BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HSGQG HÓA ĐẠI CƯƠNG TẬP 1 (Bài Tập Hóa Học Phóng Xạ, Electron, Bảng Tuần Hoàn)

BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HSGQG HÓA ĐẠI CƯƠNG

vectorstock.com/10212088

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HSGQG HÓA ĐẠI CƯƠNG TẬP 1 (Bài Tập Hóa Học Phóng Xạ, Electron, Bảng Tuần Hoàn, Liên Kết Hóa Học, Tinh Thể, Nhiệt Hóa Học) WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

01-Bài Tập Hóa Học Phóng Xạ.doc 01-Bài Tập Hóa Học Phóng Xạ - Mol.doc 02-B à TAn 02-Bà 03-Bà 03-Bà 04-Bà 04-Bà 05-Bà 05-Bà 06-Bà 06-Bà

------ l~ '

Gỉá& mu: TkS.

HÓA HỌC HẠT NHÂN & PHÓNG XẠ• • • C âu 1: Viết các phương trình biểu diễn sự phóng xạ của họ urani sau: 238U _ -a^> Th 92

p~ >Pa

p~ >U

Th

Ra

C âu 2: Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau: a) 6lN i + Ị H ------ > ? + 1n

b) 105B + 0n

c) 27Al + 1h ------------------------------------------------ > ? + 4Hed)

82Se + 1h -----> . , ơ

C âu 3: Năng lượng liên kết tính trên một nucleon trong hạt nhân 35Cl là 8

cleon. Tính khối

lượng thực của hạt nhân đồng vị trên (cho mp = 1,00728u, mn = 1,00866 C âu 4: Cho phản ứng nhiệt hạch sau: 3 t + 2 d -

MeV).

-> ^He + ¿n và bải

Hạt

3t

2D

Khối lượng

3,016u

2,014u

Tính năng lượng (theo J) tỏa ra của phản ứng trên.

C âu 5: Đồng vị 137Cs (t i/2 = 30,2 năm) được dùng trong

4He C 4,0026u

0n 1,0087u

hản ứng hạt nhân. Tính thời gian để

lượng chất này còn lại 1% so với ban đầu.

C âu 6: Một chất thải phóng xạ có chu kì bán hủy là 200 năm, được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất. Tính thời gian để độ phóng xạ của chất thải trên gl ảm^ ừ 175,68 Ci xuống còn 8,11.10 -8 ụ,Ci. C âu 7: Nguyên tố kali chỉ có một đồng vị phóng xạ là 40K chiếm 1,17% tổng số nguyên tử. Thực nghiệm cho thấy độ phóng xạ của 2,71 gam KCl là 4490 Bq. Tính chu kì bán hủy (theo năm) của 40K. Cho nguyên tử khối trung bình của K và Cl lần lượt là 39,0983 và 35,4532.

C âu 8: Kết quả phân tích một mẫu đá trên Mặt Trăng cho thấy tỉ lệ số nguyên tử giữa 40Ar và 40K tương ứng là 10,3 : 1. Biết chu kì bán hủy của 40K là 1,25.109 năm và 40Ar được tạo thành từ quá trình phóng xạ của 40K. Tính tuổi của Mặt Trăng. Giả sử mẫu đá trên xuất hiện khi Mặt Trăng mới hình thành.

C âu 9: Poloni ( 284Po ) phóng xa^ a h ạ t^ ^ a tạo ra một đồng vị bền X. a) Viết phương trình biểu diễn sự phóng xạ của poloni. b) Một mẫu poloni Doloni ( 284Po 84Po ) ng! nguyên chất có khối lượng là 2 gam.

- Trong 365 65 ngày, mẫu po loni trên tạo ra được 179 cm 3 He (đktc). Tính chu kì bán hủy của poloni ( 214Po ).

- Tính tuổi của m s

poloni trên. Biết tại thời điểm khảo sát, tỉ lệ khối lượng giữa 284Po và X

tương ứng là 1 : 2 .

C âu 10: 0: Họ phóng^ phó ạ urani có nguyên tố mẹ là 292U và kết thúc là 282Ph­ a) T ính số hạạt a và p được tạo ra từ một hạt nhân 292U. b) Tính n ăng lượng (theo MeV) tỏa ra trong quá trình phóng xạ trên. Cho m 4

= 4,0026u;

205,9744u; m 238tt = 238,1251u, 1u = 931 MeV. 92 U

<

o

ột = *mẫu đá được lấy trong hang động của người tối cổ chứa 17,4 mg

92U và 1,45 mg 82Pb.

Biết chu kì bán hủy của 292U là 4,51.109 năm. Tính tuổi của mẫu đá trên.

cott (ủeờn*tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cãà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Goto m il: TkS. C âu 11: Để xác định thể tích máu trong bệnh nhân, người ta tiêm vào máu người bệnh một lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ 24N a có độ phóng xạ là 2 ụCi. Sau 7,5 giờ, kết quả cho thấy thay 1 ml máu của người bệnh trên có độ phóng xạ là 8,367 Bq. Biết chu kì bán hủy của 24Na là 15 giờ.. Tính thể tích máu của người bệnh trên.

C âu 12: Một mẫu khoáng monazit (có nhiều trong cát biển ở Ân Độ) chứa 9% ThO 2 và >5% U 3O 8 ương ứng (về khối lượng). Biết 208Pb và 206Pb là hai đồng vị bền (nguyên tố kết thúc chuỗi phóng ả phân với các quá trình phân rã của 232Th (t1/2 = 1,41.1010 năm) và 238U (t1/2 = 4,47.109 tích cho thấy tỉ lệ số nguyên tử của 208Pb/232Th trong mẫu monazit trên là 0,104. a) Tính tuổi của mẫu khoáng monazit trên. b) Tính tỉ lệ số nguyên tử 206Pb/238U trong mẫu khoáng monazit trên.

C âu 13: Một mẫu quặng urani tự nhiên chứa 99,275 gam 238 92U và 0,720 g, 288 Ra.

gam U ) = 7,04.108 năm,

Cho các giá trị chu kì bán hủy như sau: t 1/2 ( 292U) = 4,47.109 n

t 1/2 ( 226 Ra ) = 1600 năm. Biết tuổi Trái Đất là 4,55.109 năm. a) Tính tỉ lệ khối lượng của các đồng vị 235 92U / 292U khi Trái Đất

thành.

b) Nếu chưa biết chu kì bán hủy của 238 như thế nào từ các dữ kiện đã 92U thì giá trị này 238- lớn hơn rất nhiều so với chu kì bán hủy của các nguyên tố con cháu cho? Biết chu kì bán hủy của 292U trong họ phóng xạ của nó.

C âu 14: Đồng vị ^ I dùng trong y học thường được ợc điều chế bbằng cách bắn phá bia chứa 13502Te bằng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phư hương pháp này, nà trước tiên 13502Te nhận 1 nơtron chuyển +UA„U 13531331I . Biết chu kì bán rã của ^ I là 8,02 ngày. hóa thành ^ T e , rồi đồng vị này phân rã p- t ạo thành a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân xảy% khi điều chế ^ I . b) Trong thời gian 3 giờ, 1 ml dung .diata| 131I ban đầu phát ra 1,08.1014 hạt p- .

- Tính nồng độ ban đầu của 31 - Sau bao nhiêu ngày, ho

dung dịch theo đơn vị ụ,mol/l. xạ của dung dịch ^ I chỉ còn 103 Bq/ml?

C âu 15: Trong một mẫu đá có N 206Pb _

_ 2,969.10° 206Pb = 75,41;-m 238U = 4Pb 226Ra Biết khi mẫu đá mới hình thành đã có sẵn chì tự nhiên là hỗn hợp của bốn đồng vị bền với phần trăm số nguyên tử tương ứng như sau: 204Pb (1,48%), 206Pb (23,60%), 207Pb (22,60%), 208Pb (52,32%). a) Chu kì bán hủy của 238U lớn hơn rất nhiều so với chu kì bán hủy của các nguyên tố con cháu trong họ phóng xạ của nó. Biết chu kì bán hủy của 226Ra là 1600 năm. Tính chu kì bán hủy của 238U. b) Tính tuổi của mẫu đá trên.

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Gỉá& mu: TkS.

HÓA HỌC HẠT NHÂN & PHÓNG XẠ• • • C âu 1: Viết các phương trình biểu diễn sự phóng xạ của họ urani sau: 238U _ 92

Th

p~ >Pa

p~ >U

Th

Ra

H ướng dẫn giải 238U 92

234'Th + 4He 90

234Pa 91

234

230Th 90

226Ra + 4He

234 Th 90111

C âu 2: Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau: a) 6lN i + 1h

->? + 0n

c) 27Al + 1h

-> ? + 4He H ướng dẫn giải

a) 6gNi + 1h c) 27Al + 1h

> 24Mg + 4He

35Br + 0n

C âu 3: Năng lượng liên kết tính trên một nucleon tr

n 35Cl là 8,5 MeV/nucleon. Tính khối

lượng thực của hạt nhân đồng vị trên (cho mp = 1,007

= 1,00866u, 1u = 931 MeV).

H ướ 297,5 AE = 8 ,5.35 = 297,5 M eV ^ A m =■ 931 ^ m hn = (17.1,00728 +18.1,00866) - 0,32 = 34,96u C âu 4: Cho phản ứng nhiệt hạch sau:

+

> 4He + 0n và bảng số liệu sau:

Hạt Khối lượng

3,016u

2D

4He

0n

2,014u

4,0026u

1,0087u

Tính năng lượng (theo J) tỏa ra của phản ứng trên.

H ướng dẫn giải Am = (3,016 + 2,014) - (4,0026 +1,0087) = 0,0187u ^ AE = 0,0187.1,6605.10_27.(3.108)2 = 2,795.10“12 J C âu 5: Đồng vị 137Cs (t i/2 = 30,2 năm) được dùng trong các lò phản ứng hạt nhân. Tính thời gian để lượng chất này còn lại 1% so với ban đầu.

H ướng dẫn giải 1 100 0,023 năm 1 ^ t = ■ -ln : 200,224 năm 0,023 1 t thải phóng xạ có chu kì bán hủy là 2 0 0 năm, được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất. Tnhi iờ i gian để độ phóng xạ của chất thải trên giảm từ 175,68 Ci xuống còn 8,11.10 -8 ụ,Ci. H ướng dẫn giải 175,68 10188,043 năm -ln3,466.10- 3 8,11.10 - 14 k = 200 40x chiếm 1,17% tổng số nguyên tử. Thực C âu 7: Nguyên tố kali chỉ có một đồng vị phóng xạ là 40K nghiệm cho thấy độ phóng xạ của 2,71 gam KCl là 4490 Bq. Tính chu kì bán hủy (theo năm) của 40K. ln 2

3,466.10 3 năm 1 ^ t =

1

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Gỉá& mu: TkS. Cho nguyên tử khối trung bình của K và Cl lần lượt là 39,0983 và 35,4532.

H ướng dẫn giải 2,71 ■>23 1 ,7 _ 2,56.1020 o c 1,20 nguyên tử .6,02.102 39,0983 + 35,4532 100

N 40.

K-

4490

1,75.10-17 s -1

2,56.1020

ln 2 ' ^1/2 = ■ 1/2 1.75.10 -17

3,96.1016 s = 1,26.109 năm

C âu 8: Kết quả phân tích một mẫu đá trên Mặt Trăng cho thấy tỉ lệ số nguyên tử giữa 40Ar và 40K tương ứng là 10,3 : 1. Biết chu kì bán hủy của 40K là 1,25.109 năm và 40Ar được tạo thành từ quá trình phóng xạ của 40K. Tính tuổi của Mặt Trăng. Giả sử mẫu đá trên xuất hiện khi Mặt Trăng mới hình thành.

H ướng dẫn giải ln 2 k=■ 1,25.10'

1

5,545.10 10 năm 1 ^ t = 5,545.10

ln Ị a ậ i i . 4

•1 0 9 năm

C âu 9: Poloni ( 284Po ) phóng xạ ra hạt a và tạo ra một đồng vị bền a) Viết phương trình biểu diễn sự phóng xạ của poloni. b) Một mẫu poloni ( 284Po ) nguyên chất có khối lượng là 2 ga: - Trong 365 ngày, mẫu poloni trên tạo ra được

e (đktc). Tính chu kì bán hủy của

poloni ( 2Ỉ4 Po ).

- Tính tuổi của mẫu poloni trên. Biết tại thời

sát, tỉ lệ khối lượng giữa 284Po và X

tương ứng là 1 : 2 .

a) 240Po —

> 206

b) n 210 Po p/rã ^ k=

365

_

m 210Pop/rã = 7’991.10 3.210 ^ 1,678 gam ^ t 1/2 = ■ 5,004.10-4

2 -1,678

Đặt m và 2m lần lượt là khố 2

- m

210

2m

C âu 10: Họ phóng

a 210Po và 206Pb tại thời điểm khảo sát.

58 gam ^ t =

206

138,52 ngày

1

2 ln -3 0,658 5,004.10

222,16 ngày

i^ ó nguyên tố mẹ là 292U và kết thúc là 2°2Pb.

a) Tính số h ạ t|a và|£^« ược tạo ra từ một hạt nhân 292U. b) Tính n

(theo MeV) tỏa ra trong quá trình phóng xạ trên. Cho m 4 ĩ8 Uu

= 4,0026u;

= 238,1251u, 1u = 931 MeV.

c) Một mẫu đá được lấy trong hang động của người tối cổ chứa 17,4 mg 292U và 1,45 mg 282Pb. Biết chu kì bán hủy của 23982U Biế churkì 292U là 4,51.109 4,51.109 năm. Tính tuổi của mẫu đá trên.

H ướng dẫn giải -

a) 292U > 282Pb + x4He + y -0e ^ ị ) 92 82 2 ^ -1

8a x=8 ^ ị ^ ị ị2 x - y + 82 = 92ị y = 6 w Í4x + 206 = 238

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Gỉá& mu: TkS. b) Am = 238,1251 - (205,9744 + 8.4,0026) = 0 ,1299u ^ AE = 0,1299.931 * 120,937 M eV c) Đặt m là khối lượng của 238U trong mẫu đá khi mới hình thành. m -1 7 ,4 238 ln 2 k -■ 4 ,51.109

1,45 ^ m * 19,075 mg 206

V

1 , 19,075 _ om .. n8 1,534.10-10 năm -1 ^ t - ---------------l n ^ ^ - — * 5,991.108 năm 1,534.10-10 17,4

C âu 11: Để xác định thể tích máu trong bệnh nhân, người ta tiêm vào máu người bệnh một lượng nhỏ ' ' chứa ' ' đồng +Ậ vị■phóng 1' 24^T ~1 ~ 1'^ri-1 Ịị quả cho thấ dung dịch xạ 24N a có độ phóng xạ là 2 ụCi. Sau 7,5 giờ, kê máu của người bệnh trên có độ phóng xạ là 8,367 Bq. Biêt chu kì bán hủy của tích máu của người bệnh trên.

H ướng dẫn giải ln 2 k -■ 15 ^

a là 15 giờ. Tính thể

0,046 giờ-1 ^ H - 2.10_6.3,7.1Q10.e-°’046-7,5 * 52,408.103

Vmáu - 5 2 ^ 0 3 * 6,264.103 ml - 6,264 lít 8,367

C âu 12: Một mẫu khoáng monazit (có nhiều trong cát biển ở Ân Độ) chứa 9% ThO 2 và 0,35% Ư 3Ơ 8 (về khối lượng). Biêt 208Pb và 206Pb là hai đồng vị bền (nguyên tố kêt thúc chuỗi phóng xạ) tương ứng với các quá trình phân rã của 232Th (t1/2 = 1,41.1010 năm) và 238U (t1/2 = 4,47.109 năm). Kêt quả phân tích cho thấy tỉ lệ số nguyên tử của 208Pb/232Th trong mẫu monazit trên là 0,104. a) Tính tuổi của mẫu khoáng monazit trên. b) Tính tỉ lệ số nguyên tử 206Pb/238U trong mẫu khoáng monazit trên.

H ướng dẫn giải ln 2 1,41.1010 ln 2 8U

An, ™ _ 1 1 „ 4 ,916.10-11 năm -1 ■ N

s

1,551.10-10 n;ă mì ^

4,47.109 *

N 238U

N 238Ư

N 2Ĩ8U - 1 U)

C âu 13: Một mẫu quặng urani 226 Ra.

■

U -_ t/ -1,551.10-10.2,013.109

2,013.109 năm

0,732

o (238U)

N 206pb _ N o(238U) N 238Ư

1, 1 + 0,104 -ln-11 1 4,916.10

1 ■ -1 * 0,366 0,732

chứa 99,275 gam 292U và 0,720 gam 292U và 3,372.10 5 gam

Cho các giá trị ch3^ ^ bân hủy như sau: t 1/2 ( 292U ) = 4,47.10 9 năm, t 1/2 (

U ) = 7,04.108 năm,

t 1/2 ( 288 Ra ) = 1600 năm. Biêt tuổi Trái Đất là 4,55.10 9 năm. a) Tính tỉ lệ kầốHưỢịng^ ủa các đồng vị

U / 292U khi Trái Đất mới hình thành.

b) Nêu chưa biêt chu kì bán hủy của 292U thì giá trị này có thể tính như thê nào từ các dữ kiện đã cho? Biêt « u kì bán hủy của 292U lớn hơn rất nhiều so với chu kì bán hủy của các nguyên tố con cháu trongg họ phóng phón xạ của nó.

H ướng dẫn giải ln 2 ) k( 238U) : a) k(238U) - ^ :4 t :ĩ 09 k( 235U) -

ln 2 7,04.108

1 1/-.-10 . _1 ^?38ttx 1,551.10-10 năm -1 ^ m o( 238U) -

9,846.10 năm -1 ^ m o( 235U) -

99,275 ■* 201,059 gam *-1,551-10-1Q.4,55.109

0,72 9 i-9,846.10-10.4,55.10'

63,525 gam

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

3

Gỉá& mu: TkS. m o( 235U) _ 63,525 mo(238U) 201,059

0,316

b) 238U và 226Ra đều có A = 4n + 2 nên 226Ra thuộc họ phóng xạ của 238U. Khi cân bằng phóng xạ thế kỉ được thiết lập: ^ k 238Ư.N 238U

ln 2 6Ra

N2 ^ ^1/2 (238U) = ^1/2 (226Ra)' N 6Ra

_

ln 2 8U

1/2 (238U)

- -N 226Ra t 1/2 (226Ra)

hL 226 = 1 6 0 0 99,275 1/2 (226Ra) m Ra 238 3 3 7 2. 1°-5 ' 2

C âu 14: Đồng vị 1311 dùng trong y học thường được điều chế bằng cách bắìn phá b nơtron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phương pháp này, trước tiên hóa thành ^ T e , rồi đồng vị này phân rã p- tạo thành ^ I . Biết chu kì bá

09

năm Te bằng

502Te nhhận 1 nơtron chuyển của ^ I là 8 ,0 2 ngày.

a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân xảy ra khi điều chế b) Trong thời gian 3 giờ, 1 ml dung dịch 1311 ban đầu phát ra 1,08.r0iÉBạt p- .

