Materie en Materiale Atoomkombinasies: Molekulêre Struktuur en Intermolekulêre Kragte

Transcript

1 Graad 11 Fisiese Wetenskap Materie en Materiale Atoomkombinasies: Molekulêre Struktuur en Intermolekulêre Kragte 1. Definieer: Hersieningsoefening Vrae 1.1. Bindingslengte 1.2. Bindingsenergie 1.3. Kovalente binding 1.4. Oktetreël 1.5. VSEPA model 1.6. Elektronegatiwiteit 1.7. Polêre molekule 1.8. Metaalbinding 1.9. Ioniese binding Dipoolmoment Alleenpaar elektrone Oppervlakspanning Intramolekulêre kragte Van der Waals-kragte 2. Pas Kolom A by Kolom B: 2.1. Chemiese binding gevorm deur twee nie-metale. A. Metaalbinding 2.2. Chemiese binding wat vorm as een molekule of ioon 'n B. Gedelokaliseerde elektronpaar skenk aan 'n ander molekule of ioon wat 'n leë elektrone orbitaal in die valensskil het Energie vrygestel as 'n binding breek. C. Elektronaffiniteit 2.4. Weerstand wat 'n vloeistof bied teen vloei. D. Oppervlakspanning 2.5. Verantwoordelik vir metaal se kenmerkende eienskappe. E. Valens-elektrone 2.6. Kombinasie van simbole van elemente wat 'n verbinding identifiseer. F. Smeltpunt 2.7. Verantwoordelik vir die binding van atome. G. Ioniese binding 2.8. Neiging van 'n atoom om die bindingselektrone aan te trek. H. Datief-kovalente binding 2.9. Dien as 'n geleier indien dit opgelos word in 'n polêre stof soos water. I. Bindingsenergie Temperatuur waarby die vaste- en vloeistoffases van 'n stof in ewewig is. J. Kovalente binding K. Elektronegatiwiteit L. Viskositeit M. Kernelektrone N. Molekulêre formule O. Kondenseer punt

2 3. Meervoudige Keuse Vrae: 3.1. Watter een van die volgende is n goeie voorbeeld van 'n datief-kovalente binding: A. Oksionium ioon B. Natrium ioon C. Jodium molekule D. Water molekule 3.2. Watter tipe binding hou die atome in 'n waterstof molekule bymekaar? A. Waterstof binding B. Molekulêre binding C. Polêr kovalente binding D. Nie-polêr kovalente binding 3.3. Watter een van die volgende beskryf die binding tussen n H + ioon en die NH3 molekule die beste? A. Kovalente binding B. Datief-kovalente binding C. Ioniese binding D. Waterstof binding 3.4. Die chemiese binding met die hoogste bindingsenergie is: A. C-F B. C-O C. C-N D. C-C 3.5. Soos wat die aantal bindings-elektronpare tussen twee atome toeneem, sal: A. bindingslengte toeneem. B. binding sterkte afneem. C. bindingslengte afneem. D. binding sterkte dieselfde bly Die vorm van die BF3 molekule is A. lineêr. B. tetrahedraal. C. piramidaal. D. trigonaal planêr Die vorm van n koolstofdioksied molekule is A. lineêr. B. hoekig. C. tetrahedraal. D. trigonaal planêr Die ruimtelike voorstelling van die bindings in n boorfluoried molekule is A. F B F F B. F B F F C. F D. B F F F B F F

