}(\text{s})+{\mathrm{F}}_2(\text{g})⟶$

(f) $\mathrm{Cr}{\mathrm{O}}_3(\text{s})+\mathrm{Cs}\mathrm{O}\mathrm{H}(\text{aq})⟶$

Spáðu fyrir um myndefnin í hverju af eftirfarandi efnahvörfum. (Athugið: Auk þess að nota upplýsingarnar í þessum kafla skaltu einnig nýta þá þekkingu sem þú hefur aflað þér á þessu stigi námsins, þar á meðal upplýsingar um spár fyrir myndefni.)

(a) $\mathrm{Fe}(\text{s})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\text{aq})⟶$

(b) $\mathrm{Fe}{\mathrm{Cl}}_3(\text{aq})+\mathrm{Na}\mathrm{O}\mathrm{H}(\text{aq})⟶$

(c) $\mathrm{Mn}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_2(\text{s})+\mathrm{H}\mathrm{Br}(\text{aq})⟶$

(d) $\mathrm{Cr}(\text{s})+{\mathrm{O}}_2(\text{g})⟶$

(e) ${\mathrm{Mn}}_2{\mathrm{O}}_3(\text{s})+\mathrm{H}\mathrm{Cl}(\text{aq})⟶$

(f) $\mathrm{Ti}(\text{s})+{\mathrm{F}}_2(\text{g})⟶$

Lýstu rafgreiningarferlinu sem notað er til að vinna kopar.

Spáðu fyrir um myndefnin eftirfarandi efnahvarfa og stilltu efnajöfnurnar.

(a) Zn er bætt út í lausn af Cr₂(SO₄)₃ í sýru.

(b) FeCl₂ er bætt út í lausn sem inniheldur umframmagn af ${{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7}^{2-}$ í saltsýru.

(c) Cr²⁺ er bætt við ${{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7}^{2-}$ í súrri lausn.

(d) Mn er hitað með CrO₃.

(e) CrO er bætt við 2HNO₃ í vatni.

(f) FeCl₃ er bætt við vatnslausn af NaOH.

Hvaða gas myndast þegar járn(II)súlfíð er meðhöndlað með óoxandi sýru?

Spáðu fyrir um myndefnin eftirfarandi efnahvarfa og stilltu síðan efnajöfnurnar.

(a) Fe er hitað í andrúmslofti vatnsgufu.

(b) NaOH er bætt við lausn af Fe(NO₃)₃.

(c) FeSO₄ er bætt við súra lausn af KMnO₄.

(d) Fe er bætt við þynnta lausn af H₂SO₄.

(e) Lausn af Fe(NO₃)₂ og HNO₃ er látin standa í lofti.

(f) FeCO₃ er bætt við lausn af HClO₄.

(g) Fe er hitað í lofti.

$\text{Stilltu}\text{eftirfarandi}\text{jöfnur}\text{með}\text{oxunar-afoxunaraðferðum;}\text{athugaðu}\text{að}\text{þrjú}\text{frumefni}\text{breyta}\text{um}\text{oxunarástand.}\mathrm{Co}{(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3)}_2(\text{s})⟶{\mathrm{Co}}_2{\mathrm{O}}_3(\text{s})+\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2(\text{g})+{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

Þunnri natríumsýaníðlausn er drýpt hægt ofan í silfurnítratlausn sem er hrærð hægt. Hvítt botnfall myndast tímabundið en leysist upp þegar meira natríumsýaníði er bætt við. Notaðu efnajöfnur til að útskýra þessa athugun. Silfursýaníð er svipað silfurklóríði hvað varðar leysni.

Spáðu fyrir um hvort [CrO₄]²⁻ eða [WO₄]²⁻ sé stöðugra, og útskýrðu hvers vegna.

Gefðu upp oxunarástand málmsins fyrir hvert af eftirfarandi oxíðum úr fyrstu hliðarmálmaröðinni. (Ábending: Oxíð með formúluna M₃O₄ eru dæmi um efnasambönd með blandað gildi þar sem málmjónin er til staðar í fleiri en einu oxunarástandi. Hægt er að skrifa formúlur þessara efnasambanda á jafngilda forminu MO·M₂O₃, til að auðvelda mat á tveimur oxunarástöndum málmsins.)