- Tính nồng độ ban đầu của ^ I trong dung dịch theo đơn vị ụ,mol/l.

- Sau bao nhiêu ngày, hoạt độ phóng xạ của dung dịch ^ I chỉ còn 103 Bq/ml?

H ướng dẫn giải a)

15331Te + _?e t x là số mol của 131I ban đầu.

1,67.10 - 8

_ 1 ,67.10 .106 n ^ C m T= ---- ^ ------= 16,7 1 1 0 -3 H 0 = 10'6-1,67.10“8.6,02.1023 ;

Bq

1 , 1,005.10 103

= 186,61 ngày

1 0 -6

C âu 15: Trong một mẫu đá có các tỉ lệ sau: N, _ 2,969.10' 6Pb = 0,1224; l ^ P b = 75,41;-m 238U = N m 2 2 6 U A' 204Pb "“ 226Ra Biết khi mẫu đá mới hình thành đã có sẵn chì tự nhiên là hỗn hợp của bốn đồng vị bền với phần trăm số nguyên tử tương ứng như sau: 204Pb (1,48%), 206Pb (23,60%), 207Pb (22,60%), 208Pb (52,32%). a) Chu kì bán hủy của 238U lớn hơn rất nhiều so với chu kì bán hủy của các nguyên tố con cháu trong họ phóng xạ của nó. Biết chu kì bán hủy của 226Ra là 1600 năm. Tính chu kì bán hủy của 238U. b) Tính tuổi của mẫu đá trên.

H ướng dẫn giải a) 238U, 226Ra và 206Pb đều có A = 4n + 2 nên 226Ra và 206Pb cùng thuộc họ phóng xạ của 238U. Khi ân bằng phóng xạ thế kỉ được thiết lập: ln 2 ■k 238U-N 238U = k 226Ra-N 226Ra ^ t

1/2 (238U)

ln 2 8U

1/2 (226Ra)

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

4

Guíạ m il: ^ t

TkS. (^~

jCfêfl kệ:

238 = t í22^ ■■N 238U = t 1/0 ,226p ■■ m 238U .226 = 16QQ.2,969.1Q6.2 26 « 4 ,511.1Q9 năm l/2 (238U) l/2 (226Ra) N 222266Ra l/2 (226Ra) m 226226Ra 238 238 «

b) Đặt x là số nguyên tử 238U trong mẫu đá hiện tại. ^ N 2Q6DK - Q ,l2 2 4 x ^ N 2Q4DK - 0 i^ 2 4 x « 1 623.lQ-3x 2Q6Pb 2Q4Pb 75 41 ’ Số nguyên tử 206Pb trong mẫu đá lúc mới hình thành: N o (206Pb) 23, 6 o ( P b ) - 2 3 6 « 15,946 ^ N , 2Q6DK, - 15,946.1,623.lQ-3x « Q, Q259x N 1148 48 o(2Q6Pb) ’ ’ ’ 1X12Q4Pb Số nguyên tử 206Pb tạo thành từ 238U: N 2Q6pb - N 238u l _ - Q, l2 2 4 x - Q,G2&9x —Q^QÜß5x ỉ89x- Q k - — — — « 1,537.1Q-1Q năm-1 ^ t ----- 1inX +0,0965x « 5 , 9 9 4«^ 5,8994.1Q8 năm 4 ,511.1Q9 1,537.1Q x

c

y

/

o

m è i C ổ i Suờểiỷ tắànắ/cố/uyMônỷ cổ tfiàw cắàti cãà dè ổuời/ ũểnỷ

5

Gwto we«.: TkS.

ELECTRON C âu 1: Viết bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của các nguyên tử sau: a. Na (Z = 11). b. P (Z = 15). c. C (Z = 6). d. Ni (Z = 28). . sau: C âu 2: Viết cấu hình electron của các nguyên tử có electron cuối cùng ứng với bộ bốn số _lượng tử a. n = 2, l = 1, m = 1, ms = - 1 .

b. n = 3, l = 0, m = 0, ms = - 1 . s 2

c. n = 3, l = 1, m = -1 , ms = + 1 .

d. n = 2, l = 1, m = 0, ms = -

f. n = 3, l = 2, m = -2 ms = + 2 .

2 C âu 3: Hợp chất A được tạo thành từ hai ion X+ và Y . Electron cuối cù ùng của cả hai ion đều có cùng e. n = 2, l = 1, m = -1 , ms = - 1 .

bộ bốn số lượng tử là: n = 3, l = 1, m = 1, ms = - 1 . Xác định công thứ thức của A và v gọi tên.

2 C âu 4: Cho các bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của hai ion sa X2 : n = 3, l = 2, m = -2 , ms = --T .

Y2 : n = 3^ = 1, m = 1, ms = - 1 . s 2 Viết công thức của hợp chất được tạo từ hai ion trên và C âu 5: Nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với bố tử có tổng đại số là 2,5. Xác định nguyên tố X và viết cấu hình electron của nguyên tử X. C âu 6: Nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với b g tử thỏa mãn các điều kiện n + l = 3 và m + ms = 0,5. Xác định nguyên tố X và viết cấu hình elec của nguyên tử X. C âu 7: Chohai nguyên tố A và B kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn có tổng số lượng tử (n + l) bằng nhau; trong đó,số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chính của B. Mặt khác, tổng đại số của bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của nguyên tử B là 4,5. Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B. C âu 8: Tính năng lượng (theo J) và bước sóng (theo nm) của bức xạ phát ra khi electron trong nguyên Alớp thứ nhất (n = 1). tử hiđro di chuyển từ lớp thứ hai (n = g lượng của hệ electron trong các nguyên tử sau: C âu 9: Áp dụng quy tắc Slater, hã a. N (Z = 7) = 14). c. Ni (Z = 28). ấu hình electron như sau: C âu 10: Ion Fe2+ (ZFe = 26) c (1) 1s22s22p63s23p63d6 Dựa vào quy tắc Slate: C âu 11: Dựa vào quy C âu 12: Dựa và

(2) 1s22s22p63s23p63d44s2. cho biết ion Fe2+ có cấu hình electron (1) hay (2)? Giải thích. hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của nguyên tử He (Z = 2). ter, hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) và thứ hai (I2) của nguyên

tử Co (Z = 27).

C âu 13: Kết quaj inh tỪ Hoá học lượng tử cho biết ion Li2+ có năng lượng electron ở các mức En (n là số lượng tử chmhE h u isau: Ei= -122,400 eV; E2= -30,600 eV; E3= -13,600 eV; E4= -7,650 eV. a. Tinh các giá trị năng lượng trên theo kJ/mol (có trình bày chi tiết đơn vị tính). b. H S p g ||ithích sự tăng dần năng lượng từ E 1 đến E4 của ion Li2+. c ín h năng lượng ion hoá của ion Li2+ (theo eV).

Ch :ho N a = 6,022.1023 mol-1, 1 eV = 1,602.10-19 J. I 14: Cho các ion sau: He+, Li2+, Be3+.

0

Z2 4'p dụng biêu thức tính năng lượng: E n = -1 3 ,6 .— (có đơn vị là eV); trong đó, n là số lượng tử n2 chính, Z là số điện tích hạt nhân, hãy tính năng lượng E 2 theo đơn vị kJ/mol cho mỗi ion trên (làm tròn

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

1

Goto m il: TkS. đến chữ số thập phân thứ ba). b. Có thể dùng giá trị nào trong các giá trị năng lượng tính được ở trên để tính năng lượng ion hóa của hệ tương ứng? Giải thích. c. Ở trạng thái cơ bản, trong số các ion trên, ion nào bền nhất, ion nào kém bền nhất? Giải thích.

Cho N a = 6,022.1023 m o l , 1 eV = 1,602.10-19 J. C âu 15: Trong nguyên tử hoặc ion dương tương ứng có từ hai electron trở lên, electron chuyển động trong trường lực được tạo ra từ hạt nhân và các electron khác. Do đó, mỗi trạng thái của một cấu hình electron có một giá trị năng lượng. Với nguyên tử nguyên tố bo (Z = 5) ở trạng thái cơ bản có các số liệu như sau: Cấu hình electron

1s1

1s2

1s22s1

1s22s2

1s22s22p1

Năng lượng (eV)

-340,000

-600,848

-637,874

-660,025

-669,800

b. Hãy nêu nội dung và giải thích qui luật liên hệ giữa các giá trị nă

ion đã tính được.

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Goto m il: TkS.

ELECTRON C âu 1: Viết bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của các nguyên tử sau: a. Na (Z = 11). b. P (Z = 15). c. C (Z = 6). d. Ni (Z = 28).

H ướng dẫn giải a. n = 3, l = 0, m = 0, ms = + 1 . ’ ’ ’ s 2

b. n = 3, l = 1, m = 1, ms = + 1 . ’ ’ ’ s 2

c. n = 2, l = 1, m = 0, ms = + 1 . d. n = 3, l = 2, m = 0, ms = ’ ’ ’ s 2 C âu 2: Viết cấu hình electron của các nguyên tử có electron cuối cùng ứng vớ: a. n = 2, l = 1, m = 1, ms = - 1 .

b. n = 3, l = 0, m = 0

c. n = 3, l = 1, m = -1 , ms = + 1 . s 2

d. n = 2, l = 1, m =

e. n = 2, l = 1, m = -1 , ms = - 1 .

f. n = 3, l = 2,

số lượng tử sau:

As = ^---•

s

2

H ướng dẫn giải . 1s22s22p63s23p1. . 1s22s22p63s23p63d14s2. cuối cùng của cả hai ion đều có cùng

a. 1s22s22p6. b. 1s22s22p63s2. d. 1s22s22p5. e. 1s22s22p4.

C âu 3: Hợp chất A được tạo thành từ hai ion X+ và Y- J bộ bốn số lượng tử là: n = 3, l = 1, m = 1, ms = - 1 .

công thức của A và gọi tên.

H ướng dẫn giải Cấu hình electron của X: 1s22s22p63s23p64s1 ^ X là K. Cấu hình electron của Y: 1s22s22p63s23p5 ^ Y là Cl. Vậy công thức của A là KCl (kali clorua).

C âu 4: Cho các bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của hai ion sau: X

n = 3, l = 2, m = -2 , ms =

Y2 : n = 3, l = 1, m = 1, ms = - 1 .

.

h ion trên và gọi tên.

Viết công thức của hợp chấtt được tạo từ hai H ướng dẫn giải :ủa X: 1s22s22p63s23p Cấu hình electron của 1s22s22p63s23p63d64s2 ^ X là Fe. Cấu hình electron của 1s22s22p63s23p4 ^ Y là S. :ủa Y: 1s22s ỉ

!

chất đư tạo từ X2+ và Y2- là FeS (sắt(II) sunfua).

Vậy công thức của ^hợp gp«aiất%ược C âu 5: Nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với bốn số lượng tử có tổng đại số là 2,5. Xác định nguyên tố X và viết cấu hình electron của nó.

H ướng dẫn giải T rường hợp

1

l = 0, m = 0 ^ Loại 0, m = 0 ^ Cấu hình electron: 1s22s1 ^ X là liti (Li). l = 1, m = -1 ^ Cấu hình electron: 1s22s22p1 ^ X là bo (B). g hợp 2: ms = - 1 ^

n+l+m=3

= 1 ^ l = 0, m = 0 ^ Loại n = 2: + l = 0, m = 0 ^ Loại

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Goto m il: TkS. + l = 1, m = 0 ^ Cấu hình electron: 1s22s 22p 5 ^ X là flo (F).

- n = 3: + l = 0, m = 0 ^ Cấu hình electron: 1s22s 22p 63s2 ^ X là magie (Mg). + l = 1, m = -1 ^ Cấu hình electron: 1s22s 22p 63s23p 4 ^ X là lưu huỳnh (S). + l = 2, m = -2 ^ Cấu hình electron: 1s22s 22p 63s23p 63d 64s 2 ^ X là sắt (Fe).

C âu 6: Nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với bốn số lượng tử thỏa mãn các điều m + ms = 0,5. Xác định nguyên tố X và viết cấu hình electron của nguyên tử X. H ướng dẫn giải

Ả 1 Nếu ms = + 1 ^

m=0 ^

n

1

2

3

l

2

1

0

Loại

Nhận

Nhận

1s22s22p 2 ^ X là cacbon (C). |_1s22s 22p 63s1 ^ X là natri (Na).

2

Nếu ms = - 1 ^

m = 1 ^ 1s2 2s2 2p 6 ^ X là neon (Ne).

có tổng số lượng tử (n + l) bằng C âu 7: Cho hai nguyên tố A và B kế tiếp nhau trong bảng nhau; trong đó, số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng B. Mặt khác, tổng đại số của bộ 5. Viết cấu hình electron nguyên tử bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của nguyên của A và B. H ướng dẫ A, B kế tiếp nhau và nA > nB ^ Cấu hình electr và B lần lượt là (n + 1)s1 và ns2np6. ^ n + 1 + 1 - 0,5 = 4,5 ^ n = 3 Cấu hình electron của A và B lần lượt là 1s22s 22p 63s 23p 64s 1 và 1s22s 22p 63s23p6.

C âu 8: Tính năng lượng (theo J) và bước sóng (theo nm) của bức xạ phát ra khi electron trong nguyên tử hiđro di chuyển từ lớp thứ hai (n = 2 ) về lớp thứ nhất (n = 1). ng dẫn giải AE = - I 3 ,6.12 í ệ -

1 1= 10, 2

6,625.10-34.3.108

4.10 -18 = 1 2 1 ,6 nm

1,634.10-18 ĐS: AE = 1,634.10-18 J; X = 121,6 nm C âu 9: Áp dụng quy tắc Slater, hãy tính năng lượng của hệ electron trong các nguyên tử sau: a. N (Z = 7). b. Si (Z = 14). c. Ni (Z = 2 8 ).

H ướng dẫn giải a. Cấu hình electron của nguyên tử N là 1s22s22p3. s2s,2p = 4.0,35 + 2 0 8 5 = 3,1 ^ E 2s2p = -1 3 ,6 . ( 7 - 3,1)2 = -51,714 eV = 0 ,3 ^^ IEls = -1 3 ,6 .(7 - 0 3)2 = -610,504 eV .(-51,714) -51,714) + 2.(-610,504) = -1479,578 eV ^ E = 5X hình electron của nguyên tử Si là 1s22s 22p 63s23p2. b^Cấu hìnl = 3 .0 ,3 5 + 8.0,85 + 2.1,00 = 9,85 ^ E 3S3P = - 1 3 ,6 .(14 9 85) = -2 6 ,0 2 5 eV

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Goto m il: TkS. s2s,2p = 7.0,35 + 2.0,85 = 4,15 ^ E 2s2p = - 1 3 ,6 .(14 4,1 5 )2 = -3 2 9 ,8 7 7 eV 8 4 eV ss1si =s0,3 , ^^ R= = -- 133 6,6 .(14 -12-°!3)2 == --2 5 552 ,5 , 58^ v ^ E = 4.(-26,025) + 8.(-329,877) + 2.(-2552,584) = -7848,284 eV c. Cấu hình electron của nguyên tử Ni là 1s22s 22p 63s23p 63d 84s2. s4s = 1.0,35 + 16.0,85 + 10.1,00 = 23,95 ^ E 4s = -1 3 ,6 .(28 - 2 3 9 5 ) 2 * -16,295 eV s3d = 7.0,35 + 18.1,00 = 20,45 ^ E M = - 1 3 ,6 .(28

2 3’72 20,45) « -8 6 ,1 3 7 eV

ss3s,3p 3s,3p = 7.0,35 + 8.0,85 + 2.1,00 = 11,25 ^ E 3S;3p 3s;3p = --1 | 2 3 ?9 61 eV 1 3 ,6 .(28 - 1 11 25)^ 2 5 ^^^ *~-4 s2s,2p = 7.0,35 + 2.0,85 = 4,15 ^ E 2s 2p = -1 3 ,6 .(28 - 4/15)2 « - 19 ^

^

eV

s1s = 0,3 ^ E 1s = -1 3 ,6 .(28 - 20,3)2 = -10435,144 eV 997) + 2.(-10435,144) ^ E = 2.(-16,295) + 8.(-86,137) + 8.(-423,961) + 8.(-1933,997) = -40455,638 eV C âu 10: Ion Fe2+ (ZFe = 26) có thể có hai cấu hình electron như sau: 5 ;

(1) 1s22s 22p 63s23p63d 6.

(2) 1s22s 22p 63s23p63d 44s 2.

Dựa vào quy tắc Slater, hãy cho biết ion Fe2+ có cấu hình electron (1) hay (2)? Giải thích. giải Đặt E = 2E 1s + 8E2s,2p + 8E3s,3p Xét cấu hình electron (1): s3d = 5.0,35 + 18.1,00 = 19,75 ^ E 3d = -1 3 ,6 .(2 6 -1 9 ,75)2 * - 5 9 ,028 eV ^ E 1 = E + 6.(-59,028) = E Xét cấu hình electron (2): s4s = 1.0,35 + 12.0,85 + 10.1,00 = 20,55 ^ E4s = -1 3 ,6 .(2 6 - 2 0 ,55)2 * - 2 9 ,507 eV 3, 7 s3d = 3.0,35 + 18.1,00 = 19,05 ^ E , H= - 1 3 ,6 .(26 1 9 0 5 ) 2 « -7 2 ,9 9 0 eV w 32 ^ E 2 = E + 4.(-72,990) + 2.(-29,507) = E - 350,974 (eV) ^ E 1 < E2 ^

Cấu hình electron (1) bền hơn cấu hình electron (2).

Vậy cấu hình electron của Fe2+ là 1s22s 22p 63s23p 63d6.

C âu 11: Dụ a vào quy tắc Slater, hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của nguyên tử He (Z = 2).

H ướng dẫn giải

0

H e ------ > He+ + e Cấu hình electron của nguyên tử He là 1s2.

I1

s1s = 0,3 ^ E-1s 1s = -1 3 ,6 .( 2 - ° 3)2 = -39,304 eV ^-^^EHHe e = 2.(-39,304) = -78,608 eV 12 u hình electron của nguyên tử He+ là 1s1.

Cấu I

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

3

Gwto we«.: TkS. ^ E H e * = -13-6 f

= - 54>4 eV

70 / c n o \ — 0/1 o n o ^ Ii - E He+ - E He = -54,4 - (-78,608) = 24,208 eV

C âu 12: Dựa vào quy tắc Slater, hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (Ii) và thứ hai (I tử Co (Z = 27).