3 3.9. n Metaan molekule is nie-polêr omdat A. dit drie s-p en een s-s sigma binding bevat. B. die elektronegatiwiteitsverskil tussen C en H atome baie klein is. C. C-H bindings nie-polêr is. D. die lading verspreiding in die molekule simmetries is Watter een van die volgende molekules besit die sterkste dipool? A. CH4 B. HCl C. HF D. BF Watter molekule is nie 'n permanente dipool nie? A. H2O B. NH3 C. CH4 D. H2S In watter een van die volgende pare is ioniese bindings oorheersend in beide verbindings? A. SO2 en HCl B. KNO3 en CH4 C. NaF en MgO D. KCl en CO Watter een van die volgende is nie-polêr selfs al vat dit minstens een polêre binding? A. NCl3 B. Metaan C. Water D. HBr Waarom is n tetrachloormetaan molekule nie-polêr? A. Al die valens elektrone van koolstof is betrokke in die binding. C. Lading verspreiding in die molekule is simmetries. B. Die verskil in elektronegatiwiteit tussen die koolstof en chloor is baie klein. D. Koolstofatome kan nie polêre bindings vorm nie Watter een van die volgende verbindings bevat beide ioniese en kovalente bindings? A. MgCl2 B. H2O C. CH3Cl D. NH4Cl

4 3.16. Die elektronegatiwiteite van elemente P, Q, R, S en T word gegee: P = 0,7 Q = 1,1 R = 1,6 S = 2,5 T = 1,7 Watter van die volgende verbindings het die grootste ioniese aard? A. P-T B. P-Q C. R-S D. T-S Watter een van die volgende molekules het n trippel band? A. F2 B. N2 C. O2 D. Br Watter een van die volgende molekules is nie-polêr? A. H2O B. HCl C. CO2 D. NH is die vermoë van n atoom in n molekule om die bindingselektronpaar aan te trek om n kovalente binding te vorm. A. Ionisasie energie B. Elektronegatiwiteit C. Entalpie D. Reaksie warmte Watter een van die volgende molekules bevat polêre bindings en word geklassifiseer as n nie-polêre molekule? A. O = C = O B. Br Br C. C C D. H N H H Watter een van die volgende molekules is polêr? A. H2 B. O2 C. HCl D. CCl Waterstofbindings kom mees waarskynlik voor tussen A. klein molekules wat waterstof bevat. B. molekules waarin waterstof verbind is aan klein atome met hoë elektronegatiwiteite. C. groot molekules wat beide waterstof en suurstof bevat. D. klein molekules wat beide waterstof en suurstof bevat.

5 3.23. Die intermolekulêre kragte tussen ammoniak-molekules in die vloeistoffase kan die beste geklassifiseer word as: A. Ioon-dipool kragte B. Van der Waals-kragte C. Waterstofbindings D. London-kragte In watter een van die volgende verbindings sal waterstofbindings teenwoordig wees? A. HCl B. HF C. H2 D. H2S Watter een van die volgende stowwe bestaan nie uit molekules nie? A. Swawel B. Tafelsout C. Ys D. Jodium In watter van die volgende is die intermolekulêre kragte die sterkste? A. H2O (l) B. KF (l) C. Br2 (l) D. Ar (l) Watter een van die volgende beskryf die aantrekkingskragte tussen die molekules van rombiese swawel (S8) die beste? A. Ioniese bindings B. Kovalente bindings C. Waterstofbindings D. Van der Waals-kragte Die aantrekkingskragte tussen nie-polêre molekules is as gevolg van A. ioniese bindings B. Van der Waals-kragte C. kovalente bindings D. metaalbindings In watter vastestof sal slegs kovalente bindings aangetref word? A. Mg B. NaCl (s) C. Diamant D. NH4Cl (s) Die kragte wat broom-molekules bymekaar hou in vloeibare broom, is: A. Kovalente binding B. Coulomb-kragte C. Waterstofbinding D. Van der Waals-kragte Die deeltjies in n diamant kristal word bymekaargehou deur: A. Ioniese binding B. Kovalente binding C. Waterstofbinding D. Van der Waals-kragte