(a) Sc₂O₃

(b) TiO₂

(c) V₂O₅

(d) CrO₃

(e) MnO₂

(f) Fe₃O₄

(g) Co₃O₄

(h) NiO

(i) Cu₂O

Tilgreindu tengitölu miðlæga málmatómsins í hverju af eftirfarandi samhæfingarefnasamböndum:

(a) [Pt(H₂O)₂Br₂]

(b) [Pt(NH₃)(py)(Cl)(Br)] (py = pýridín, C₅H₅N)

(c) [Zn(NH₃)₂Cl₂]

(d) [Zn(NH₃)(py)(Cl)(Br)]

(e) [Ni(H₂O)₄Cl₂]

(f) [Fe(en)₂(CN)₂]⁺ (en = etýlendíamín, C₂H₈N₂)

Gefðu upp tengitölur og skrifaðu formúlur fyrir hvert af eftirfarandi, ásamt öllum hverfum þar sem við á:

(a) tetrahýdroxósinkat(II)-jón (fjórflötungslaga)

(b) hexasýanópalladat(IV)-jón

(c) díklóróaurat(I)-jón (athugið að aurum er latneska orðið yfir „gull“)

(d) díammíndíklóróplatína(II)

(e) kalíumdíammíntetraklórókrómat(III)

(f) hexaammínkóbalt(III) hexasýanókrómat(III)

(g) díbrómóbís(etýlendíamín)kóbalt(III)nítrat

Gefðu upp tengitölu hverrar málmjónar í eftirfarandi efnasamböndum:

(a) [Co(CO₃)₃]³⁻ (athugaðu að ${\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3}^{2-}$ er tvítennt í þessu samhæfingarefnasambandi)

(b) [Cu(NH₃)₄]²⁺

(c) [Co(NH₃)₄Br₂]2(SO₄)

(d) [Pt(NH₃)₄][PtCl₄]

(e) [Cr(en)₃](NO₃)₃

(f) [Pd(NH₃)₂Br₂] (ferningsflatt)

(g) K₃[CuCl₅]

(h) [Zn(NH₃)₂Cl₂]

Teiknaðu byggingu eftirfarandi flóka. Tilgreindu allar cis-, trans- og spegilhverfur.

(a) [Pt(H₂O)₂Br₂] (ferningsflatt)

(b) [Pt(NH₃)(py)(Cl)(Br)] (ferningsflatt, py = pýridín, C₅H₅N)

(c) [Zn(NH₃)₃Cl]⁺ (fjórflötungslaga)

(d) [Pt(NH₃)₃Cl]⁺ (ferningsflatt)

(e) [Ni(H₂O)₄Cl₂]

(f) [Co(C₂O₄)₂Cl₂]³⁻ (athugið að ${{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4}^{2-}$ er tvítennta oxalatjónin, ⁻O₂CCO₂⁻)

Teiknaðu myndir af öllum cis-, trans- og spegilhverfum sem gætu verið til fyrir eftirfarandi (en er etýlendíamín):

(a) [Co(en)₂(NO₂)Cl]⁺

(b) [Co(en)₂Cl₂]⁺

(c) [Pt(NH₃)₂Cl₄]

(d) [Cr(en)₃]³⁺

(e) [Pt(NH₃)₂Cl₂]

Nefndu hvert þeirra efnasambanda eða jóna sem gefin eru í æfingu 19.28, þar á meðal oxunarstig málmsins.

Nefndu hvert þeirra efnasambanda eða jóna sem gefin eru í æfingu 19.30.

Tilgreindu hvort eftirfarandi flókar hafa hverfur.