H ướng dẫn giải Đặt E = 2 E 1s + 8 E2s,2p + 8 E3s,3p + 7 E3d Cấu hình electron của nguyên tử Co là 1s22s 22p 63s 23p 63d 74s2:

ơ

s4s = 1.0,35 + 15.0,85 + 10.1,00 = 23,1 ^ E 4s - - 1 3 , 6 (2 7 -2 3 >1)2 * - 1 5 ,l 1 0 e ^ ^ ^ E Co - E + 2.(-15,110) - E -3 0 ,2 2 0 (eV) Cấu hình electron của ion Co+ là 1s22s 22p 63s23p 63d 74s1: s4s = 15.0,85 + 10.1,00 = 22,75 ^ E 4s - - 1 3 , 6 (2 7 - 2 2 7 5 )2 » - 1 7 9 4 4 ^ ^ E c + - E +1.(—17,944) - E -1 7 ,9 4 4 (eV) Cấu hình electron của ion Co2+ là 1s22s 22p 63s23p 63d7: ^

E C q2+ - E

^ Ĩ1 - E Co+ - E Co - (E -17,944) - (E - 30,220): ^ Ĩ2 - E Cq2+ - E Co+ - E - (E -17,944) -17,944 C âu 13: Kết quả tính từ Hoá học lượng tử c h a b ^ 2 Ị |n ^ i2+ có năng lượng electron ở các mức En (n là số lượng tử chính) như sau: E 1= -122,400 e V ;E = ^ 3u, 600 eV; E 3= -13,600 eV; E 4= -7,650 eV. a. Tính các giá trị năng lượng trên theo kJ/mol (có trình bày chi tiết đơn vị tính). b. Hãy giải thích sự tăng dần năng lưgũ gk ừ E 1 đến E 4 của ion Li2+. c. Tính năng lượng ion hoá của Ĩon% i2+(theo eV).

Cho N a = 6,022.1023 mol-1, 1 eV = 1,602.10-19 J. H ướng dẫn giải a. 1 eV = 1,602.10-19.10-3 (kJ). 6,022.10 23 (mol-1) * 96,472 kJ/mol E 1 = -122,400.96,472 = - 1 1808,173kJ/mol E 2 = -30,600.96,472 = -2952,043kJ/mol E 3 = -13,600.96,472 = -1312,019kJ/mol E 4 = -7,650.96,472 = -738,011kJ/mol b. Khi n càng tăng, số lớp electron càng tăng, electron càng ở lớp xa hạt nhân, lực hút hạt nhân tác dụng lên electron đó càng yếu, năng lượng En tương ứng càng lớn, electron càng kém bền. c. Quá trìn h r a K ó a Li2+: Li2+ ------ > Li3+ + e

I3

Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron của Li2+ là 1s1. ^ E J-~*,2+ l - E - -122,400 eV và E J-~*,3 l + - 0 ^ Ĩ3 - E J-~*,3+ l - E J-~*,2+ l - - E 1 -1 2 2 ,4 0 0 eV C âu 14: Cho các ion sau: He+, Li2+, Be3+. a. Áp dụng biểu thức tính năng lượng: E n - -1 3 ,6 .-^- (có đơn vị là eV); trong đó, n là số lượng tử

Vchính,JZTTTlJT.T.r " lượng I E"theo đơn1 vị. kJ/mol 3 cho TL:: .1.

HZ là số điện tích hạt nhân, hãy tính năng mỗi ion trên (làm tròn 2

đến chữ số thập phân thứ ba). b. Có thể dùng giá trị nào trong các giá trị năng lượng tính được ở trên để tính năng lượng ion hóa

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

4

Goto m il: TkS. của hệ tương ứng? Giải thích. c. Ở trạng thái cơ bản, trong số các ion trên, ion nào bền nhất, ion nào kém bền nhất? Giải thích.

Cho N a = 6,022.10 23 m o l , 1 eV = 1,602.10-19 J. H ướng dẫn giải a. 1 eV = 1,602.10-19.10-3 (kJ). 6,022.10 23 (mol-1) « 96,472 kJ/mol 22 E 2 (H e+) = -13,6. 22 — .96,472 = -1312,019 k J /m o l ' 22 94332 E (Li ) = -13,6. — .96,472 = -2952,043 k J /m o l 22 4 22 E (Be3+) = -13,6. — .96,472 = -5248,077 k J /m o l 22 , , b. Năng lượng ion hóa là năng lượng ít nhất để tách 1 electron khỏi hệ ở trạng thái cơ bản. Với cả ba ion trên, trạng thái cơ bản ứng với n = 1. Các giá trị năng lượng tính được ở trên ứng với trạng thái kích thích n = 2. Vì vậy, không thể dùng bất cứ giá trị E 2 nào để tính năng lượng ion hóa của các hệ tương ứng. c. Mỗi ion đều có 1 electron, cùng ở trạng thái cơ bản, ion có số điện tích hạt nhân Z càng lớn thì lực hút của hạt nhân tác dụng vào electron càng mạnh, ion càng bền và ngược lại. Vì vậy, ion Be3+ có Z = 4 (lớn nhất) bền nhất và ion He+ có Z = 2 (bé nhất) kém bền nhất.

C âu 15: Trong nguyên tử hoặc ion dương tương ứng có từ hai electron trở lên, electron chuyển động trong trường lực được tạo ra từ hạt nhân và các electron khác. Do đó, mỗi trạng thái của một cấu hình electron có một giá trị năng lượng. Với nguyên tử nguyên tố Bo (Z = 5) ở trạng thái cơ bản có các số liệu như sau:

Cấu hình electron

1 s1

1s2

Năng lượng (eV)

-340,000

-600,848

^

1 s22 s 1

1 s22 s2

1 s22 s22 p 1

-637,874

-660,025

-669,800

a. Tính các giá trị năng lượng ion hóa có thể có của nguyên tố Bo. b. Hãy nêu nội dung và giải thích qui luật liên hệ giữa các giá trị năng lượng ion đã tính được.

H ướng dẫn giải a.

B -----> B+ + e B+

> B2+ + e

B2+

-> B3+ + e

B3+

-> B4+

B3+

^ \ = = -660,025 - (-669,800) = 9,775 eV ^ lo = E

= -637,874 - (-660,025) = 22,151 eV

I3 = E b3+ - E b2+ = -600,848 - (-637,874) = 37,026 eV •L4 = E B 4+ - E d3+ = -340,000 - (-600,848) = 260,848 eV B

— B4+ + e ^ •I5 = E 5+ - R 4+ = 0 - (-340,000) = 340,000eV

b. Nội Nộidun: dung qui luật: I 1 < I2 < I 3 < I 4 < I5.

Giải thích: Khi một nguyên tử hoặc ion mất đi 1 electron thì lực hút giữa hạt nhân và các electron tiếp theo sẽ tăng lên nên sẽ cần tiêu tốn năng lượng nhiều hơn để tách các electron này ra.

A

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

5

Gwto we«.: TkS.

BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC C âu 1: Nguyên tử X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4 s 1. a. Viết cấu hình electron đầy đủ của X. b. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

C âu 2: Hãy sắp xếp các ion sau theo chiều bán kính ion giảm dần: 17CI-, 19K+

Ọ iải thích.

C âu 3: Urani (U) có cấu hình electron là [Rn]5f36d 17s2. a. Trong nguyên tử urani có bao nhiêu electron độc thân? Vẽ các ô lượng b. Số oxi hóa cực đại của urani có thể là bao nhiêu? Giải thích. c. Hợp chất UF 6 là một chất lỏng dễ bay hơi được dùng phổ biến để tách c

ình phản ứng xảy ra.

chất trên được điều chế bằng cách cho UF 4 tác dụng với ClF 3. Viết phươ C âu 4: Cho bảng số liệu về năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguy Nguyên tố

Li

Be

B

C

Điện tích hạt nhân

3

4

5

6

Ii (kJ/mol)

521

899

801

1087

N

g vị của urani. Hợp

huộc chu kì 2 như sau: F

Ne

8

9

10

1313

1681

2081

u >

7 1402

C âu 5: Cho bảng số liệu về năng lượng ion hóa thứ hai của các nguyên tố thuộc chu kì 4 như sau: Nguyên tố

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Điện tích hạt nhân

20

21

22

23

24

25

I 2 (eV)

11,87

13,58

14,15

16,50

15,64

Hãy nhận xét và giải thích sự biến đổi giá trị I2 của các nguyên tử nguyên tố trên.

C âu 6: Cho các bộ bốn số lượng tử ứng với electron của các nguyên tử X, Y, Z như sau: Số lượng tử

v n

l

m

ms

N guyên tử X ^

3

1

-1

1 2

N guyên tử Y

2

1

+1

1 +—

Nguyên tử Z

2

1

-1

2

1 2

a. Xác định X, Y, Z và vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. b. So sánh giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất của X, Y, Z. Giải thích.

C âu 7: Cho các nguyên tử Ne (Z = 10), Na (Z = 11), Mg (Z = 12) có nănglượng ion hóa thứ nhất Ii (không theo thứ tự) là 5,14 eV; 7,64 eV; 21,58 eV. a. Hãy gán các giá trị I 1 thích hợp vào nguyên tử trên. Giải thích. b. So sánh giá trị năng lượng ion hóa thứ hai của Na và Ne. Giải thích.

C âu 8: Nguyên tố X thuộc chu kì 4 và nguyên tố Y thuộc chu kì 2 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Biết I là năng lượng ion hóa thứ i của một nguyên tử. Thực nghiệm cho biết tỉ số I(k + 1)/Ik của X và Y như sau: !(k+1)

12

Ik

14

15

I6

I1

^3 12

^3

14

I5

Nguyên tử X

1,94

4,31

1,26

1,30

Nguyên tử Y

2,17

1,96

1,31 1,35

6,08

1,25

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

1

Gwto we«.: TkS. Hãy xác định các nguyên tố X và Y. Giải thích.

C âu 9: Cho ba nguyên tố X, Y, Z (ZX < ZY < ZZ) cùng thuộc một chu kì nhỏ trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng số hiệu nguyên tử của X và Z. Mặt

“ü n

“

ît

1

!

1 !ũ

i Yrằng, chỉ có hai trong ba nguyên ' tố trên có khả năng„Xtạo hợp các nguyên tố cuối X, Y, Z và gọi tên. Biêt chất khí với hiđro.

C âu 10: Hợp chất A được tạo thành từ cation M+ và anion X2-. Biêt rằng: - Tổng số hạt trong phân tử A là 140; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạ1 mang điện là 44.

- Số khối của nguyên tử M lớn hơn số khối của nguyên tử X là 23.

- Tổng số hạt trong ion M+ nhiều hơn tổng số hạt trong ion X2- là 31. a. Xác định vị trí của M và X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa b. Viêt bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của M và X. c. Xác định hợp chất A và gọi tên.

C âu 11: Hợp chất A được tạo thành từ cation M2+ và anion X- . Biêt rằ^g^ - Tổng số hạt trong phân tử A là 186; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54.

- Số khối của nguyên tử M lớn hơn số khối của nguyê - Tổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn tổng số hạt tr là 27. a. Viêt cấu hình electron của các ion M 2+ và X2 M và X. b. Viêt bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cù c. Xác định công thức của hợp chất A và gọi tên.

C âu 12: Hợp chất vô cơ A được tạo thành từ oaiitin^ + Và anion X- . Biêt rằng: - Trong phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm ba nguyên tố phi kim với tỉ lệ số nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2 : 3 : 4.

- Tổng số proton trong phân tử A là 42.

- Trong anion X- chứa hai nguyên tốnká tiêp nhau trong cùng một chu kì.

- Hợp chất A thường được dùng làm phân bón hóa học.

Xác định công thức của hợp chất A và gọi tên.

C âu 13: Hai phi kim X và Y (cùng thuộc một nhóm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học) tạo được hai ion là XYmm“ và XY^^TT n g số electron trong hai ion trên lần lượt là 42 và 50. Biêt rằng, trong hạt nhân của nguyên tử X va Y đều có số proton và nơtron bằng nhau. Xác định X, Y và công thức của hai ion trên.

C âu 14: Tính giá trị độ âm điện của nguyên tử iot theo: a. Pauling, biêt.

; EH-I = 295 kJ/mol; EI-I = 149 kJ/mol và E H-H = 432 kJ/mol.

b. Mulliken^ Ị ê ^gÉrcó I 1 = 1008 kJ/mol và A e1 = -295 kJ/mol. c. Allred và Rochow, biêt bán kính của nguyên tử iot là 0,133 nm.

C âu 15: Cho bảng số liệu về giá trị năng lượng phân li liên kêt (E) của các phân tử sau: Liên kêt

H -H

F-F

Cl-Cl

H -F

H -C l

E (kCal/mol)

104,2

37,5

58,0

135,0

103,1

Biêt rằng, nguyên tử hiđro có độ âm điện là 2,20. a. Tính giá trị độ âm điện của các nguyên tử flo và clo. rính năng lượng liên kêt E Cl-F (theo kJ/mol).

cot

(ûcdnÿ tắànắ/cOtÿ Monỷ COtfiàw cắàtt cãà dè ẩtởd/ êiểhỷ

2

Gwto we«.: TkS.

/

<

#

- V

& ã»

CốU(ùcờny tắànắ/cố/uyMônỷ cổ tfiàw c à u cãà dè ẩtởd/ ũểnỷ

3

Gwto we«.: TkS.

CÔNG THỨC TÍNH ĐỘ ÂM ĐIỆN I. CÔ N G TH Ứ C PAULING - Qui ước hiđro có độ âm điện là 2,2.

- Xét phản ứng hóa học: A -A + B -B ------ > 2A-B Nếu E tính theo kJ/mol: V a - x b |= ° ’ 1 0 ^ e a _ b - " Ẽ Ị ^ Ĩ Ẽ Ị I Nếu E tính theo kcal/mol: V e a. - b., -- E aa -- aa ± E B - B |x a — - XV.1 b \= = 0 .2 . 2 008^IE + XA, XB : độ âm điện của các nguyên tố A và B.

- Trong đó:

+ Ea-a: năng lượng phân li liên kết của phân tử A-A. • 2 + Eb-b: năng lượng phân li liên kết của phân tử B -B .

<

f

+ Ea-b: năng lượng phân li liên kết của phân tử A-B. II. C Ô N G TH Ứ C M U LLIK EN V =

K - Trong đó:

1_

A e1 i e1 + 1

516

: độ âm điện.

Ii: năng lượng ion hóa thứ nhất (kJ/mol). tool).

Ae1: ái lực electron thứ nhất (kJ/mo

III. C Ô N G TH Ứ C ALLRED & R O C H O W V 5 »•'Ir 9 . I +* 0,744 - = 0 “, 3 ■ - Trong đó:

: độ âm điện.

Z*: điện tích hạt nhân hiệudụngđược tính cho tổng hằng số chắn của tất cả các electron

trong nguyên tử ( Z* = Z - ^ s ). r: bán kính nguyên tử (A).

IV. V Í DỤ Tính độ âm điện của clo (Z = 17) theo: a. Pauling, biết VF = 4,0; E C -F = 245 kJ/mol; EF-F = 155 kJ/mol và E cl-cl = 240 kJ/mol. b. Mulliken, biết clo^ ơ5 ^ =^ 251 kJ/mol và A e1 = -349 kJ/mol. c. Allred và Rochow, biết bán kính nguyên tử của clo là 99 pm. ĐS: a. 3,30; b. 3,27; c. 2,85

'&ÜU cou Suờoệ' tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cua dè ắùờ/ êiểhỷ

Gwto we«.: TkS.

BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC C âu 1: Nguyên tử X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4 s 1. a. Viết cấu hình electron đầy đủ của X. b. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

H ướng dẫn giải [Ar]4s 1: ô 20, chu kì 4, nhóm IA. [Ar]3d 54s 1: ô 24, chu kì 4, nhóm VIB. [Ar]3d 104s 1: ô 29, chu kì 4, nhóm IB. C âu 2: Hãy sắp xếp các ion sau theo chiều bán kính ion giảm dần: 17CI-,

Ọ

4?

Ca

Giải thích.

H ướng dẫn giải - Cấu hình electron của các ion trên đều là [Ne]3s 23p 6 .

- Khi điện tích hạt nhân càng tăng thì lực hút giữa hạt nhân và các electron ở lớp ngoài cùng càng tăng nên bán kính ion sẽ giảm. ^ S2- > Cl- > K+ > Ca2+.

C âu 3: Urani (U) có cấu hình electron là [Rn]5f36d 17s a. Trong nguyên tử urani có bao nhiêu electron độc ' lượng tử để giải thích. b. Số oxi hóa cực đại của urani có thể là bao nhiêu? iến để tách các đồng vị của urani. Hợp c. Hợp chất UF 6 là một chất lỏng dễ bay hơi được

/Y

. Viết phương trình phản ứng xảy ra.

chất trên được điều chế bằng cách cho UF 4 tác dụ H ướ a. Nguyên tử urani có 4 electron độc thân.

t

ị

t t

7s b. Urani có thể nhường tối đa 6 electron để đạt được cấu hình electron của khí hiếm randon. Vì vậy, số oxi hóa cực đại của urani có thể là + 6 . c. Phương trình phản ứng: 31 M + 2ClF3 ------ > 3UF6 + Cl2 C âu 4: Cho bảng số liệu về năr lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố thuộc chu kì 2 như sau: Nguyên tố

Li

Điện tích hạt nhân Ii (kJ/mol)

* 521

Be

B

C

N

O

F

Ne

4

5

6

7

8

9

10

899

801

1087

1402

1313

1681

2081

:h sự biến đổi giá trị I 1 của các nguyên tố trên.

Hãy nhậnI xet xét va rà giải thích H ướng dẫn giải Giá trị I 1 nhìn chung tăng đều theo chiều Z tăng dần. Tuy nhiên: I 1 (Be) lớn [ớn hơn I 1 (] (B) vì Be có cấu hình electron [He]2s2 (phân lớp 2s bão hòa bền vững) nên cần tốn nhiều ng lượng hơn để tách electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử. ơn I 1 (O) vì N có cấu hình electron [He]2s22p 3 (phâ (phân lớp 2p bán bão hòa bền vững) I 1 (N) lớn hơn nên cần tốn nhiều năng lượng hơn để tách electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử.

Nguyên tố

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Điện tích hạt nhân

20

21

22

23

24

25

I 2 (eV)

11,87

12,80

13,58

14,15

16,50

15,64

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

1

Goto m il: TkS. Hãy nhận xét và giải thích sự biến đổi giá trị I2 của các nguyên tử nguyên tố trên.

H ướng dẫn giải Năng lượng ion hóa thứ hai là năng lượng cần để tách electron 4s của các nguyên tử Ca, Sc, Ti, V, Mn, riêng nguyên tử Cr là electron 3d. Giá trị I2 nhìn chung tăng dần theo chiều Z tăng dần. Tuy nhiên, electron thứ hai của nguyên tử Cr thuộc phân lớp 3d5 (cấu hình electron bán bão hòa) ,a) bền1 vững nên , cần tốn nhiều năng lượng hơn để tách electron này ra khỏi nguyên tử. Do đó, I2 (Cr) > I2 (Mn).

C âu 6: Cho các bộ bốn số lượng tử ứng với electron của các nguyên tử X, Y, Z như sau: Số lượng tử

l

n

m

ms

Nguyên tử X Nguyên tử Y

2

1

+1

Nguyên tử Z

2

1

-1

i 4

a. Xác định X, Y, Z và vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. b. So sánh giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất của X, Y, Z. Giải thích.