6 3.32. Wat bied die beste verklaring vir die feit dat gliserien (CH2OHCHOHCH2OH) minder vloeibaar is as water (H2O) by dieselfde temperatuur? Die bindings of kragte tussen die molekules van gliserien is (hoofsaaklik) A. Ioniese bindings B. Van der Waals-kragte C. Waterstofbindings D. Ioon-dipool bindings Indien etanol en metoksiemetaan by dieselfde temperatuur is Etanol Dimetieleter (metoksiemetaan) Kookpunte: 78,5 C -23 C i. het etanol sterker intermolekulêre kragte as metoksiemetaan. ii. is die gemiddelde kinetiese energie van die molekule van beide stowwe dieselfde. A. Slegs i B. Slegs ii C. i en ii D. Geen van bogenoemde H2Se het n hoër smeltpunt as H2S. n Moontlike rede is dat daar sterker A. kovalente bindings tussen H-atome en Se-atome is. C. waterstofbindings tussen H2Se molekules is. B. ioniese kragte tussen H2Se molekules is. D. Van der Waals kragte tussen H2Se molekules is Die smeltpunt van twee vastestowwe X en Y is onderskeidelik 940 C en 925 C. By n temperatuur van 900 C gelei X elektrisiteit maar Y nie. By n temperatuur van 950 C gelei beide elektrisiteit. X en Y kan onderskeidelik n.. stof en n.. stof wees. A. metaal-; ioniese B. molekulêre; metaal C. ioniese; molekulêre D. molekulêre; ioniese sal oplos in..? A. CCl4; H2O B. KMnO4; CCl4 C. KNO3; H2O D. S8; H2O

7 3.37. n Bietjie trichlorometaan (chloroform) wat n groter digtheid as water het, word by water in n proefbuis gevoeg. n Paar kristalle jodium word vervolgens bygevoeg en die proefbuis word geskud. Watter een van die volgende waarnemings is korrek? A. Die boonste laag is kleurloos en die onderste pers. B. Die onderste laag is kleurloos en die boonste pers. C. Albei lae word pers. D. Albei lae bly kleurloos n Sekere stof is in tetrachloormetaan (koolstoftetrachloried) oplosbaar maar is onoplosbaar in water. Die stof is heel waarskynlik A. n goeie elektroliet. B. n nie-polêre verbinding. C. n polêre verbinding. D. n ioniese verbinding Vastestof X het n lae smeltpunt en los maklik in n nie-polêre oplosmiddel op. Vastestof Y het n hoër smeltpunt as X en los maklik in n polêre oplosmiddel op. Vastestowwe X en Y is: A. H2O; I2 B. I2; KCl C. NaCl; KBr D. I2; C In watter een van die volgende pare sal die vastestof die maklikste oplos in die vloeistof? A. jodium (I2) in alkohol (CH3CH2OH) B. natriumchloried (NaCl) in alkohol (CH3CH2OH) C. jodium (I2) in water (H2O) D. Swael (S) in water (H2O) n Vastestof X, los op in xileen ((CH3)2C6H4) en n vastestof Y los op in water. X en Y is waarskynlik onderskeidelik A. natriumchloried; natriumnitraat B. natriumnitraat; jodium C. grafiet; natriumchloried D. jodium; kopersulfaat Kopersulfaat (CuSO4) en jodium kristalle (I2) word in n proefbuis wat water en tetrachloormetaan (CCl4) bevat, geplaas. Die proefbuis word dan behoorlik geskud. Nadat die proefbuis toegelaat is om vir n ruk te staan, het die inhoud in twee lae geskei met die waterige laag bo. Watter een van die stelle van die waarnemings en ooreenstemmende redes in die volgende tabel is korrek? A. Die onderste laag word blou; CuSO4 los op in CCl4 C. Die onderste laag word pers; I2 is digter as CuSO4 B. Die boonste laag word blou; CuSO4 los op in H2O D. Die boonste laag word pers; I2 is hoogs oplosbaar in H2O