(a) fjórflötungslaga [Ni(CO)₂Cl₂]

(b) þríhyrnd tvípýramídalögun [Mn(CO)₄NO]

(c) [Pt(en)₂Cl₂]Cl₂

Spáðu fyrir um hvort karbónatbindillinn ${\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3}^{2-}$ muni tengjast málmmiðju sem eintenntur, tvítenntur eða þrítenntur bindill.

Teiknaðu rúmhverfur, tengihverfur og jónunarhverfur fyrir [CoCl₅CN][CN].

Ákvarðaðu fjölda óparaðra rafeinda sem búast má við fyrir [Fe(NO₂)₆]³⁻ og fyrir [FeF₆]³⁻ út frá kristalsviðskenningunni.

Teiknaðu kristalsviðsmyndir fyrir [Fe(NO₂)₆]⁴⁻ og [FeF₆]³⁻. Tilgreindu hvort hvor flóki sé háspunaflóki eða lágspunaflóki, meðseglandi eða mótseglandi, og berðu saman Δ_oct og P fyrir hvorn flóka.

Gefðu upp oxunarstig málmsins, fjölda d-rafeinda og fjölda óparaðra rafeinda sem búast má við fyrir [Co(NH₃)₆]Cl₃.

Vatnslausa fasta efnið CoCl₂ er blátt á litinn. Þar sem það dregur auðveldlega í sig vatn úr loftinu er það notað sem rakavísir til að fylgjast með hvort búnaður (eins og farsími) hafi orðið fyrir of miklum raka. Spáðu fyrir um hvaða myndefni myndast við þetta hvarf og hversu margar óparaðar rafeindir þessi flóki mun hafa.

Er mögulegt fyrir flóka málms í hliðarmálmaröðinni að hafa sex óparaðar rafeindir? Útskýrðu.

Hversu margar óparaðar rafeindir eru í hverju af eftirfarandi?

(a) [CoF₆]³⁻ (háspuni)

(b) [Mn(CN)₆]³⁻ (lágspuni)

(c) [Mn(CN)₆]⁴⁻ (lágspuni)

(d) [MnCl₆]⁴⁻ (háspuni)

(e) [RhCl₆]³⁻ (lágspuni)

Útskýrðu hvernig tvífosfatjónin, [O₃P−O−PO₃]⁴⁻, getur virkað sem vatnsmýkir sem kemur í veg fyrir útfellingu Fe²⁺ sem óleysanlegs járnsalts.

Fyrir flóka sömu málmjónar án breytingar á oxunartölu eykst stöðugleikinn eftir því sem fjöldi rafeinda í t₂g-svigrúmunum eykst. Hvor flókinn í hverju af eftirfarandi pörum flóka er stöðugri?

(a) [Fe(H₂O)₆]²⁺ eða [Fe(CN)₆]⁴⁻

(b) [Co(NH₃)₆]³⁺ eða [CoF₆]³⁻

(c) [Mn(CN)₆]⁴⁻ eða [MnCl₆]⁴⁻

Þrímetýlfosfín, P(CH₃)₃, getur virkað sem bindill með því að gefa staka rafeindaparið á fosfóratóminu. Ef þrímetýlfosfíni er bætt við lausn af nikkel(II)klóríði í asetóni er hægt að einangra blátt efnasamband sem hefur mólmassa um það bil 270 g og inniheldur 21,5% Ni, 26,0% Cl og 52,5% P(CH₃)₃. Þetta bláa efnasamband hefur engin hverfuform. Hver er rúmfræði og sameindaformúla bláa efnasambandsins?

Myndir þú búast við því að flókinn [Co(en)₃]Cl₃ hefði einhverjar óparaðar rafeindir? Einhverjar hverfur?

Myndir þú búast við því að Mg₃[Cr(CN)₆]2 væri mótseglandi eða meðseglandi? Rökstuddu svarið.

Myndir þú búast við því að sölt af gull(I) jóninni, Au⁺, væru lituð? Útskýrðu.

[CuCl₄]²⁻ er grænt. [Cu(H₂O)₆]²⁺ er blátt. Hvort gleypir ljóseindir með hærri orku? Hvort er talið hafa meiri kristalsviðsklofnun?