H ướng dẫn giải a. Cấu hình electron của X: [Ne]3s23p 4 ^ X là lưu huỳnh (S) ở ô 16, chu kì 3, nhóm VIA. Cấu hình electron của Y: [He]2s22p 3 ^ Y là nitơ (N) ở ô 7, chu kì 2, nhóm VA. Cấu hình electron của Z: [He]2s22p 4 ^ X là oxi (O) ở ô 8, chu kì 2, nhóm VIA. b. Theo chiều Z tăng dần, trong cùng một n h ó m g ia 5liJ i giảm dần ^ Ii (O) > Ii (S).

Nguyên tử N phân lớp 2p bán bão hòa bền vững nên cần tốn nhiều năng lượng hơn để tách electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử ^ Ii (N) > Ii (O).

C âu 7: Cho các nguyên tử Ne (Z = 10), Na (Z = 11), Mg (Z = 12) có năng lượng ion hóa thứ nhất I 1 (không theo thứ tự) là 5,14 eV; 7,64 eV; 21,58 eV. a. Hãy gán các giá trị I 1 thích hợp vào nguyên tử trên. Giải thích. b. So sánh giá trị năng lượng ion hóa thứ hai của Na và Ne. Giải thích.

H ướng dẫn giải a. Ne có cấu hình electron [He]2s22p 6 bền vững nên I 1 (Ne) = 21,58 eV. Trong một chu kì, theo chiều Z tăng dần thì giá trị I 1 tăng dần nên I 1 (Na) = 5,14 eV và I 1 (Mg) = 7,64 eV. b. Electron thứ hai của nguyên tử Na thuộc phân lớp 2p 6 (bão hòa bền vững) nên và nguyên tử Ne thuộc phân lớp 2p 5 (kém bền) ^ I 2 (Na) > I 2 (Ne).

C âu 8: Nguyên tố X thuộc chu kì 4 và nguyên tố Y thuộc chu kì 2 trong bảng tuần hoàn cácnguyên tố hóa học. Biết I là năng lượng ion hóa thứ i của một nguyên tử. Thực nghiệm cho biết tỉ sốI(k + 1)/Ik của X và Y như sau: !(k+1) V

Ik Nguyên tử X

Ii

^3 12

1,94

4,31

Nguyên tử Y

2,17

1,96

12

14

15

I6

^3

14

I5

1,31 1,35

1,26

1,30

6,08

1,25

Hãy xác định các nguyên tố X và Y. Giải thích.

H ướng dẫn giải - Nguyên tố X thuộc chu kì 4 và có I 3/I 2 lớn bất thường nên ion X2+ có cấu hình electron bền vững s23p 6 ^ Cấu hình electron của X là [Ar]4s2 ^ X là canxi (Ca). 'à - Ngu guyên tố Y thuộc chu kì 2 và có I 5/I 4 lớn bất thường nên ion X4+ có cấu hình electron bền vững là 1s2 ^ Cấu hình electron của Y là [He]2s22p6 ^ Y là cacbon (C). ?

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Gwto we«.: TkS. C âu 9: Cho ba nguyên tố X, Y, Z (ZX < ZY < ZZ) cùng thuộc một chu kì nhỏ trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng số hiệu nguyên tử của X và Z. Mặt khác, electron cuối cùng của nguyên tử Y có các giá trị số lượng tử là: l = 1, m =1, ms = + 1 . ^ ác đ ịn các nguyên tố X, Y, Z và gọi tên. Biết rằng, chỉ có hai trong ba nguyên tố trên có khả chất khí với hiđro.

H ướng dẫn giải T rường hợp 1: Y thuộc chu kì 2 ^ Cấu hình electron của Y là [He]2s22p3 Y làà nitơ (N).

Z x + Z z = 2.7 = 14 1 ^ Z x < 7 và 7 < Z z < 14

ợp

, r

Zx

1 (H)

2 (He)

3 (Li)

4 (Be)

5

<B)

6 (C)

Zz

13 (Al)

12 (Mg)

11 (Na)

10 (Ne)

9 (F)

8 (O)

Loại

Loại

Loại

Loại

Loại

Loại

T rường hợp 2: Y thuộc chu kì 3 ^ Z x + Z z —2.15 —30

Câu hình electron của Y là [He]3s23p3 ^

Y là photpho (P).

1 < Z x < 15 và 15 < Z z ^ 18 Zz

16 (S)

17 (Cl)

18 (Ar)

zx

14 (Si)

13 (Al)

12 (Mg)

Loại

N hận

Loại

Vậy X là nhôm (Al), Y là photpho (P) và z là clo C âu 10: Hợp chất A được tạo thành từ cation M+ v à aaịO^ X 2-. Biết rằng: - Tổng số hạt trong phân tử A là 140; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44.

- Số khối của nguyên tử M lớn hơn số khối của nguyên tử X là 23.

- Tổng số hạt trong ion M+ nhiều hơn tổ^g số hạt trong ion X2- là 31. a. Xác định vị trí của M và X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. b. Viết bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của M và X. c. Xác định hợp chất A và gọi tên.

H ướng dẫn giải Công thức của hợp chất A là 2(2pM + nM) + (2px + nx) = -

P m = 19

(4pM + 2px ) _ (2 nM^ ^ ^ ) = 44

Px = 8

|A m = 19 + 20 = 39

(pM + nM) “ (p X ^ nx ^

23

n M = 20

Ìa x = 8 + 8 = 16

nx + 2) = 31

nX = 8

^

M là K và X là O.

a. Cấu hình electron của K: [A r^ s 1 ^ K ở ô 19, chu kì 4, nhóm IA. Cấu hình electron của O: [He]2s22p4 ^ O ở ô 8, chu kì 2, nhóm VIA. b. K: n = 4, l = 0, m = 0, ms = + 1 .

O: n —2, l —1, m —-1 , ms — - 1 .

của hợp chất A là K 2O (kali oxit). chất A được tạo thành từ cation M 2+ và anion X- . Biết rằng: hạt trong phân tử A là 186; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện khối của nguyên tử M lớn hơn số khối của nguyên tử X là 21. rổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn tổng số hạt trong ion X- là 27. a. Viết cấu hình electron của các ion M 2+ và X2-.

'&ÜU cou Suờoệ' tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ổuời/ êiểhỷ

3

Goto m il: TkS. b. Viết bộ bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của M và X. c. Xác định công thức của hợp chất A và gọi tên.

H ướng dẫn giải Công thức của hợp chất A là MX 2.

(2Pm + nM) + 2(2px + n x ) = 186

P m = 26

(2pM + 4P x) - (nM+ 2nx ) = 54

Px = 17

A M = 26 + 30 = 56

(pM + nM) - (px + n X) = 21

nM = 30

[Ax = 17 +18 = 35 :

(2pM ^ nM —2) —(2px ^ nx ^ 1) = 27

nx = 18

M là Fe vàà X l, C

a. Cấu hình electron của Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6.

Cấu hình electron của Cl- : 1s22s22p63s23p6. b. Fe: n = 3, l = 2, m = -1 , ms = —1 .

Cl: n = 3, l = 1, m s 2 c. Công thức của hợp chất A là FeCl2 (sắt(II) clorua).

C âu 12: Hợp chất vô cơ A được tạo thành từ cation M+ và anion X- f e iết ring: - Trong phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm ba nguyên tố phi kim với tỉ lệ số nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2 : 3 : 4.

- Tổng số proton trong phân tử A là 42.

- Trong anion X- chứa hai nguyên tố kế tiếp nhau trona^ ùùg^ ột cl chu kì.

Hợp chất A thường được dùng làm phân bón hóa học.

Xác định công thức của hợp chất A và gọi tên.

H ướ 4,67 ^

Trong A chứa hiđro (H), hai phi kim còn lại lần lượt có số proton là Z và (Z + 1).

T rường hợp 1: Số nguyên tử H là 2: "2

+ 3Z + 4(Z +1) = 42 ^ Z « 5,14

2 + 4Z + 3(Z +1) = 42 ^ Z T rường hợp 2: Số nguyên tử "3 + 2Z + 4(Z +1)

= 42 ^

3 + 4Z + 2(Z +1) = 42 T rường hợp 2: Số nguyên t "4

+ 2Z + 3(Z +1) =t 2 ^ Z = 7 ^ N và O

4 + 3Z + 2(Z +

~ 7,2

Loài

Vậy công thức của A là N 2H 4O 3 ^ NH 4NO 3 (amoni nitrat).

C âu 13: Hai phi kim X và Y (cùng thuộc một nhóm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học) tạo 2- Tổng số electron trong hai ion trên lần lượt là 42 và 50. Biết rằng, được hai ion ^Ì ^XYlPI-r và XYn2-. trong hạt nhân của nguyên tử X va Y đều có số proton và nơtron bằng nhau. Xác định X, Y và công thức của hai ion trên.

H ướng dẫn giải = 40 nZY = 48

^ Zy = ■ n —m

n- m

1

2

3

4

5

6

7

8

Zy

8 (O)

4 (Be)

2,3

2 (He)

1,6

1,3

1,1

1 (H)

N hận

Loại

Loại

Loại

Loại

Loại

Loại

Loại

'&ÜU cou (ùcờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ẩtởd/ êiểhỷ

4

Goto mH: TkS. :

:

Y là oxi (O) :

ZX + 8m = 40 m

1

2

3

4

5

ZX

32 (Ge)

24 (Cr)

16 (S)

8 (O)

0

Loại

Loại

N hận

Loại

Loại

X là lưu huỳnh (S)

Vậy công thức của hai ion là SO^- và SO^- .

C âu 14: Tính giá trị độ âm điện của nguyên tử iot (Z = 53) theo: a. Pauling, biết Xh - 2,2Ơ, EH-I = 295 kJ/mol; Ew = 149 kJ/mol và E H-H = 4 b. Mulliken, biết iot có I 1 = 1008 kJ/mol và Ae1 = -295 kJ/mol. c. Allred và Rochow, biết bán kính của nguyên tử iot là 0,133 nm.

H ướng dẫn giải a. Xi - 2,20 - 0,102^295 - 149 + 432 * 0 ,22: ■Xi = 2,42 b. X - 1008 - (-295) + 0,17 * 2,69 517 c. Cấu hình electron của iot: 1s22s22p63s23p63d104s24p64c 2 s = 7.0,35 + 18.0,85 + 28.1,00 = 45,75 :

■+ 0,744 * 2,22

X - 0,35

C âu 15: Cho bảng số liệu về giá trị năng lượng phân

(E) của các phân tử sau:

Liên kết

H -H

F-F f C l-c l

E (kCal/mol)

104,2

58,0

Biết rằng, nguyên tử hiđro có độ âm điện là a. Tính giá trị độ âm điện của các nguyên tử b. Tính năng lượng liên kết E Cl-F (theo

H -F

H -C l

135,0

103,1

clo. g dẫn giải

a. Xp

-

Ỉ135,0 - 1 0 4 2 + 37-5 , 1,67 : 2,2 - 0 , 208ự135,0

^

XCl - 2,2 = 0,208 103,1 b. 3,87 - 3,18ỉ - 0, 20^ E ci_f -

|

xf

Ế 58. 0 ¿0,98 : x 37,5 + 58,0

"Cl-F

- 3,87

Cl - 3,18 58,75 k c al/ mol - 245,81 kJ / mol

T

-V

co i (ủcờnỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàti cứà dè ẩtởd/ êiểhỷ

5

Goto m il: TkS.

LIÊN KẾT HÓA HỌC I. CÔ N G THỨ C LEW IS - THU Y ẾT VB - TH U Y ẾT VSEPR C âu 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên của các hợp chất sau: ChO, CI2O 3, CI2O 5, CI2O 7.

C âu 2: Dùng thuyết lai hóa để giải thích sự hình thành các phân tử sau: H 2O, CO 2, NH. 3 . . .

C âu 3: Dựa vào thuyết VB, hãy cho biết các phân tử sau có tồn tại hay không? Giải thí SF6, CIF3, CI2F, BrF5, OF6, IF 7.

C âu 4: Cho các phân tử sau: NH 3, BF 3, NO 2. a. Hãy vẽ công thức Lewis của các phân tử trên. b. Hãy giải thích vì sao NH 3 tác dụng được với BF 3 tạo ra hợp chất NH 3BF: c. Hãy giải thích vì sao NO 2 có thể tồn tại ở dạng đime là N 2O 4?

C âu 5: Nhôm clorua (AICI3) khi hòa tan vào một số dung môi hoặc khi ìy hơi ở nhiệ nhiệt độ không quá cao thì sẽ tồn tại ở dạng đime (AhCk). a. Hãy vẽ công thức Lewis và cấu trúc hình học phân tử của AlCl b. Hãy cho biết trạng thái lai hóa của Al trong mỗi phân tử trên.

XJ

C âu 6: Cho các phân tử và ion sau: C 2H 4, H 2SO 4, XeOF 4, XeO 2F 2, IF 5, XeF4, NF 3 SiF62-, NO+, Ia. Hãy vẽ cấu trúc hình học phân tử của các phân tử và io b. Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử và ion trên.

C âu 7: Hãy so sánh (có giải thích) góc liên kết trong cá ìoặc ion sau: a. PF 3, PCI3, PBr3.

b. BF 3, NH 3, NF 3.

c. N O . NO- , NO+.

C âu 8: Axit photphoric (H 3PO 4) có công thức cấu tạo như hình bên: _ o \ a) Hãy vẽ công thức cấu tạo của axit hipophotphorơ (H 3PO 2) và axit photphorơ p=0 (& P O Ạ h~ ° / H —o b) Hãy vẽ cấu trúc hình học phân tử của ba axit trên tri và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm. tác dụng với dung dịch NaOH thì có thể tạo ra các muối c) Khi cho lần lượt H 3PO 2, H 3PO 3, H 3PO 4 tá nào? Viết các phương trình phản ứng ìn được dùng để tách urani ra khỏi các sản phẩm khác có C âu 9: Clo triflorua (CIF3) là một tác trong thanh nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. a. Hãy vẽ cấu trúc hình học phân tử của ClF 3 . b. Hãy cho biết trạng thái lai hóa và số oxi hóa của nguyên tử Cl trong CIF3. c. Tính dẫn điện của ClF 3 lỏng chỉ hơi kém hơn nước. Tính chất này được giải thích là do sự tự ion hóa của ClF 3 như ClF3 + ClF3

-> ClF2+ + ClF4-

Hãy vẽ cấu trúc hình học của hai ion trên. ương trình phản ứng xảy ra khi cho UF 4 tác dụng với ClF3. d. Viết phương C âu 10: Clo, brom và iot có thể kết hợp với flo tạo thành các hợp chất có dạng XFn. Thực nghiệm cho thấy rằng n có ba giá trị khác nhau nếu X là clo hoặc brom và n có bốn giá trị khác nhau nếu X là iot. công thức của các hợp chất XFn của mỗi nguyên tố clo, brom và iot. vào cấu tạo nguyên tử và độ âm điện của các nguyên tố, hãy giải thích sự hình thành các hợp độ âm điện của F là 4,0; Cl là 3,2; Br là 3,0; I là 2,7. giải thích vì sao giá trị n của iot lại khác so với clo và brom?

L: Các khí trơ (khí hiếm) từng được coi như chỉ tồn tại ở dạng nguyên tử vì chúng rất khó liên ýi các nguyên tử khác. Nhưng hiện nay, một số hợp chất của các khí hiếm đã được khám phá ra như xenon điflorua (X), xenon tetraflorua (Y), xenon t rioxit (Z), xenon tetraoxit (T). a. Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả các cặp electron tự do (nếu có) của nguyên tử trung tâm) của các

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Gwto we«.: TkS. hợp chất X, Y, Z, T. b. Dự đoán góc liên kết trong mỗi hợp chất X, Y, Z, T. c. Các hợp chất X và Y có thể được điều chế bằng phản ứng trực tiếp từ các đơn chất (có chiếu sáng thích hợp). Hợp chất Z có thể được điều chế bằng phản ứng thủy phân các chất xenon tetraflorua hoặc xenon hexaflorua. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

C âu 12: Trong số các cacbonyl halogenua COX 2, người ta chỉ điều chế được ba hợ COCI2 và C oB r 2. a. Hãy giải thích vì sao không có hợp chất COI 2? b. Hãy so sánh góc liên kết ở các phân tử cacbonyl halogenua đã biết. c. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi sục khí COCI2 vào dung dịch Na' C âu 13: Cho các số liệu sau của hai phân tử NH 3 và NF 3 : Phân tử

NH 3

Góc liên kết

107,8o

Momen lưỡng cực

1,46D

Nhiệt độ sôi

-3 3 oC

Hãy so sánh và giải thích sự khác nhau về góc liên kết phân tử trên.

II. TH U YẾT M O

lưỡng cực và nhiệt độ sôi của hai

C âu 14: Cho các phân tử và ion sau: O2, O 2 , O2, ó ị a. Viết cấu hình electron của các phân tử và ion trên. b. So sánh (có giải thích) độ dài liên kết của các phân tử và ion trên. c. Hãy cho biết từ tính của các phân tử và ion trên. Giải thích C âu 15: Khi được chiếu một bức xạ ở điều kiện thích hợp, phân tử N 2 sẽ bức ra một electron để tạo thành ion N . Cho bảng số liệu sau: Phân tử hoặc ion

N2

N

Năng lượng liên kết (kJ/mol)

945

841

Độ dài liên kết (pm)

110

112

a) Vẽ giản đồ năng lượng MO^ *a^N2, N

và hãy cho biết từ tính của chúng.

b) Hãy so sánh và giải thích các giá trị đã cho trong bảng trên. c) Từ giản đồ năng lượng MO của N 2, hãy giải thích vì sao năng lượng ion hóa thứ nhất của phân tử nitơ (1501 kJ/mol) lớn hơn năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử nitơ (1402 kJ/mol)?

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

2

Goto m il: TkS.

LIÊN KẾT HÓA HỌC I. CÔ N G THỨ C LEW IS - THU Y ẾT VB - TH U Y ẾT V SEPR C âu 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên của các hợp chất sau: ChO, O 2O 3, O 2O 5, Q 2O 7.

H ướng dẫn giải ••

••

V

••

:c i—o - c i:

: 0 = C l-0 -C l= 0 :

Điclo oxit

Điclo trioxit

ọ: II _

ọ : P : X 1 1 ** : 0 = c i - 0 - C11l = 'A 0:

X7

•• : 0 = C l-0 II

0:

Điclo pentaoxit

'Ệ *

Điclọ, l^ p q ^ o x ỉt

C âu 2: Dùng thuyết lai hóa để giải thích sự hình thành các phân tử sau: H 2O, CO 2, NH 3, C 2H 4.