8 3.43. n Sekere vastestof het die volgende eienskappe: - 'n baie hoë smeltpunt, - is oplosbaar in polêre oplosmiddels en - gelei elektrisiteit slegs in die gesmelte toestand. Die vastestof is waarskynlik: A. Jodium B. Kaliumchloried C. Loodsulfied D. Grafiet Watter een van die volgende is nie n verklaring vir die hoë oorgangswarmte van water tydens die verandering H2O (l) H2O (g) nie? A. Sterk intermolekulêre aantrekkingskragte tussen die watermolekule. B. Sterk kovalente bindings tussen die waterstof en suurstof atome. C. Sterk waterstofbindings. D. Sterk dipool-dipool aantrekkingskragte tussen die molekule Die rede vir die verskil in kookpunte van H2O en CO2 is die sterkte van die A. C - C bindings B. O - H bindings C. C = O bindings D. Waterstofbindings Monsters van die volgende edelgasse word by dieselfde toestande van temperatuur en druk gehou. Watter gas sal die swakste Van der Waals-kragte tussen sy deeltjies hê? A. He B. Ar C. Ne D. Xe Die energie nodig om 1 mol vaste helium na helium gas te verander is 0,105 kj, maar 46,9 kj energie word benodig om 1 mol ys na waterdamp te verander. Watter een van die volgende stellings gee die beste verklaring vir hierdie verskil? A. Sterk Coulomb kragte is teenwoordig tussen helium atome. C. Die kovalente bindings in watermolekule is baie sterk. B. Daar is sterk waterstofbindings tussen watermolekule. D. Helium atome is kleiner as watermolekule.

9 4. Kontekstuele Vrae: Chemiese Binding 4.1. Beskou die potensiële energie-diagram vir die vorming van 'n C C binding. D EP (k.j.mol -1 ) 0 C 154 A Afstand tussen atoomkerne (pm) -345 B Beskryf wat deur hierdie grafiek voorgestel word By watter punt op die grafiek vind die binding plaas. Verskaf 'n rede vir jou antwoord Wat is die bindingslengte en bindingsenergie vir hierdie binding? Wat is die bindingsorde van die binding? Is die vorming van 'n binding 'n endo- of eksotermiese reaksie? Verskaf 'n rede vir jou antwoord Verduidelik die verandering in energie van punt A tot punt B Verduidelik die verandering in energie van punt B tot punt D Ammoniak word deur die Haber-proses vervaardig deur stikstof-gas met waterstof-gas te laat reageer onder hoë druk en redelike hoë temperatuur. Tydens die chemiese reaksie word energie geabsorbeer wanneer bindings gebreek word en energie word vrygestel wanneer bindings gevorm word Verskaf 'n gebalanseerde chemiese vergelyking om die reaksie voor te stel Gebruik die inligting in die volgende tabel en bereken die reaksiewarmte (ΔH) vir die reaksie. N N H - H N - H 941 kj.mol kj.mol kj.mol Indien die bindingsenergie vir 'n C - H binding 413 kj.mol -1 is, bereken die hoeveelheid energie benodig om al die bindings in 0,75 mol propaan (C3H8) te breek Die hitte vir verdamping van water is 40,7 kj.mol -1 terwyl dit vir ammoniak 4,8 kj.mol -1 is Watter van hierdie stowwe vorm makliker 'n gas? Verduidelik jou antwoord Watter van hierdie stowwe sal 'n hoër kookpunt hê?

10 Lewis-diagramme en Elektronkonfigurasie 4.5. Skets die Lewis-diagram vir: LiI N Na2O CO CO SO NaF PO HNO AlF Gee die Lewis-struktuur vir beide reaktante en produkte in die volgende reaksies: kalium + broom kaliumbromied yster + suurstof yster(iii)oksied 4.7. Gee die elektronkonfigurasie van: stikstof aluminium ioon 4.8. Gee die verkorte elektronkonfigurasie van: magnesium natrium ioon Elektronegatiwiteit, Polariteit en Intramolekulêre Kragte 4.9. Gee die tendens van elektronegatiwiteit op die periodieke tabel en verskaf 'n verduideliking daarvoor Gee die elektronegatiwiteitsverskil vir die volgende verbindings en bepaal of dit suiwer kovalent, swak polêr, sterk polêr of ionies is: LiI N Na2O CO CO SO NaF PO HNO AlF Watter van die volgende molekules is nie-polêr: K 2S PF 5 I 2 HI SiH 4 CF 4 PF 3 CBr 4 Br 2 HBr SCl 2 CH 3Cl CS omdat die elektronegatiwiteitsverskil 0 is? omdat die lading verspreiding simmetries is?