H ướng dẫn giải - P hân tử H 2O:

O:

t

H 2s

t

lai hóa

H:

tị ti

2p

1t 1 ls

Nguyên tử O lai hóa tạo ra bốn AO-sp3 và dùng nguyên tử H.

xen phủ trục với hai AO-1s của hai

- P hân tử CO 2:

c*:

□

ỉ

t

lai hốa

ỉ

t

O:

t

Nguyên tử C lai hóa tạo hai AO-s nguyên tử O còn lại một AO-2p sẽ

tị

t

t

2p

2s

2p

2s

n

en phủ trục với hai AO-2p của hai nguyên tử O. Mỗi với một AO-2p (chưa lai hóa) của nguyên tử C tạo nên

hai liên kết n.

- P hân tử NH 3: N:

r

n

t

t

H:

t

ls

spJ Nguyên tử N nguyên tử H. - P hân tử C 2

E

n AO-sp3 và dùng ba AO-sp3 này xen phủ trục với ba AO-1s của ba

L iiT

t

t

t

lai hóa

t

I u

Q]

H:

E

ls 2p sp2 Mỗi nguyên tử C lai hóa tạo ra ba AO-sp2, dùng một AO-sp2 xen phủ trục với một AO-sp2 của nguyên tử cacbon còn lại và hai AO-sp2 xen phủ trục với hai AO-1s của hai nguyên tử H. Mỗi nguyên 2p

tử cacbon dùng AO-2p (chưa lai hóa) xen phủ bên với nhau tạo ra một liên kết n.

1 3: Dựa vào thuyết VB, hãy cho biết các phân tử sau có tồn tại hay không? Giải thích.

SF6, ClF3, CkF, BrF5, OF6, IF 7.

H ướng dẫn giải - P hân tử SF6:

:

cott (ủeờn*tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cãà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Gúíe lỉìêtt: TlíS. s’:

IU

It It It I

3s

3p

D U 3d

Ở trạng thái kích thích, nguyên tử S có sáu electron độc thân nên có thể ghép đôi với sáu electror độc thân của sáu nguyên tử F. Vì vậy, phân tử SF6 có thể tồn tại.

- P hân tử CIF 3 :

lui t I t I \J

Cl*: [0 3s

3p

3d

Ở trạng thái kích thích, nguyên tử Cl có ba electron độc thân nên có thể gh độc thân của ba nguyên tử F. Vì vậy, phân tử CIF3 có thể tồn tại.

- P hân tử CI2F: F:

n

H tị t

2s

2p

Nguyên tử F chỉ có một electron độc thân nên không thể ghép đc nguyên tử Cl. Vì vậy, phân tử ChF không thể tồn tại.

- P hân tử BrFs: Br*:

[Ũ ] 4s

với ba electron

I electron độc thân của hai

U D H 4p

Ở trạng thái kích thích, nguyên tử Br có năm elect: độc thân của năm nguyên tử F. Vì vậy, phân tử Br] - P hân tử OF6:

n nên có thể ghép đôi với năm electron ồn tại.

O: 2^^ Nguyên tử O chỉ có hai electron độc nguyên tử F. Vì vậy, phân tử OF6 kh - P hân tử IF 7:

2p

nên không thể ghép đôi với sáu electron độc thân của sáu tại.

t t t 5p

5d

Ở trạng thái kích thích, nguyên tử I có bảy electron độc thân nên có thể ghép đôi với bảy electron độc thân của bảy nguyên tử F. Vì vậy, phân tử IF 7 có thể tồn tại.

C âu 4: Cho các phân tử sau: NH 3, BF 3, NO 2. a) Hãy vẽ công thức Lewis của các phân tử trên. b) Hãy giải thích vì sao NH 3 tác dụng được với BF 3 tạo ra hợp chất NH 3BF 3? c) Hãy giảii thích vì sa sao NO 2 có thể tồn tại ở dạng đime là N 2O 4?

H ướng dẫn giải a) Công thức ức Lewis: h:n

H

:h

: F: B :F : ••

••

••

: 0 : n ::0 :

:F :

b) Nguyên tử N trong NH 3 sẽ dùng cặp electron chưa liên kết điền vào obitan p trống của nguyên tử lân tử BF3.

H F H F I 1 _ I 1 _ H -N : B -F H -N ^ B -F I I I I H F H F c o tt Suùờaệ' tắ à n ắ / công* M ô n ỷ c ô cổấu/ cắ à to c ã à d è ắ íờ ỉ/ ê iể h ỷ

2

Goto m il: TkS. c) Nguyên tử N trong phân tử NO 2 sẽ dùng electron độc thân chưa liên kết ghép đôi với electron độc thân chưa liên kết cả nguyên tử N trong phân tử NO 2 khác) o.

O \ / ° \ _ /° N* + -N

cr

'o

ó>

V

xo

ỉộ kh không quá C âu 5: Nhôm clorua (AICI3) khi hòa tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ cao thì sẽ tồn tại ở dạng đime (AhCló). a) Hãy vẽ công thức Lewis và mô tả cấu trúc hình học phân tử của AlCh và AI2CI6. b) Hãy cho biết trạng thái lai hóa của Al trong mỗi phân tử trên.

H ướng dẫn giải a) Công thức Lewis: : c i — AI— c i: : c i:

.c r

Cấu trúc hình học: - AICI3 có dạng hình tam giác phẳng, nguyên tử Al ở tâm và

nguyên tử Cl ở các đỉnh của tam

- AI2CI6 có dạng hình hai tứ diện đều ghép với nhau. Mỗi nguyên tử Al ở tâm của mỗi tứ diện, các nguyên tử Cl ở các đỉnh của tứ diện (trong đó, có hai nguyên tử Cl là đỉnh chung của hai tứ diện).

/c\ cr

C1

r

^

v

C 1 ^ A1\ / S C1

, n

b) Trong phân tử AICI3, nguyên tử Al lai hóa sp2 và trong phân tử AhCl6, nguyên tử Al lai hóa sp3.

C âu 6: Cho các phân tử và ion sau: C 2Ĩ*4P H 2SQ 4, XeOF4, XeO 2F 2, IF 5, XeF4, NF 3, SiF62-, NO+, I- . a) Hãy vẽ cấu trúc hình học phân tử của các phân tử và ion trên. óa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử và ion trên. b) Hãy cho biết trạng thái lai hóa H ướng dẫn giải H o 0 H H

\ _ / c= c

/ H

F"".. ỉ .,"'F

\

OH

/ 7^

Tam giácc phẳng sP K.

x<\

F

F

ỒH Tứứ diện đêu sp3

Chóp vuông sp3d2

F'">,

Bập bênh sp3d

Chóp vuông sp3d2

.."'F

F ^ ‘■ ^ F

2-

F

^

ĩ ^X e: F ^ ị 0

F„ ị xF

F'

f

F

>v.

F ị

o

N

-o

F

Đường thẳng Hình vuôngg pphẳng Hình chóp tam giác Bát diện đêu s~3^2 p 3d2 sp3 sp3d2 sp C âu 7: Hãy so sánh (có giải thích) góc liên kết trong các phân tử hoặc ion sau: a) PF 3, PCI3, PBr3.

b) BF 3, NH 3, NF 3.

Đường thẳng sp3d

c) NO 2, N O -, NO+.

cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

3

Goto m il: TkS. H ướng dẫn giải a) Phối tử có độ âm điện càng lớn (F > Cl > Br) thì góc liên kết càng giảm. ^ Góc FPF < Góc ClPCl < Góc BrPBr. b) Phối tử có độ âm điện càng lớn (F > H) thì góc liên kết càng giảm. i Góc FNF < Góc HNH. Nguyên tử trung tâm có độ âm điện càng lớn (N > B) thì góc liên kết càng tăng. ^ Góc FBF < Góc FNF. Vậy FBF < Góc FNF < Góc HNH. c) Ion NƠ 2 có dạng đường thằng ^

Góc ONO = 180o.

Phân tử NO 2 và ion N O j đều có hình góc ^

Góc ONO < 180o. /

■

Phân tử NO 2 có 1 electron độc thân còn ion N O j có 2 electron độc thân chiếm khoảng không gian lớn hơn nên góc ONO trong ion NO 2 nhỏ hơn trong phân tử NO 2.

Vậy góc ONO tăng dần theo thứ tự sau: N O j < NO 2 < NO£.

C âu 8: Axit photphoric (H 3PO 4) có công thức cấu tạo như hình bên: H —o a) Hãy vẽ công thức cấu tạo của axit hipophotphorơ (H 3PO 2) và axit photphorơ H —o — p = 0 (H3PO3). / H —o b) Hãy vẽ cấu trúc hình học phân tử của ba axit trên và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm. c) Khi cho lần lượt H 3PO 2, H 3PO 3, H 3PO 4 tác dụng với dung dịch NaOH thì có thể tạo ra các muối nào? Viết các phương trình phản ứng xảy ra) H ướn iải a) Công thức cấu tạo của H 3PO 2 và H 3PO 3 : H —0 :

A

=0 : b) Cả ba axit đều có dạng tứ diện đều

(nguyên tử P đều lai hóa sp3: o H ơ" V 'OH OH

c) Phương trình > NaH 2PO 2 + H 2O > NaH2PO3 + H 2O H 3PO 3 + 2NaOH

^ Na2HPO3 + 2 H 2O

H 3PO 4 + NaOH -

> NaH2PO4 + H 2O

H 3PO 4 + 2NaOH

^ Na2HPO4 + 2 H 2O

H 3PO 4 + 3NaOH ^ Na3PO4 + 3 H 2O C âu 9: Clo triflorua (CIF3) là một tác nhân được dùng để tách urani ra khỏi các sản phẩm khác có ng thanh nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. a) Hãy cấu trúc hình học phân tử của ClF 3.

<

b) Hãy cho biết trạng thái lai hóa và số oxi hóa của nguyên tử Cl trong CIF3. c) Tính dẫn điện của ClF 3 lỏng chỉ hơi kém hơn nước) Tính chất này được giải thích là do sự tự ion hóa của ClF 3 như sau: CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ 4

Goto m il: TkS. ClF 3 + ClF3

-> ClF2+ + C lF-

Hãy vẽ cấu trúc hình học của hai ion trên. d) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho UF 4 tác dụng với CIF3.

H ướng dẫn giải a) Phân tử CIF3 có dạng hình chữ T : F—c i —F

b) Nguyên tử clo lai hóa sp3d và có số oxi hóa là +3. c) Ion ClF+ có dạng hình góc, ion Q F 4 có dạng hình vuông phẳng:

F

• • CV / \

+ F

F/„ •• vF jO..Ì > p

r y

d) Phương trình phản ứng: 3 UF4 + 2 ClF3 ------ > 3UF6 + CI2 C âu 10: Clo, brom và iot có thể kết hợp với flo tạo thành các hợp chất hất có dạ dạng XFn. Thực nghiệm cho thấy rằng n có ba giá trị khác nhau nếu X là clo hoặc brom và n có bốn giá trị khác nhau nếu X là iot. a) Hãy viết công thức của các hợp chất XFn của mỗi nguy " brom và iot. ố, hãy giải thích sự hình thành các b) Dựa vào cấu tạo nguyên tử và độ âm điện của cá' hợp chất trên. Cho độ âm điện của F là 4,0; Cl là 3,2; Br là 3,0; là 2,7. brom? c) Hãy giải thích vì sao giá trị n của iot lại khác S' H ướng dẫr a) Công thức của các hợp chất XFn: X

Cl

Br

I

XFn

ClF, CIF3, CIF5

BrF, BrF 3, BrF 5

IF, IF 3, IF 5, IF 7

b) Nguyên tử F có

electron độc thân:

% lumi t Các nguyên tử Cl, Br, I đều có độc thân ở trạng thái kích thích:

electron độc thân ở trạng thái cơ bản hoặc 3, 5, 7 electron

t t t t t t

t t t t t t

Các hợp chấ

ó liên kết cộng hóa trị, mỗi liên kết được thành do sự ghép đôi giữa hai i song của hai nguyên tử nguyên tử góp chung. electron độc thân c) Hợp chất ClF7 và ] 7 không tồn tại vì thể tích của hai nguyên tử Cl và Br kh so với nguyên tử F. Lực đẩy giữa các electron ở vỏ nguyên tử F sẽ phá vỡ các liên kết trong phân tử.

Hợp chất IF 7 tồn tại vì thể tích nguyên tử I lớn hơn rất nhiều so với nguyên tử F. Lực đẩy giữa các electron ở vỏ nguyên tử F sẽ không phá vỡ các liên kết trong phân tử.

C âu 11: Các khí trơ (khí hiếm) từng được coi như chỉ tồn tại ở dạng nguyên tử vì chúng rất khó liên kết với các nguyên tử khác) Nhưng hiện nay, một số hợp chất của các khí hiếm đã được khám phá ra như xenon điflorua (X), xenon tetraflorua (Y), xenon t rioxit (Z), xenon tetraoxit (T). i) Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả các cặp electron tự do (nếu có) của nguyên tử trung tâm) của chất X, Y, Z, T. ‘ b) Dự đoán góc liên kết trong mỗi hợp chất X, Y, Z, T. c) Các hợp chất X và Y có thể được điều chế bằng phản ứng trực tiếp từ các đơn chất (có chiếu sáng

4ỉ

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

5

Goto m il: TkS. thích hợp). Hợp chất Z có thể được điều chế bằng phản ứng thủy phân các chất xenon tetraflorua hoặc xenon hexaflorua. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

H ướng dẫn giải a) Cấu trúc hình học của các phân tử: ọ F"„ 'Xe .X e F — -Xe-— F o F F

\

Đường thằng b) 1800 c) Phương trình phản ứng:

Hình vuông phẳng 90o Xe + F 2 Xe + 2 F 2 3 XeF4

hv

Hình chóp tam giác < 109o28’

Tứ diện đêu 109o28’

-> XeF 2 XeF4

+ 6 H 2O ------ > 2 XeO3 + Xe + 1,

XeF6 + 3 H 2O -» XeO3 + 6 HF C âu 12: Trong số các cacbonyl halogenua COX 2, người ta chỉ điêu chế được ba hợp chất là COF 2 COCI2 và COBr2. a) Hãy giải thích vì sao không có hợp chất COI 2? b) Hãy so sánh góc liên kết ở các phân tử cacbonyl ogenua đã biết. c) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi sục khí dung dịch NaOH. H ướn a) Trong phân tử COX 2, sự tăng kích thước và giảm độ âm điện của X làm giảm độ bên của liên kết C -X và làm tăng lực đẩy nội phâ: y, phân tử COI 2 không bên nên không tồn tại. b) Phân tử COX 2 có dạng tam giác phẳng, ng tử C lai hóa sp2.

=c Vì C=O là liên kết đôi và C-XiỂậJ ^ ^ kết đơn nên góc OCX > 120o và góc XCX < 120o. Độ âm điện của phối tử càng tăng (Br < Cl < F) thì góc XCX càng giảm và góc OCX càng tăng. ^ Góc FCF < góc ClCCl < góc BrCBr và góc OCF > góc OCCl > góc OCBr. c) Phương trình phản ứng: COCh + 4 N a O H ------ > N 2CO 3 + 2NaCl + 2 H 2O C âu 13: Cho các số liệu sau của hai phân tử NH 3 và NF 3 : Phân tử

NH 3

NF 3

Góc liên kết

107,8o

102,5o

Momen lưỡng cực

1,46D

0,24D

Nhiệt độ sôi

-3 3 oC

-1 2 9 oC

Hãy so sánh và giải thích sự khác nhau vê góc liên kết, momen lưỡng cực và nhiệt độ sôi của hai phân tử trên.

H ướng dẫn giải Nguyên tử F có độ âm điện lớn hơn nguyên tử H nên góc FNF < góc HNH. £ Nguyen tử N âm điện hơn nguyên tử H nên momen lưỡng cực của ba liên kết N -H cùng chiêu với momen lưỡng cực của cặp electron tự do. Mặt khác, Nguyên tử F âm điện hơn nguyên tử N nên momen lưỡng cực của ba liên kết N -F ngược chiêu với momen lưỡng cực của cặp electron tự do. Do đó, momen lưỡng cực của phân tử NH 3 lớn hơn phân tử N F 3.

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cửa dè ắíờỉ/ êiểhỷ

6

Gwto we«.: TkS.

Ạt

0t ỵ

H

ị \ F

Phân tử NH 3 tạo được liên kết hiđro liên phân tử còn NF 3 thì không tạo được. D o đó, nhiệt độ sôi của phân tử NH 3 lớn hơn phân tử NF 3.

II. THU Y ẾT M O C âu 14: Cho các phân tử và ion sau: O2, O Ị, O- , O2_. a) Viết cấu hình electron của các phân tử và ion trên. b) So sánh (có giải thích) độ dài liên kết của các phân tử và ion trên. c) Hãy cho biết từ tính của các phân tử và ion trên. Giải thích.

H ướng dẫn giải O Ị : ơ2ơ*2ơ2(-2 ^ y ) « 1 = *y)

a) O2 : ° 2 ợ*2^ -2 = - ỉ ) « 1 = ^ Ị1) O - : ơ2°*2°Z(-2 = - ỉ ) « 2 = < )

_ 2\/_ * 2 _*2\ = V « = -y )

O2

b) Bậc liên kết của O2, O 2 , O- , O2_ lần lượt là 2; 2

nên độ dài liên kết tăng dần theo thứ

tự sau: O 2 < O2 < O - < O2_. c) O2,O J ,O - đều thuận từ vì có electron độc^ í O^2 nghịch từ vì không có electron độc C âu 15: Khi được chiếu một bức xạ ở điều kiện thích hợp, phân tử N 2 sẽ bức ra một electron để tạo thành ion N . Cho bảng số liệu sau: Phân tử hoặc io Năng lượng li Độ dài li a) Vẽ giản đồ năng lượng MO của N 2, N

N

N

945

841

110

112

và hãy cho biết từ tính của chúng.

b) Hãy so sánh và giải thích các giá trị đã cho trong bảng trên. c) Từ giản đồ năng lượng MO của N 2, hãy giải thích vì sao năng lượng ion hóa thứ nhất của phân tử nitơ (1501 kJ/mol) lớn hơn năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử nitơ (1402 kJ/mol)?

H ướng dẫn giải a) Giản đồ^ | lb lH fh g MO của N 2, N

(hình dưới).

Phân^tử N 2 nghịch từ và ion N thuận từ. b) BẸCTũn^ ết của N 2, N

lần lượt là 3 và 2,5. Do đó, năng lượng liên kết của N 2 lớn hơn N

và

độ daỊỊ iinSÉ t của N 2 nhỏ hơn N£. c) Dựa vào giản đồ năng lượng MO, năng lượng M O-ơz (trong phân tử N 2) thấp hơn năng lượng AO-2p (trong nguyên tử N) nên electron ở M O-ơz khó tách ra hơn so với electron AO-2p. Do đó, năng lượng ion hóa phân tử N 2 (1501 k J.m o l1) lớn hơn năng lượng ion hóa nguyên tử N (1402 k J.m o l1).

'&Ü* CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cửa dè ổuời/ êiểhỷ

7

Gỉá& mu: TkS.

M 0 -N 2

AO-N

G iản đồ năng lượng của ion N£

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cửa dè ắíờỉ/ êiểhỷ

8

Goto m il: TkS.

TINH THỂ C âu 1: Hãy chứng minh rằng phần thể tích bị chiếm bởi các đơn vị cấu trúc (các nguyên tử) trong mạng tinh thể kim loại thuộc các hệ lập phương đơn giản, lập phương tâm khối, lập phương; tâm diện tăng theo tỉ lệ tương ứng là 1 : 1,31 : 1,42.

C âu 2: Silic (Si) có cấu trúc tinh thể giống kim cương. Khối lượng riêng của silic là 2, 33 g/cm3. a) Tính bán kính nguyên tử của silic. Cho Si = 28,1. b) So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (rC = 0,077 nm). Giải thích.

C âu 3: Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, magie (Mg) có cấu trúc mạng lục ph ữ độ dài cạnh đáy của ô mạng cơ sở là 0,32 nm. a) Tính chiều cao của ô mạng cơ sở. b) Tính khối lượng riêng của magie. Cho Mg = 24,32.

C âu 4: Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riê ng là 19,4 g/cm3 và có mạng lưới lập phương tâm diện. Độ dài cạnh của ô mạng cơ sở là 4,07.10-10 a) Tính phần trăm thể tích của không gian trống trong mạng lưới tinh thể Aivu. b) Xác định giá trị của số Avogađro. Cho Au = 196,97.

C âu 5: Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobi hất vận chuyển oxi chứa sắt). Máu của một số động vật nhuyễn thể không có màu đỏ mà có chứa một kim loại khác (kí hiệu là X). Ô mang cơ sở lập phương tâm diện của X có độ 3,62.10-8 cm. Khối lượng riêng của X là 8930 kg/m3. a) Tính phần trăm thể tích của các nguyên tử tron: lưới tinh thể X. b) Xác định kim loại X. C âu 6: Muối CuCl kết tinh theo dạng lập phương tâm diện. Khối lượng riêng của CuCl là 4,136 g/cm3. a) Vẽ ô mạng cơ sở của tinh thể CuCl. b) Tính bán kính ion Cu+. Biết bán kính io n C ^^à 1,84 Ả; Cu = 63,5; Cl = 35,5.

C âu 7: Thực nghiệm cho biết bán kính ioAcủa M g2+ và O2- lần lượt là 0,674 Ả và 1,376 Ả. a) Hãy cho biết MgO có cấu trúc mạng tinh thể nào? b) Tính khối lượng riêng của MgO. Cho Mg = 24,312; M O = 15,999.

C âu 8: Tinh thể Csl có cấu trúc lập phương đơn giản và độ dài cạnh của ô mạng cơ sở là 0,445 nm.

Bán kính của ion Cs+ là 0,169 nm. Khối lượng mol của Csl là 259,8 g/mol. a) Tính bán kính của ion I­ b) Tính độ đặc khít của mạng tinh thể Csl? c) Tính khối lượng riê a CsI? kiểu mạng lập phương tâm diện. Ô mạng cơ sở có độ dài cạnh là C âu 9: Muối LiCl k 5,14.10-10 m. Gi i ' nhỏ đến mức có thể xảy ra sự tiếp xúc anion - anion và ion Li+ được n Cl- . Tính bán kính của mỗi ion Li+ và Cl- (theo pm). xếp khít vào khe C âu 10: Ô mạn; a tinh thể NiSO 4 có ba cạnh vuông góc với nhau với độ dài là a = 6,338 Â; b = 7,842 Ả; . Khối lượng riêng gần đúng của NiSO 4 là 3,9 g/cm3. Cho khối lượng mol của NÌSO 4 là 154,76 g a) Xác định số phân tử NiSO 4 trong một ô mạng cơ sở. lượng riêng chính xác của NiSO 4 . ối BaF 2 có cấu trúc lập phương với hằng số mạng a. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion Ba:2+ crnem ™ h ^ à tâm các mặt của hình lập phương, còn các ion F~ chiếm tất cả các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của BaF 2 này là 4,89 g/cm3. a) Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của mạng tinh thể BaF 2. Trong một ô mạng cơ sở này có bao nhiêu phân tử BaF 2? b) Tính số phối trí của ion Ba2+ và F- trong tinh thể này. Cho biết số phối trí của một ion trong tinh

cou (ùcờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ẩtởd/ êiểhỷ

1

Gỉá& mu: TkS. thể là số ion trái dấu, gần nhất bao quanh ion đó. c) Tính giá trị của a (nm)? Cho F = 18,998; Ba = 137,310.

C âu 12: Thực nghiệm đo được bán kính nguyên tử của Ag và Au lần lượt là 144 pm và 147 pm. Một loại hợp kim vàng - bạc (vàng chiếm 10% về khối lượng) có cấu trúc tinh thể lập phương tlm ^ iệ n Tính khối lượng riêng của hợp kim trên. Giả thiết rằng các nguyên tử Ag và Au trộn lẫn vào nhau, tạo ra các quả cầu nguyên tử hợp kim Ag - Au. Cho Ag = 108, Au = 197.

C âu 13: Oxit của một kim loại kiềm M có cấu trúc mạng lưới lập phương với độ dài cạnh của o mạng cơ sở là a = 5,555 À. Trong mỗi o mạng cơ sở, ion O chiếm đỉnh và tâm cáj mặtcủ« hình lập phương, còn ion M chiếm các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong o mạng). Khối lượng riêng của oxit trên là 2,4 g/cm3. a) Tính số ion M, số ion O2- và số phân tử oxit trên trong một o mạng c ơ i ». > 4T b) Xác định cong thức của oxit trên. c) Tính bán kính ion kim loại M (theo nm). Biết bán kính của ion O 2-4 t 0 1 4 nm. d) Viết phương trình phản ứng để điều chế oxit trên.

C âu 14: Ở các nhiệt độ khác nhau, Fe có các dạng thù hình với cấu trúc mạng tinh thể như sau: N hiệt độ

D ạng th ù hình

Ìg tinh thể

298K - 1185K

Fen

hương tâm khối

1185K - 1667K

FeY

ập phương tâm diện

a) Ở 350K, khối lượng riêng của Fe à 7,874 g/cm3. h bán kính nguyên tử của Fe ở nhiệt độ này. b) Tính khối lượng riêng của Fe ở 1250K. Bỏ qua ! vì nhiệt của Fe. c) Thép là hợp kim của săt và cacbon; trong mạng ti ể, một số khoảng trống giữa các nguyên tử săt bị chiếm bởi nguyên tử cacbon. Trong lò luy " săt dễ nóng chảy khi chứa 4,3 % cacbon về ử cacbon được phân tán vào phần khong gian khối lượng. Nếu được làm lạnh đột ngột thì các im martensite. Dù hơi bị biến dạng nhưng cấu trống trong mạng lưới tinh thể của Fea và tạo trúc tinh thể của martensite vẫn được xem là giống với cấu trúc tinh thể của Fea (kích thước o mạng cơ sở khong thay đổi).

- Tính số nguyên tử trung bình của cacbon trong mỗi o mạng cơ sở của Fea khi hợp kim martensite chứa 4,3% cacbon về khối lượr - Tính khối lượng riêng của hợp kim martensite. Cho Fe = 55,847 và C = 12,011.

C âu 15: Niken(II) oxit có cấu Im c m abgtinh thể giống mạng tinh thể của natri clorua. Các ion O 2- tạo thành mạng lập phương tâm mặt, các hốc bát diện có các ion N i2+. Khối lượng riêng của niken(n) oxit là 6,67 g/cm3.

Nếu cho niken(n) oxit tác dụng với liti oxit và oxi thì thu được các tinh thể trăng có thành phần LixN i1_ xO theo phương/ Tin h phản ứng sau: - L i 2O + (1 - x)NiO + -v O2

^ L i xN i1_xO

Cấu trúc d Ị r g p i W hể của LixN i1- xO giống cấu trúc mạng tinh thể của NiO, nhưng một số ion N i2+ được thay thế bằng các ion liti và một số ion N i2+ bị oxi hóa để bảo đảm tính trung hòa điện của phân tử. Khối lượng riêng của tinh thể LixN i1- xO là 6,21 g/cm3. a) Vẽ cấu trúc o mạng cơ sở của niken( n) oxit. b) Tính giá trị của x (giả sử thể tích của o mạng cơ sở khong thay đổi khi chuyển từ NiO thành LixNi!' XO).

T ính phần trăm số ion N i2+ đã chuyển thành ion Ni3+ và viết cong thức thực nghiệm đơn giản ất của hợp chất LiXN i1- XO bằng cách dùng Ni(II), N i(ni) và các chỉ số nguyên.

Cho Li = 6,94; O = 16,00; Ni =58,69.

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Gỉá& mu: TkS.

TINH THỂ C âu 1: Hãy chứng minh rằng phần thể tích bị chiếm bởi các đơn vị cấu trúc (các nguyên tử) trong mạng tinh thể kim loại thuộc các hệ lập phương đơn giản, lập phương tâm khối, lập phương tăng theo tỉ lệ tương ứng là 1 : 1,31 : 1,42.

H ướng dẫn giải - Lập phương đơn giản: 4 ,3,14.r3 N = 8. - = 1 nguyên tử 1 4 -3, 14.r 3 ------ * 0,52 8 ^ P i = - 3— ------(2r)3 * a = 2r Lập phương tâm khối: N = 8.1 +1 = 2 nguyên tử < 8 ^ P2 = 4r = a>/ĩ

2-^ -3>14.r -------------

Lập phương tâm diện: N = 8.1 + 6.1 = 4 nguyên tử -n 8 2 ^ P3 = — 3 4r = a V Ĩ ^ P 1: P2 : P3 = 0,52: 0,68: 0,74 * 1: 1,31: 1,42 lượng riêng của silic là 2,33 g/cm3.

C âu 2: Silic (Si) có cấu trúc tinh thể giống kir a) Tính bán kính nguyên tử của silic. Cho Si = 28,1. b) So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (rC = 0,077 nm). Giải thích.

H ướng dẫn giải 1 1 a) N = 8. - + 6. —+ 4 = 8 nguyên 8 2 D=

N.M _ - ^ a= 3 N A.a-3

5,431.10_8 cm

, _ 5,431.10_8.M ^ 1 ^ in _8 „ n 110 ^ r = —------ —---- 176.10 8 cm * 0,118 nm b) Bán kính nguyên tử của silic lớn hơn cacbon. Điều này phù hợp với sự biến đôi tuần hoàn bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

C âu 3: Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, magie (Mg) có cấu trúc mạng lục phương. Biết độ dài cạnh đáy của ô mạng cơ sở là 0,32 nm. a) Tính chiều cao của ô mạng cơ sở. b) Tính khối lượng riêng của magie. Cho Mg = 24,32.

H ướng dẫn giải w 2.0,32a/ó n ^„,,1 a) h = — — * 0,523 nm 1 +12 . 1 . 1 + 3 j = 2 nguyên tử, VÔ M CS b) N = 1 ( 2-1 + 12' H + 3} „ = ---------- 22 224 ^ D 4 332 2 ---c. nnn 1 n23 A ¿nA 1 _23 6,022.10.4,634.10

=

(0,32.1Q-7 ) 3 . ^

*

4 ,634.1Q-23 cm 3

1,743 g / c m 3

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Goto m il: TkS. C âu 4: Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là 19,4 g/cm3 và có mạng lưới lập phương tâm diện. Độ dài cạnh của ô mạng cơ sở là 4,07.10-10 m. a) Tính phần trăm thể tích của không gian trống trong mạng lưới tinh thể Au. b) Xác định giá trị của số Avogađro. Cho Au = 196,97.

H ướng dẫn giải j j 4 ^ N = 8.1 + 6.1 = 4 nguyên tử 4 ^ .,3,i4.r3 3 , 14.r -----.100% » 74,01% a) 8 2 ^ P = — 3---------( 4r 1

4r = aV2

^ Phần trăm thể tích không gian trống = 100% - 74,01% = 25,99% N.M b) D = ■ N .a 3 :

■Na

4.196,97 -

6,024.1023 mol1-1

(4,07.10-8)3.19,4

C âu 5: Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chấ yển oxi chứa sắt). Máu ột kim loại khác (kí hiệu của một số động vật nhuyễn thể không có màu đỏ mà có màu khác vì chứ là X). Ô mang cơ sở lập phương tâm diện của X có độ dài cạnh là 3, cm. Khối lượng riêng của X là 8930 kg/m3. a) Tính phần trăm thể tích của các nguyên tử trong một mạng tinh thể X. b) Xác định kim loại X. H ướng dẫn a)

N = 8.1 + 6.1 = 4 nguyên tử 4- n -3>14..

8 2 ^ P = —3

b) D =

N.M

% « 74,01%

8,93.6,022.10.(3,62.10

63,79 g/ mol ^ X là Cu N A-a3 C âu 6: Muối CuCl kết tinh theo dạng lập phương tâm diện. Khối lượng riêng của CuCl là 4,136 g/cm3. a) Vẽ ô mạng cơ sở của tinh thể CuCl. b) Tính bán kính ion Cu+. Biếtibán^ ínhíon Cl- là 1,84 Ả; Cu = 63,5; Cl = 35,5.

H ướng dẫn giải a) Ô mạng cơ sở của tinh thể

ion Cu+ = 12.1 +1 = 4 ion 4 ố ion Cl- = 8.1 + 6.1 = 4 ion 8 2 Vậy có 4 phân tử CuCl trong một ô mạng cơ sở.

cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Gỉá& mu: TkS. D-

N.M N A.a;3

a- 3

4.(63,5 + 35,5) 6,022.1023.4,136

a - 2(rCu++ rCl- ) ^ rCi-=

5,42.10-8 cm - 5,42 Ả

5,42 2 -1 ,8 4 - 0,87 Ả

C âu 7: Thực nghiệm cho biết bán kính ion của M g2+ và O2- lần lượt là 0,674 Â và 1,376 Â a) Hãy cho biết MgO có cấu trúc mạng tinh thể nào? b) Tính khối lượng riêng của MgO. Cho Mg = 24,312; O = 15,999.

H ướng dẫn giải a)

rMg2+ rO2-

0’647 « 0,47 ^ 1,376

V

MgO có cấu trúc mạng lâp phương tâm diện.

b) Số ion Mg2+ - 1 2 .1 +1 - 4 ion

< c

Số ion O2 - 8.1 + 6.1 - 4 ion 8 2 Vây có 4 phân tử MgO trong một ô mạng cơ sở.

- 2(0,674 +1,376) - 4,1 Ả ^ D - _ N M — 4-(24,312 + 1 N A.a3 6,022.102 C âu 8: Tinh thể CsI có cấu trúc lâp phương đơn giản Bán kính của ion Cs+ là 0,169 nm. Khối lượng mol của 1 a) Tính bán kính của ion I-? b) Tính độ đặc khít của mạng tinh thể CsI? c) Tính khối lượng riêng của CsI? H ướ dẫn giải

3,88 g / c m 3 ạnh của ô mạng cơ sở là 0,445 nm.

9,8 g/mol.

.100% « 70,81%

N A.a3

-8\3 6 ,0 2 2 .1 0 .(0 ,445.10-8)

4,895 g / c m 3

C âu 9: Muối LiCl kết tinh theo kiểu mạng lâp phương tâm diện. Ô mạng cơ sở có độ dài cạnh là

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

3

Gỉá& mu: TkS. 5,14.10-10 m. Giả thiết ion Li+ nhỏ đến mức có thể xảy ra sự tiếp xúc anion - anion và ion Li+ được xếp khít vào khe giữa các ion Cl- . Tính bán kính của mỗi ion Li+ và Cl- (theo pm).

H ướng dẫn giải Vì hai ion Cl tiếp xúc với nhau nên 4r

514.^2

= aV2

_ 514 Trên một cạnh: a = 2(rL.+ + rrì_) Cl ^ rLi•+ + = 2---- 181,73 = 75,27 pm

o

Li

o

C1"

C âu 10: Ô mạng cơ sở của tinh thể NiSO 4 có ba cạnh b = 7,842 Â; c = 5,155 Â. Khối lượng riêng gần đúng c NiSO 4 là 154,76 g/mol. a) Xác định số phân tử NiSO 4 trong một ô mạn; b) Tính khối lượng riêng chính xác của NiSO 4 . a) VÔMCS = 6,338.10-8.7,842.10-8.5,155.10 D=

N.M

óc với nhau với độ dài là a = 6,338 Â; là 3,9 g/cm3. Cho khối lượng mol của

giải 56.10-22 cm3

N=

3,89 phân tử

n a .v ômcs

Vì số phân tử phải là số ngu Dchính xác

4.1

nên có 4 phân tử NiSO 4 trong một ô mạng cơ sở.

4,015 g / c m 3

6,0 2 2 .1 0 .2 ,5 6 .

C âu 11: Muối BaF 2 có cấu trúc lập phương với hằng số mạng a. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion Ba chiếm đỉnh và tâm các m ặt^ ủa hình lập phương, còn các ion F~ chiếm tất cả các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của BaF 2 này là 4,89 g/cm3. a) Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của mạng tinh thể BaF 2. Trong một ô mạng cơ sở này có bao nhiêu phân tử BaF 2? b) Tính số phối t r ỉ củ* ion Ba2+ và F- trong tinh thể này. Cho biết số phối trí của một ion trong tinh thể là số ion trái dấu, gần nhất bao quanh ion đó. c) Tín ĩiá trị của a (nm)? Cho F = 18,998; Ba = 137,310.

H ướng dẫn giải a) Cấu trúc ô mạng cơ sở của BaF 2 (hình dưới): b)B ố%taỆi trí của Ba2+ và F- lần lượt là 8 và 4. :) Số ion Ba^2+ = 8.1 + 6.1 = 4 ion

<3

ố ion F- = 8 ion Vậy có 4 phân tử BaF 2 trong một ô mạng cơ sở.

co i (ủcờỉiỷ tắànắ/côn*Mônỷ cô dàt/ cắàài cứà dè ắíờỉ/ ũểnỷ

4

Gỉá& mu: TkS. D-

N.M N A.a;3

_ /4.(137,31 +18,998.2) A1oe 1n-8 _ n _ a - 3 —^ ^ ------- ý- « 6,198.10 8 cm « 0,62 nm y 6,023.1023.4,89

o o

FBa2+

C âu 12: Thực nghiệm đo được bán kính nguyên tử của Ag và Au lầr 44 pm và 147 pm. Một loại hợp kim vàng - bạc (vàng chiếm 10% về khối lượng) có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện.

Tính khối lượng riêng của hợp kim trên. Giả thiết rằng các nguyên tử Ag và Au trộn lẫn vào nhau, tạo ra các quả cầu nguyên tử hợp kim Ag - Au. Cho Ag = 108, Au * H ướng dẫn giải N - 8.1 + 6.1 - 4 nguyên tử Ag - Au. 8 2 Đặt số nguyên tử của Au và Ag trong một ô mạng

ợt là x và (4 - x).