11 4.12. Die volgende vrae is op toepassing van die oorgangselemente Watter tipe verbinding is teenwoordig tussen die atome van dieselfde oorgangselement? Verduidelik waarom hierdie binding moontlik is Ammoniakgas los op in water Noem twee faktore wat veroorsaak dat ammoniak molekules polêr is Skryf die vergelyking neer vir hierdie reaksie Identifiseer die datief-kovalente binding en verduidelik die vorming met Lewisdiagramme Koolstof brand in suurstof om koolstofdioksied te vorm Die chemiese bindings in koolstofdioksied is polêr. Ondersteun hierdie stelling met bewyse Klassifiseer die koolstofdioksied molekule as polêr of nie polêr. Staaf jou antwoord. Molekulêre Vorms (VSEPR) Gee die molekulêre vorm en bindingshoek van die volgende verbindings en bepaal of die molekule se ladingverspreiding simmetries of asimmetries is H HCl BeCl BCl H2S CCl H2O PH CH2=CH SF HOCl NH OF PCl SiS Gee die basiese vorm van 'n molekule as die sentrale atoom omring is deur: Twee gebonde elektronpare Drie gebonde elektronpare Vier gebonde elektronpare Drie gebonde elektronpare en een alleenpaar Twee gebonde elektronpare en twee alleenpare Gebruik Lewis-diagramme om te bepaal watter van die volgende molekules is: K 2S PF 5 I 2 HI SiH 4 CF 4 PF 3 CBr 4 Br 2 HBr SCl 2 CH 3Cl CS lineêr trigonaal-bipiramidaal hoekig tetrahedraal gebind met dubbelbindings 'n dipool

12 4.18. Vergelyk NH3 en NF3. Intermolekulêre Kragte Wat is die verskil tussen 'n permanente dipool en 'n geïnduseerde dipool? Hoekom is daar sterker intermolekulêre kragte tussen groter molekules? Hoekom is waterstofbindings wat deur watermolekules gevorm is, sterker as die gewone dipool-dipool kragte? Watter intermolekulêre kragte is kenmerkend van die volgende stowwe: O2 (g) CH 3Br HF C 2H CCl 4 (l) H 2O (l) NaCl (l) Cu (l) HBr (l) H 2SO 4 (l) CHCl 3 (l) NaI (s) Watter van die volgende stowwe is: I 2 (s) HF (s) Silikon NaI (s) Na (s) Droë ys Trichloormetaan 'n netwerk vastestof bestaande uit kovalent gebinde atome? 'n diatomiese stof met Van der Waals-kragte tussen die deeltjies? 'n vastestof wat 'n uitstekende geleier is van elektrisiteit en wat Coulomb-kragte tussen die deeltjies het? 'n vastestof bestaande uit molekules met waterstofbindings tussen hulle? 'n harde en bros vastestof wat maklik in water oplos? Vergelyk CO2 en H2O Rangskik die volgende verbindings in volgorde van afnemende sterkte van die belangrikste intermolekulêre kragte. Verskaf ook 'n rede vir jou antwoord. I 2 CF 4 NaCl CH 3OH CH 3Cl He 2 vloeibare NH 3 Intermolekulêre Kragte en Fisiese Eienskappe en Toestande Verduidelik waarom Ca(NO3)2 nie in xileen ((CH3)2C6H4) oplos nie Beskou die tabel wat die smeltpunte van groep VII hidriede lys. HF HCl HBr HI Smeltpunte ( C) Skets hierdie waardes op 'n assestelsel Verduidelik waarom die smeltpunt van HF hoër is as die van HCl Gee 'n rede vir die tendens wat vanaf HCl waargeneem kan word.