_ 197x _ 1 0 _ , ^ — ------—— ^ x « 0,23 108(4 - x) 90 A u-A g

_ 147.0,23 +144.(4 - 0,23) 4

M A u-A g hợp kim

197.0,23 +108(4 - 0, 4 4.113,12

1

nn pm a _4.144,17 -------7=?— «Am 407,77 12 g /m o l 11,08 g /c m 3

6,022.1023.(407,77

C âu 13: Oxit của một kim loại kiềm M có cấu trúc mạng lưới lập phương với độ dài cạnh của ô mạng cơ sở là a = 5,555 Â. Trong \ ỗi ôA lẩng cơ sở, ion O2- chiếm đỉnh và tâm các mặt của hình lập phương, còn ion M chiếm các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của oxit trên là 2,4 g/cm3. a) b) c) d)

Tính số ion M, số^ on^ 2- và số phân tử oxit trên trong một ô mạng cơ sở.

Xác định công thức của oxit trên.

Tính bán kừih^oEkim loại M (theo nm). Biết bán kính của ion O 2- là 0,14 nm.

Viết phương trình phản ứng để điều chế oxit trên.

H ướng dẫn giải a) Số ion M = 8 ion - 8. —+ 6. — - 4 ion 8 2 g thức của oxit là M 2O và có 4 phân tử M 2O trong một ô mạng cơ sở. .M _ A/ĩ _ 2,4.6,022.1023.(5,555.10-8)3 — ^ M - —---- z----------- ^ ' 61,95 g / mol N A.a3 4 ^ 2M m +16 - 61,95 ^ M m - 22,975 g / mol

M là Na ^

Công thức của oxit là N a 2O.

c) Xét một hình lập phương con:

cott (ủeờn*tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cãà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

5

Gỉá& mu: TkS.

Q

a/2

q , \d

Na+

Q o2~

a/2 Độ dài đường chéo của hình lập phương con là: d=

2 ( \2 a / Ị 0,5555.^3 f aV2 ' 4- a 2 12 y — 2 — 1 2 ;

0,48 nm

0,48 d - 0,14 —0,1 nm —r . + + rQ 2 - ^ rNa+ 2 Na d) Phương trình phản ứng điều chế N a 2O: ^

2NaOH + 2Na Na 2O 2 + 2Na 2NaNO3 + 10Na Chú ý: 2Na + O2 —> Na 2O 2 là sản phẩm chính nên k ng dùng phản ứng này.

C âu 14: Ở các nhiệt độ khác nhau, Fe có các dạng thù hình vớ ;au trúc mạng tinh thể như sau: N hiệt độ

D ạ ng th ù hình

K iểu m ạng tinh thể

298K - 1185K

Fea

Lập phương tâm khối

1185K - 1667K

Fey

Lập phương tâm diện

b) Tính khối lượng riêng của Fe ở 1250K. Bỏ qua sự giãn nở vì nhiệt của Fe. c) Thép là hợp kim của sắt và cacbon; trong mạng tinh thể, một số khoảng trống giữa các nguyên tử sắt bị chiếm bởi nguyên tử cacbon. Trong lò luyện thép, sắt dễ nóng chảy khi chứa 4,3 % cacbon về khối lượng. Nếu được làm lạnh đột ngột thì các nguyên tử cacbon được phân tán vào phần không gian trống trong mạng lưới tinh thể của Fea và tạo ra hợp kim martensite. Dù hơi bị biến dạng nhưng cấu trúc tinh thể của martensite vẫn được xem là giống với cấu trúc tinh thể của Fea (kích thước ô mạng cơ sở không thay đổi).

- Tính số nguyJnj ửkt?ung bình của cacbon trong mỗi ô mạng cơ sở của Fea khi hợp kim martensite chứa 4,3% cacbon về khối lượng.

- Tính khối lượng riêng của hợp kim martensite. Cho Fe = 55,847 và C = 12,011.

H ướng dẫn giải a) N 1 —8 .- +1 —2 nguyên tử 1 + 1 —2 ng 2.55,847 22.1023.7,874

2,866.10-íW3 2,866.10- cm 3 => r — 4

1,241.10“8 cm

—8.1 + 6.1 —4 nguyên tử 4.1,241.10 -8 V2

3,51.10 -8

4.55,847

¡8,577 g /c m 3

'2 6,022.1023.(3,51.10-8)3

c) Đặt số nguyên tử của C trong một ô mạng cơ sở là x.

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

6

Gwto we«.: TkS. 2.55,847 + 0,418.12,011

12,011x _ 4,3 55,847.2 95,7

-8x3 6,022.1023.(2,866.10-8)

8,232 g /c m 3

C âu 15: Niken(II) oxit có cấu trúc mạng tinh thể giống mạng tinh thể của natri clorua. Các ion O2- tạo thành mạng lập phương tâm mặt, các hốc bát diện có các ion N i2+. Khối lượng riêng của nikeni là 6,67 g/cm3.

Nếu cho niken(II) oxit tác dụng với liti oxit và oxi thì thu được các tinh thể trấn LixN i1- xO theo phương trình phản ứng sau: | l í 2O + (1 - x)NiO + | Ơ 2 ----- > LixNỈ1-xO Cấu trúc mạng tinh thể của LixN i1- xO giống cấu trúc mạng tinh thể của Ni được thay thế bằng các ion liti và một số ion Ni2+ bị oxi hóa để bảo đảm tí tử. Khối lượng riêng của tinh thể LixN i1- xO là 6,21 g/cm3.

nhưng một số ion N i2+ ng hòa điện của phân

a) Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của niken(II) oxit. b) Tính giá trị của x (giả sử thể tích của ô mạng cơ sở không thay đổi kh i chuyển từ NiO thành c) Tính phần trăm số ion Ni2+ đã chuyển thành ion Ni3+ và viết công thức thực nghiệm đơn giản nhất của hợp chất LixN i1- xO bằng cách dùng Ni(II), Ni(IU)^ à2 | c chỉ số nguyên.

Cho Li = 6,94; O = 16,00; Ni =58,69. a) ấCấu ô mạng cơ sở của NiO: ' ^ trúc........................

^

N

is /

1 1

1

*

A

#

1

* "

1 1 1

-

-

—

c N

1 1

\

1

-

Ò

ò

—

r

-

%

\

p

b) Số phân tử của NiO và LixN i ^ O đều là 4 phân tử. m l^ nỉ^ xo

V,OMCS

= 6,94x ■

^ 9(1 - x) +16 = 74,69 - 51,75x

4.(58,69 +16)

^ D lỉ Nỉ, V = ^ LixNi1-xo

7,44.10-23 cm

r 4,69 5 1 75x) = 6,21 ^ x « 0,1 ^ LỈ0 1N ỉ 09 O hay LiNi9O 10 22.10 23.7,44.10- 23 0,1 0,9 9 10

c) Đặt số io n N ^ và Ni3+ trong LiNi9O 10 là a và (9 - a).

Vì phỊn tử trung hòa về điện nên 1 + 2 a + 3(9 - a ) = 10.2 ^ a = 8 0/"Ni2+ bị oxi hóa = 1 .100% « 11,11 % 9 ìng thức: L iN i(m )[N i(n)] 8O 10

C ố* (ù cờ n y tắ à n ắ / cố /u y d ắ ổ ỉtỷ c ổ tfiàw c ắ à u c ử a d è ẩtởd/ ê iè iỷ

7

Gwto we«.: TkS.

NHIỆT HÓA HỌC C âu 1: Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của Ca 3(PO 4)2 (r). Biết rằng: - Khi đốt cháy 12 gam Ca trong O 2 vừa đủ, tỏa ra nhiệt lượng là 45,57 kcal.

- Khi đốt cháy 6,2 gam P trong O 2 vừa đủ, tỏa ra nhiệt lượng là 37,00 kcal.

- Cho 168 gam CaO tác dụng với 142 gam P 2O 5, tỏa ra nhiệt lượng là 160,50 kcal.

C âu 2: Cho phản ứng sau: CH 3OH (/) + 3 O2 (k)

^

CO 2 (k) + 2 H 2O (k). Biết

Chất

CH 3OH (/)

CO 2 (k)

AH° (k J.m o l1)

-238,66

-393,51

So (J.mol.K-1)

126,80

205,03

213,63

Tính hiệu ứng nhiệt đăng áp, hiệu ứng nhiệt đăng tích, biến thiên ent phản ứng trên.

C âu 3: Tính ái lực electron thứ nhất của nguyên tử Cl. Biết rằng: - Năng lượng thăng hoa của Na là 108,68 kJ.mol-1.

- Năng lượng ion hóa thứ nhất của Na là 495,80 kJ.mol-1.

- Năng lượng mạng lưới tinh thể NaCl là 767,00 kJ.mol - Năng lượng liên kết của Cl2 là 242,60 kJ.mol-1.

- Nhiệt tạo thành của NaCl (r) là -401,28 kJ.mol-1.

C âu 4: Tính năng lượng mạng lưới ion BaCh. Biết rằ - Nhiệt tạo thành của BaCh (r) là -205,6 kcal/ - Năng lượng liên kết của Cl2 là 57,0 kcal/mol.

- Nhiệt thăng hoa của Ba là 46,0 kcal/mol.

- Năng lượng ion hóa thứ nhất của Ba là 119,8 kcal/mol.

- Năng lượng ion hóa thứ hai của Ba là 230,0 kcal/mol.

- Ái lực electron thứ nhất của Cl là^ ^ T^ kcal/mol.

C âu 5: Cho các phương trình nhiệt hóa học sau:

AH° = -136,951 kJ

C 2H 4 (k) + H 2 ( k ) ------ > C 2H 6 (k) C 2H 6 (k) + 7

(k) + 3 H 2O (/)

AH° = -1559,837 kJ

CO2 (k)

AH° = -393,514 kJ

-> H 2O (/)

AHO = -285,838 kJ

chuẩn và nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của C 2H 4 (k). tiêu chuẩn của AlCh (r). Biết rằng: (k) + M 2O 3 (r) ------ > 3 CO 2 (k) + 2AlCl3 (r)

CO (k) + Cl2 (k) ------ > COCl2 (k)

= -26,89 kcal = -798,18 kcal

2C (gr) + O 2 ( k ) --------- > 2CO (k)

AH4 = -52,82 kcal

C (gr) + O 2 ( k ) ------ > CO 2 (k)

> 5H0

Al (r) + 3 O 2 ( k ) ------ > 2Al2O3 (r)

AH° = -55,56 kcal > > UiH0 2H0

Tính nhiệt tạo C âu 6: Tính nhi

2 CO 2

và năng lượng Gibbs của

= -94,05 kcal

Cho các phương trình nhiệt hóa học sau: -

2ClO2 (k) + O 3 ( k ) > O 2O 7 (k)

AH° = -75,7 kJ

CO'Suờểiỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ổuời/ êiểhỷ

1

Gỉá& mu: TkS. O 3 (k)

—> O 2 (k) + O (k)

ÀHO = 106,7 kJ

(k) 3 lC 2

+ O (k) — -> CI2O 7 (k)

ÀHO = -278,0 kJ ÀH4 = 498,3 kJ

2O (k)

O 2 (k)

Hãy tính ÀH° của phản ứng sau: CIO2 (k) + O ( k ) ------ > CIO 3 (k).

C âu 8: Cho các phương trình nhiệt hóa học sau: 2 NH 3

(k) + 3 N 2O ( k ) ------ > 4 N 2 (k) + 3 H 2O (ỉ)

N 2O (k) + 3 H 2 ( k ) ------ > N 2H 4 (k) + H 2O (ỉ) (k) + O 2 ( k ) ------ > 2 N 2H 4 (k) + 2 H 2O (ỉ)

4 NH 3 2 H2

ÀHO

(k) + O 2 ( k ) ------ > 2 H 2O (ỉ)

a) Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của N 2H 4 (k), N 2O (k) và NH 3 (k). b) Cho phản ứng sau: N 2H 4 (k) + O 2 ( k ) ------ > N 2 (k) + 2 H 2O (ỉ). Biết Chất

N 2H 4 (k)

O 2 (k)

N 2 (k)

H 2O (ỉ)

S° (J.m°l-1.K-1)

240,0

205,0

^1 9 1 ,0

66,6

O -H

O=O

Tính ÀH°, ÀG° của phản ứng trên.

C âu 9: Cho bảng giá trị ở 25°C như sau: Liên kết

C-C

C -H

464,0 495,0 V 13'0 Biết ở 25°C, khi đốt cháy 1 mo C 2H 6 (etan) tỏa ra lượng nhiệt là 1560,5 kJ. a) Tính nhiệt tạo thành của etan. Cho biết nhiệt tạo thành của CO 2 (k) và H 2O (ỉ) ở 25°C lần lượt là -393,5 kJ.m°l-1 và -285,8 kJ.m°l-1. b) Tính năng lượng liên kết của C=O. C âu 10: Giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất silic tinh khiết ứng dụng trong công nghệ bán dẫn được thực hiện bằng phản ứng sau: E (k l.m ơ r1)

347,0

Si (r) + 2CO (k)

SÌO2 (r) +

(1) a) Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về entropi, hãy dự đoán sự thay đổi (tăng hay giảm) entropi của hệ khi xảy ra phản ứng (1). b) Cho bảng số liệu sau: Chất

SiO 2 (r)

C (r)

Si (r)

CO (k)

-910,9

0

0

-110,5

41,8

5,7

18,8

197,6

Biết ÀHO là nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của một chất. Các giá trị ÀH và ÀS phụ thuộc không đáng kể vào nhiệt độ.

- Tính ÀG° của phản ứng (1).

- Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào?

C âu 11: Cho các bảng số liệu ở 25°C và 1 atm như sau:

<

r

ả

Chất

H 2 (k)

ÀHO (kJ.mcl-1)

0

S° (J.mQl.K-1)

130,7

:

N 2 (k)

NH 3 (k)

0

-45,9

191,6

192,8

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Guíạ m u :

TkS. (^~

E iw kệ: Liên kết

N =N

H -H

H -N H 2

E (kJ.mQl-1)

945

436

380

a) Tính ÀH°, ÀS°, ÀG° của phản ứng tổng hợp NH 3 từ N 2 và H 2 tại nhiệt độ và áp suất trên. b) Tính năng lượng liên kết N -H trong một phân tử NH 3. c) Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của gốc tự do 'N H 2.

A

C âu 12: Tính nhiệt lượng cần dùng để nung nóng 128 gam O 2 từ 27°C đến 127°C tại áp suất không đổi. Biết nhiệt dung đẳng áp của O 2 là Cp = 26,19 + 8,98.10-3T + 3,22.10-6T2 (J.m°| -1"K-1) K ^ C âu 13: Cho phương trình nhiệt hóa học ở 727°C và 10 atm như sau: ÀH = 177,9 CaCO3 ------ > CaO + CO 2 ệ ẳ ..............................................................J Tính ÀH của phản ứng trên ở 1227°C và 10 atm. Biết:

s

r

c_ "p fCaOÌ (CaO) - 49,63 + 4,52.1Q-3 T (J.mol- 1.K- 1> ^: p (CO 2 ) - 44,14 + 9,Q4.1Q-3T (I m ol-1^

T

. >l-1.K-1) Cp(caco) -1 0 4 ,5 + 21,92.1Q-3T (J.molC âu 14: Biến thiên entropi của quá trình chuyển đẳng áp 1 mol nước đá ở 0°C thành hơi nước ở 100°C là 154,54 J.mcl-1.K-1. Cho nhiệt nóng chảy của nước đá làíSÌOO^K rmor 1 và nhiệt dung đẳng áp của nước lỏng là 75,31 J.mol-1.K-1. Tính nhiệt hóa hơi của nước^ ế a n^ớc lỏng.

C âu 15: Xét quá trình hóa hơi 1 n o l nước lỏng ở 25°C và 1 atn . Cho biết nhiệt hóa hơi của nước lỏng là 40,668 kJ.mcl-1, nhiệt dung đẳng áp của nước lỏng^ s^ ơi nước lần lượt là 75,31 J.n o l-1.K-1 và 33,47 J.m°l-1.K-1. a) Tính ÀH, ÀS, ÀG của hệ trong quá trình trên. b) Dựa vào kết quả thu được ở câu a), hãy cho biết quá trình hóa hơi nước có thể tự diễn ra hay không? Vì sa°?

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

3

Goto m il: TkS.

NHIỆT HÓA HỌC C âu 1: Tính nhiệt tạo thành tiêu chuân của Ca 3(PO 4)2 (r). Biêt răng: - Khi đốt cháy 12 gam Ca trong O 2 vừa đủ, tỏa ra nhiệt lượng là 45,57 kcal.

- Khi đốt cháy 6,2 gam P trong O 2 vừa đủ, tỏa ra nhiệt lượng là 37,00 kcal.

- Cho 168 gam CaO tác dụng với 142 gam P 2O 5, tỏa ra nhiệt lượng là 160,50 kcal.

H ướng dẫn giải 3x

/ ỷ

Ca (r) + 1 0 2 (k)

-> CaO (r)

5 2P (r) + ± O 2 (k)

— P 2O 5 (r)

r

a h 2

3CaO (r) + P 2O 5 ( r ) ------ > Ca3(PO 4) 2 (r)

AH

3Ca (r) + 2P (r) + 4 O2 ( k ) ------ > Ca 3(PO 4) 2 (r) AH° (Ca3 (PO4 )2 , r) - 3.

- 45,57 0,3

2.

'

AH° ,C a 3 ( P O 4 ) 2 , r )

- 37 -1 6 0 ,5 - - 9 8 6 ,2 kJ.mol.1-1 0,2 ,

C âu 2: Cho phản ứng sau: CH 3OH (/) + 3 O2 (k) Chất

CH 3OH (/)

AHo (kJ.mol-1)

-238,66

So (J.mol.K-1)

126,80

2 (k) + 2H 2O (k). Biêt răng: 02

(k) 0

^ 2 0 5 ,0 3

CO 2 (k)

H 2O (k)

-393,51

-241,82

213,63

188,72

Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp, hiệu ứng nhi ích, biến thiên entropi và năng lượng Gibbs của phản ứng trên.

Iướng dẫn giải ÀH° = [ - 393,51 + 2(-241,82)] - ( - 2 3 8 6 6 ^ ^ ÀU = -638,49 -1,5.8,314.298,10^

-638,49 k l m o r 1

-6 4 2 , 2 k ĩ.m o r1

- 1 ^ -1 ÀSo = (213,63 + 2.188,72) -(1 2 6 ,8 ^ - -205,03) * 156,73 J.mol-1K ^ AGo = -6 3 8 ,4 9 - 298.156,'7 9 !f 0 3 * -6 8 5 ,2 kJ.mol~1 C âu 3: Tính ái lực electron thứ nhất của nguyên tử Cl. Biêt răng: - Năng lượng thăng^ Bli ủ a ^ a là 108,68 kJ.mol-1.

- Năng lượng^o^ á* thứ^nhất của Na là 495,80 kJ.mol-1.

- Năng lượng m Ịngnư ớ itinh thể NaCl là 767,00 kJ.mol-1.

Năng lượng l ịên kỊtC ủa Cl2 là 242,60 kJ.mol-1.

Nhiệt tỊO^ hành^ ủa NaCl (r) là -401,28 kJ.mol-1.

H ướng dẫn giải Na+ (k) + Cl- ( k ) ------ > NaCl (r)

AH

Na ( r ) ------ > Na (k)

AH

Na ( k ) ------ > Na+ (k) + e

I1

Cl2 (k) ------ > 2Cl (k)

E

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

1

Gỉá& mu: TkS. e1

Cl (k) + e ------ > Cl- (k) N a (r) + 1 Cl2 (k)

-> NaCl (r) Cl' r>

1 ^ A el - -401,28 - ( - 7 6 7 +108,68 + 495,8 + -.2 4 2 ,6 ) - -360,06 k J . mol C âu 4: Tính năng lượng mạng lưới ion BaCh. Biết rằng: - Nhiệt tạo thành của BaCl2 (r) là -205,6 kcal/mol.

- Năng lượng liên kết của CI2 là 57,0 kcal/mol.

- Nhiệt thăng hoa của Ba là 46,0 kcal/mol.

- Năng lượng ion hóa thứ nhất của Ba là 119,8 kcal/mol.

- Năng lượng ion hóa thứ hai của Ba là 230,0 kcal/mol.

- Ái lực electron thứ nhất của Cl là -87,0 kcal/mol.

H ướng dẫn giải -

^ BaCh (r)

k)(

2

Ba2+ (k) +

.

AH j

Ba ( r ) ---- ^ Ba (k) Ba (k) — ^

2x

11

Ba+ (k) +

Ba+ (k)

Ba2+ (k)

Cl2 (k)

2Cl (k)

4

Cl (k) + e ------ > Cl-<kỊ Ba (r) + Cl2 (k)

E

iC

BaCh (r)

^ AH - -205,6 - [46 +119,8 + 23

12

e

Ae1 AHo (BaCi2, r)

87)] - -4 8 4 ,4 kcal.mol-1

C âu 5: Cho các phương trình nhiệ AHo = -136,951 kJ

C 2H 4 (k) + H 2 ( 7 C 2H 6 (k) + - O 2

—

2 CO 2

(k) + 3 H 2O (ỉ)

C (gr) + O 2 (k) ------ > CO 2 (k) + 1 O 2 ( k ) ------ > H 2O (ỉ)

AHo = -1559,837 kJ AHo = -393,514 kJ AHo = -285,838 kJ

Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn và nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của C 2H 4 (k).

H ướng dẫn giải - Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của C 2H 4 : - V

C 2H 6 ( k ) ------- > C 2H 4 (k) + H 2 (k)

- AHo

2 CO 2

- aho

(k) + 3 H 2O (ỉ)

2x

C (gr) + O 2 (k)

3x

H 2 (k) + 1 O2 (k)

-> C 2H 6 (k) + - O 2 (k) CO2 (k)

aho

---- > H 2O (ỉ)

AH4

cott Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cãà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

2

Goto mH: TkS. 2C (gr) + 2 H 2 ( k ) ------ > C2H 4 (k)

a h :tt (C2H4, k)

H k) = 136,951 +1559,837 + 2(-393,514) + 3(-285,838) = 52,246 kJ.mol -1 ^ A Hxtt(C O Nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của C 2H 4 : C 2H 4 (k) + H 2 (k) — -> C2H6 (k)

AH°

C 2H 6 (k) + 7 O 2 (k) -----> 2 CO 2 (k) + 3 H 2O (ỉ)

ai

-

1 H 2O ( ỉ ) > H 2 (k) + 1 O 2 (k) C 2H 4 (k) + 3 O 2 ( k ) ------ > 2 CO 2 (k) + 2 H 2O (ỉ)

AHđc(C2 ;(C2H4,k)

^ A H 'đc (c2H4,k) - -136,951 -1559,837 + 285,838 - -1410,95 kJ.mol C âu 6: Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của AICI3 (r). Biết rằng: = -55,56 kcal

3COCÌ2 (k) + AI2O 3 ( r ) ------ > 3 CO 2 (k) + 2 AICI3 (r) CO (k) + Cl2 ( k ) ------ > COCI2 (k)

AH° = -26,89 kcal

4Al (r) + 3 O 2 ( k ) ------ > 2 AI2O 3 (r)

AH° = -798,18 kcal

2C (gr) + O 2 ( k ) ------ > 2CO (k)

AH° = -52,82 kcal AH° = -94,05 kcal

C (gr) + O 2 ( k ) ------ > CO 2 (k) /

H ướngg dân giải g 3 COCI2

AH°

(k) + AI2O 3 ( r ) ------ > 3 CO 2 (k) + 2 AICI3 (r)

3x

CO (k) + Cl2 ( k ) ------- COCI2 (k)

AH

1 —x 2

4Al (r) + 3 O 2 (k)

AHO

3 —x 2

2C (gr) +

3x

CO2 (k)

I2O 3 (r)

AHO

2CO (k)

- AHO

+ O 2 (k) 2

( k ) ------ > 2AlCl3 (r)

2 AHf (AlCl3,r)

6 + 3(-26,89) + 1 (-798,18) + 3 (-52,82) + 3.94,05

= -1 6 6 ,2 kcal.moĩ 1 -

^ ÀHo (AU

2

C âu 7: Cho các phương trình nhiệt hóa học sau:

A

2ClO2 (k) + O 3 ( k ) ------ > Cl2O7 (k)

AH° = -75,7 kJ

O 3 ( k ) ------ > O 2 (k) + O (k)

AHO = 106,7 kJ

2ClO3 (k) + O (k) — -> Cl2O7 (k)

AHO = -278,0 kJ

O 2 ( k ) ------ > 2O (k)

AH4 = 498,3 kJ

tính ÀH° của phản ứng sau: CIO2 (k) + O ( k ) ------ > ClO3 (k).

H ướng dân giải

co i (ủcờnỷ tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàti cứà dè ẩtởd/ êiểhỷ

3

Gỉá& mu: TkS. 1 —x 2

2ClO2 (k) + O3 ( k ) ------ > Cl2O7 (k)

1 —x 2

O2 (k) + O ( k ) ------ > O3 (k)

1 —x 2

Cl2O7 (k) ------ > 2ClO3 (k) + O (k)

1 2

2O ( k ) ------ > O2 (k)

AH°

ClO2 (k) + O ( k ) ------ > ClO3 (k) 1 ^ AHo = - (-75,7 -1 0 6 ,7 + 278 - 498,3) = -201,35 kJ C âu 8: Cho các phương trình nhiệt hóa học sau: 2NH3 (k) + 3 N 2O ( k ) ------ > 4 N 2 (k) + 3 H 2O (/)

= -1011,0 kJ

N 2O (k) + 3 H 2 (k) ------ > N 2H 4 (k) + H 2O (/)

= -317,0 kJ

4 NH 3 2 H2

AHo = -286,0 kJ

(k) + O 2 ( k ) ------ > 2 N 2H 4 (k) + 2 H 2O (/)

AHo = -572,0 kJ

(k) + O 2 ( k ) ------ > 2 H 2O (/) (k).

a) Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của N 2H 4 (k), N 2O (k) v; b) Cho phản ứng sau: N 2H 4 (k) + O 2 (k) ------ > N:

(/). Biết rằng:

Chất

N 2H 4 (k)

O 2 (k)

N 2 (k)

H 2O (/)

So (J.mol-1.K-1)

240,0

205,0

191,0

66,6

Tính AHo, AGo của phản ứng trên.

H ướng dẫn giải a) - Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của N 2H 2x

4N2

6x

N 2O (k) + 3 H 2 ( k ) > N 2H 4 (k) + H 2O (/)

AHO

4 NH 3

(k) + O 2 ( k ) > 2 N 2H 4 (k) + 2 H 2O (/)

AHO

2 H 2O

( / ) ------ > 2 H 2 (k) + O 2 (k)

-

-

(k) + 3 H 2O ( / ) ------ > 2 NH 3 (k) + 3 N 2O (k)

- AH4

16 H 2 ( k ) ------ > 8 N 2H 4 (k)

^ AHO (N2H4

- AH°

8 AHO (NH. k)

+ 6 ( - 3 l 7) - 2 8 6 + 572 = 5 0 ,7 5 kj.mol -1 8

- Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của N 2O (k): Ạ U O _ Ạ x ro 1 Ạ tro A 2 = A n f (N 2H 4 > k) + f ( H O , l)

_ Ạ tro f (N 2O, k)

N Q k) = 50,75 + 1 (-572) - (-317) = 81,75 k J . mol - 1 hiệt tạo thành tiêu chuẩn của NH 3 (k): AH1 = 3AHof ru n l) 1^ - (2AHo (NH3, k) + 3AHo (NO. k)) (NO, ky (HO, 1 3. —(-572) - 3.81,75 - (-1011) Auo ___ 2 = -46,125 kJ.mol 1 f (NH3, k) = 2 -

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

4

Gỉá& mu: TkS. b) AH° - 2AH°

1 (HO, 1 ) AH° (N2H4, k) = 2 2 ' 2 ■' ' 24 ' 2 ( 572)

-1 50, 75 = 622,75 kJ-mơl

AS° = (191 + 2.66,6) - (240 + 205) = -120,8 J .m ° r 1X “1 ^ AG° = -6 2 2 ,7 5 - 298.(-120,8).10-3 = -5 8 6 ,7 5 k J .m ° r1 C âu 9: Cho bảng giá trị ở 25oC như sau: Liên kết

C-C

C -H

O -H

O=O

E (kJ.mol-1)

347,0

413,0

464,0

495,0

Biết ở 25oC, khi đốt cháy 1 mol C2H 6 (etan) tỏa ra lượng nhiệt là 1560,5 kJ. a) Tính nhiệt tạo thành của etan. Cho biết nhiệt tạo thành của CO 2 (k) và H 2O (l) ở 25oC lần lượt là m *v^1-11 và -285,8 Q UT kJ.mol .1-1 -393,5^ UT kJ.mol 1. b) Tính năng lượng liên kết của C=O. H ướng dẫn giải a) Phương trình nhiệt hóa học: C2H6 +

O2

^ 2 C O 2 + 3H2O

< c

= -1560,5 kJ.m°1

AH ^ AH = 2 .(-393,5) + 3(-285,8) - AHf (C H } = -1560,5 ^ >AHf(C2H ) = -8 3 ,9 kJ.m°1 1 b) AH = (EC-C + 6E c-H + 3,5EO=O) - (4EC=O + 6e o- h ) 347 + 6.413 + 3,5.495 - 6.464 -1560,5 4 C âu 10: Giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất được thực hiện bằng phản ứng sau: S1O 2 (r) + 2C (r) ^

.m°1 1 iết ứng dụng trong công nghệ bán dẫn CO (k)

(1) a) Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về entropi, hãy dự đoán sự thay đổi (tăng hay giảm) entropi của hệ khi xảy ra phản ứng b) Cho bảng số liệu sau: Chất

SiO 2 (r)

C (r)

Si (r)

CO (k)

AH° (kJ.mol-1)

-910,9

0

0

-110,5

So (J.mol.K-1)

41,8

5,7

18,8

197,6

Biết AH° là nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của một chất. Các giá trị AH và AS phụ thuộc không đáng kể vào nhiệt độ.

- Tính AGo của phản ứng (1).

- Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào?

H ướng dẫn giải a) Entropi đặc trưng cho sự hỗn loạn của hệ. Sau phản ứng, tạo ra khí CO nên độ hỗn loạn của hệ sẽ tăng lên. Vì vậy AS của hệ sẽ tăng lên. b) AH° = 2(-110,5) - (-910,9) = 689,9 kJ.m°1- 1 = (18,8 + 2.197,6) - (41,8 + 2.5,7) = 360,8 J.m°1- 1.K- 1 = 689,9-298.360,8.10_3 = 582,4 k J . m ° r 1 Phản ứng xảy ra theo chiều thuận khi AG° < 0. ^ 6 8 9 ,9 -3 6 0 ,8 .10-3T < 0 ^ T > 1912,1K Vậy bắt đầu từ 1912,1K thì phản ứng bắt đầu xảy ra theo chiều thuận.

C âu 11: Cho các bảng số liệu ở 25oC và 1 atm như sau:

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ c ô cổấu/cắàto cứà dè ắíờỉ/ êiểhỷ

5

Gỉá& mu: TkS. Chất

H 2 (k)

N 2 (k)

NH 3 (k)

ÀH° (kJ.m°l-1)

0

0

-45,9

S° (J.m°l.K-1)

130,7

191,6

192,8

Liên kết

N =N

H -H

H -N H 2

E (kJ.mQl-1)

945

436

380

a) Tính ÀH°, ÀS°, ÀG° của phản ứng tổng hợp NH 3 từ N 2 và H 2 tại nhiệt độ và á b) Tính năng lượng liên kết N -H trong một phân tử NH 3. c) Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của gốc tự do 'N H 2.

H ướng dẫn giải a) Phương trình phản ứng: N 2 (k) + 3 H 2 (k) ^

- 2 NH 3 (k)

ÀH - 2.(-45,9) - -91,8 kJ.mol“1 ÀS - 2.192,8 - (3.130,7 +191,6) - -198,1 J.mol-1. K - 1 ^ ÀG - -91800 - 298.(-198,1) - -32766,2 J.mol~1 - -32, 945

b) ÀH - E n =n + 3E h _h

m o r1

+ 3 .4 3

- 390,8 kJ.mol -1

6E n _h ^ E n _h -

c) Tổ hợp các phương trình nhiệt hóa học như sau: NH3 1

—x 2

1

—x 2

- 380 kJ.mol 1

VNH-, +

N 2 + 3H

ÀH - - 9 1 ,8 kJ.mol-1

2H’ -

ÀHo - - 4 3 6 kJ.mol - 1 f CNHọ) 36) -116,1 kJ.mol

^ AHf(-NH2) = 380 + t ( - 91

C âu 12: Tính nhiệt lượng cần dùng để nung nóng 128 gam O 2 từ 27°C đến 127°C tại áp suất không đổi. Biết nhiệt dung đẳng^ p của O 2 là Cp = 26,19 + 8,98.10-3T + 3,22.10-6T2 (J.m°l-1.K-1).

H ướng dẫn giải 8,98.10^3T + 3,22.10^6T2)dT

9(400 - 300) + 8 9 8 ' 10 - (4002 - 3002) + 3 2 2 ' 10 - (4003 - 3003) 11892,053 J = 11,892 kJ ương trình nhiệt hóa học ở 727°C và 10 atm như sau: CaCO3 ------ > CaO + CO 2

ÀH = 177,9 kJ

ủa phản ứng trên ở 1227°C và 10 atm. Biết: p (CaO) - 49,63 + 4 ,52.10-3T (J.mol- 1.K-1) 1_11.K-1) V _1> C p (CO2) - 44,14 + 9,04.10-3T (J.mol-

CO'Suùờaệ'tắànắ/công*Mônỷ cô cổấu/cắàto cửa dè ắíờỉ/ êiểhỷ

6

Gỉá& mu: TkS. C p (CaCO3) = 104,5 + 21,92.10-3T (J.mol-1.K-1) H ướng dẫn giải ACp = (49,63 + 4,52-3T + 44,14 + 9,04.10-3T) - (104,5 + 21,92.10-3T) - - 1 0 , 7 3 - 8 , 36.10-3T (J.m ol-1 .K-1) 1500 ^ A H 1500 -177900 +

1 (-10,73 - 8,36.10-3T)dT

1000 o -1 7 7 9 0 0 -10,73(1500 -1000) - 8

1n-3 (15002 - 1 0002)

-167 3 1 0 J -16 7 ,3 1 kJ

<^V

C âu 14: Biến thiên entropi của quá trình chuyển đẳng áp 1 mol nước đáLở 0oC thàn:h hơi nước ở 100oC là 154,54 J.mol-1.K-1. Cho nhiệt nóng chảy của nước đá là 6,009 kJ. kJ^ TD^ ^ Và nhiệt ] dung đẳng áp của nước lỏng là 75,31 J.mol-1.K-1. Tính nhiệt hóa hơi của nước của nưqớc lỏng.

H ướng dẫn giải vTT n 373K > H 2O (1c)

6009 ¡22,01 J.mol-1.K-1 273 373 7 3 * 23,5 J.mol-1 AS2 - 1 7531 dT -75,31 ln 3273 273

AS -

AS -

AHhh 373

^ AS - AS + AS2 + AS3 ^ 154,54 J.moll“1 * 40,668 kJ.mol_1 o và 1 atm. Cho biết nhiệt hóa hơi của nước lỏng C âu 15: Xét quá trình hóa hơi 1 mol nước lỏng ở 25oC là 40,668 kJ.mol-1, nhiệt dungTđẳnglảp của nước lỏng và hơi nước lần lượt là 75,31 J.mol-1.K-1 và 33,47 J.mol-1.K-1. ^ AHhh -

28 , 19

a) Tính AH, AS, AG của hệ trong quá trình trên. b) Dựa vào kết quả thu được ở câu a), hãy cho biết quá trình hóa hơi nước có thể tự diễn ra hay không? Vì sao?

H ướng dẫn giải >a hơi nước lỏng: H O 298K

^

>H 0O,373K

AH2n 373^ ^ H^ VXJ ^ 298K O_ (k) ASo H 2O (k) AS-, H 2W

AH, AS, AG a- Tính AH r của z quá trình: r A H -t *

c

“ " ‘ : H ÍO

ì

3 1dT - 75,31(373 - 298) - 5648,25 J.mol-1

ỉ 1??:33,47dT -- 33,47(298 - 373)-- -2510,25 J.mol -

1

373 AH - 5648,25 + 40668 - 2510,25 - 43806 Im o l“1 - 43,806 k lm o r 1 Tính AS của quá trình:

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cửa dè ắíờỉ/ êiểhỷ

7

Gỉá& mu: TkS. ÀS - í 75,31 dT - 75,31 ln — * 16,906 J.mol-1.K-1 1 J T 298 298 ÀS2 - 40668 * 109,029 J.mol-1.K-1 2 373 298 _ ÀS3 - 9 3 3,47 dT - 33,47 ln — * -7,5 1 4 J.mol-1.K-1 373

^

^ À S -1 6 ,9 0 6 +109,029 - 7,514 -118,421 Jmol.K-1

í

ầ

- Tính ÀG của quá trình: ^À G G -4 - 43806 3 8 0 6 -2 - 9298.118.421 8 .1 1 8 ,4 2 1 --88516.542 5 1 6 ,5 4 2 J.mol_1 J.mol~1 **8,5 8.516 1 6 kXmol“1 kJ.mol

1

1

1

b) ÀG > 0 nên quá trình hóa hơi nước lỏng ở 25 °C không tự xảy ra.

ơ

*

o

/

'&ữu cou (ủeờny tắànắ/cố/uyMonỷ cố cổấu/cắàu cửa dè ắíờỉ/ êiểhỷ

8