13 4.28. Beskou die volgende lys verbindings: CCl 4 Na 2CO 3 HCl I 2 NH 4Cl Cl 2 NH Watter van die volgende stowwe sal oplos in water om ione te vorm? Skryf die ione neer Watter van die stowwe los stadig op? Watter is onoplosbaar? Watter van die volgende lys suiwerstowwe in die vloeistoffase is: KBr CHCl 3 NH 3 HCl Pb Ar Cl 'n monoatomiese stof met Van der Waals-kragte tussen die deeltjies? 'n uitstekende geleier van elektrisiteit (behalwe in die vastestof fase)? n goeie oplosmiddel vir n nie-polêre vastestof soos I2? n goeie voorbeeld van n stof waarin waterstofbindings voorkom? 'n stof wat by 'n baie hoë temperatuur (1 725 C) kook om gasvormige atome te verskaf? Watter van die volgende lys stowwe by kamertemperatuur is: CCl 4 I 2 H 2O NaCl HCl Cu NH 3 S NaBr 'n nie-polêre oplosmiddel? 'n molekulêre vastestof? 'n molekulêre stof wat ione sal vorm as dit in water oplos? 'n stof wat goed sal oplos in water? 'n stof met sterk waterstofbindings tussen die deeltjies? die stof met die hoogste kookpunt? die beste geleier van elektrisiteit? die stof met die laagste kookpunt? 'n swak geleier van elektrisiteit in die vaste fase, maar 'n beter geleier in die gesmelte toestand? hard, bros en onoplosbaar in water? Wat is die struktuur van die volgende stowwe? diamant tetrachloormetaan waterstofchloried

14 Temperatuur ( K) Beskou die volgende tabel van verskillende stowwe se smelt- en kookpunte en beantwoord die vrae wat volg. He NaCl CCl 4 CO 2 CH 4 Smeltpunt ( C) Kookpunt ( C) In watter stof kom die swakste intermolekulêre kragte voor? Watter kragte bestaan tussen die CO2 molekules? Watter stof sal 'n vloeistof by -10 C wees? In watter fase sal CO2 wees by -72 C? Verduidelik, deur middel van chemie en fisika beginsels, waarom sommige insekte op water kan loop? Beskou die volgende tabel van verskillende organiese stowwe se massas en kookpunte: Stof Struktuur Molêre massa (g.mol -1 ) Kookpunt ( C) Metanol CH 3 OH Etanol CH 3 CH 2 OH 46 78,5 Dimetieleter CH 3 O CH Verduidelik deur te verwys na die tabel hoe daar afgelei kan word dat die intermolekulêre kragte tussen molekule van metanol swakker is as die tussen molekule van etanol Waarom is die kookpunt van dimetieleter laer is as die van etanol? Watter intermolekulêre kragte word in dimetieleter gevind? Sal dimetieleter of etanol meer oplosbaar wees in water? Verskaf 'n rede vir jou antwoord Die grafiek toon die kookpunte van onbekende hidriede van groep VI elemente. 400 Kookpunt van Groep VI Hidriede H 2 W; H 2 X; 18,7 H 2 Y; 19,7 H 2 Z; 23, Periode Identifiseer elemente W, X, Y en Z Verklaar waarom H2W se kookpunt hoër is as die ander.

15 4.36. Vergelyk die volgende pare stowwe ten opsigte van kookpunte. Dui aan watter stof die hoogste kookpunt behoort te hê en verskaf 'n rede vir jou antwoord CH3F en HF CH3F en CH3Br CH3F en CH3CH2F Beide H2O en CCl4 dien as oplosmiddels Vergelyk die twee oplosmiddels in terme van: a. molekulêre vorm b. polariteit van molekules c. intermolekulêre kragte Dui aan of die volgende stowwe meer waarskynlik in H2O of in CCl4 sal oplos. Verwys na die interaksie van die intermolekulêre kragte en verskaf redes vir jou antwoord. a. Na2S b. CS2 c. HCl d. Br 'n Sekere molekule het die volgende struktuur: Verduidelik hoekom 'n stof wat bestaan uit hierdie molekules as seep kan dien As eter op jou hand val, verdwyn dit vinnig en jou hand voel koud. Verduidelik hoekom: die eter verdwyn dit koud voel Hoe verander die viskositeit van vloeistowwe met verhoging in temperatuur? Verskaf 'n rede vir jou antwoord.