TÀI LIỆU GIÁO KHOA CHUYÊN HÓA HỌC THPT BÀI TẬP HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ VÔ CƠ - NGUYỄN DUY ÁI (TRÍCH ĐOẠN)

8/20/2019 TÀI LIỆU GIÁO KHOA CHUYÊN HÓA HỌC THPT BÀI TẬP HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ VÔ CƠ - NGUYỄN DUY ÁI (TRÍCH Đ…

http://slidepdf.com/reader/full/tai-lieu-giao-khoa-chuyen-hoa-hoc-thpt-bai-tap-hoa-hoc-dai 1/190

NGUYỄN DUY ÁI - ĐÀO HỮU VINH

TÀI LIỆU GIÁO KHOACHUYÊN HOÁ HOC

TRUNG HỌC PHỖ THÔNG

BRI TẬPHOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ VÔ cơ ■ ■

NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



*** ỈM M . 1443/152 -m Mã số : 8H909M3-CNHGD - 03





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



S o f t đ ầ

Cuốn 'Tài liệu giáo khoa clìuyên hoá học - Bài tập" gồm những bài tập và toán về Hoá đại cương - Vô cơ tròng các cuốn sách Tài liệu giáo khoa chuyên Hoa học - Hoá học 10 (tập 1 + 2) và sách Hoá học 11-12 (tập 2).

Sách gồm các chương sau :

Chương 1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Chương 2. LIÊN KẾT HOÁ HỌC

Ghi chú : Các bài tập về định luật tuần hoàn không đặt thành chương riêng mà xếp xen vào hai chương trên.

Chương 3. LÍ THUYẾT VỂ PHẦN ỨNG HOÁ HỌCChương 4. DUNG DỊCH - sự ĐIỆN LI

Ghi chú : Các bài tập về phản ứng ơxi hoá - khử được sắp xếp xen vào tất cả các chương nguyên tố

Chương 5. ĐIỆN PHÂNChương 6. NHÓM HALOGENChương 7. NHÓM OXI - Lưu HUỲNH.Chương 8. NHÓM NITƠ - PHOTPHOChương 9. NHÓM CACBON - SILICChương 10. ĐẠI CƯƠNG VỂ KIM LOẠIChương 11. CÁC KIM LOẠI KIỂM, KIỂM THỔ, NHÔMChương 12. CÁC NGUYÊN Tố CHUYEN t iế p





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



ả

Xhương 13. HOÁ HỌC VÀ NHỮNG VẤN ĐỂ KINH TẾ, * XÃ HỘI, MÔI TRƯỜNG

Các chương từ 1 - 9 gom những bài tập trong sách Hoá học 10 (tập 1 +2). Các chương từ 10 -13 gồm những bài tập trong sách Hoá học 1 1 - 1 2 (tập 2).

Nội dung mỗi chương gồm chủ yếu là các bài tập khó trong sách giáo khoa, ngoài ra còn thêm một sô' bài nhằm mở rộng và nâng cao thêm kiến thức thuộc chương ấy.

Các tác giả được phân công biên soạn như sau :- Ông NGUYÊN DUY ÁI biên soạn các chương 1, 2, 8, 9,

10, 11, 12, 13- Ông ĐÀO HỮU VINH biên soạn các chương 3, 4, 5, 6, 7.

Sách được biên soạn chủ yếu nhằm phục vụ giáo viên và học sinh các trường phổ thông chuyên hoá.

Sách củng có ích đối với giáo viên hoá học các trường phổ thông trung học, sinh viên ngành hoá các trường Cao đắng Sư phạm và Đại học Sư phạm.

Các tác giả chân thành cảm ơn những nhận xét của độc giả.

Hà Nội, ngày 29 tháng 5 năm 2003 Các tác giả





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



cấu tạo nguyên tử

§1. KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ.

1.1. Thuyết nguyên tử của Đantơn (Dalton) có 5 luận điểm chính như sau :1. Tất cả các chất đều được tạo thành từ những hạt cực kì nhỏ bé, không thể phân chia được, gọi là nguyên tử.2. Không thể tạo ra các nguyên tử mới cũng như không thể huỷ diệt các nguyên tử vốn sẵn có.3. Nguyên tử của cùng một nguyên tố hoá học thì giống nhau về mọi mặt.4. Nguyên tử của các nguyên tố khác nhau thì hoàn toàn khác

nhau.5. Các nguyên tố kết hợp với nhau theo tỉ lệ đơn giản để tạo thành phân tử.a) Dưới ánh sáng của lí thuyết cấu tạo nguyên tử và đồng vị, hãy xem xét mỗi luận điểm trên có gì đúng ? Có gì sai ?b) Mặc dầu có những hạn chế, nhưng tại sao thuyết nguyên tử của Đantơn lại có tác dụng thúc đẩy cho hoá học phát triển ?

1.2. Khi xác định điện tích của electron, nhà bác học Miliken (Millikan) đo được điện tích của mỗi giọt dầu nhiễm điện như sau:

ĐIỆN TÍCH CÁC HẠT

a) ll,215.10_19c

b) 12,811.10"19c

c) 14,419.10_19C

d) 12,815.10"19c

5





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



e) 14,423.10_i9C g) 24,037.10_I9C

h) 9,625.icr19c

i) 16,012.10_19GĐiện tích của mỗi giọt dầu phải là bội số nguyên của một điện

tích cơ bản nào đó (không nhỏ hơn 1.10~19C).a) Dựa vào các dữ kiện trên hãy xác định điện tích cơ bản đó và số điện tích cơ bản trong mỗi giọt dầu.b) Điện tích cơ bản nêu trẽn là điện tích của 1 electron. Hỏi điện tích của bao nhiêu electron thì bằng 96.500 c (hằng số Faraday) ?

1.3. Khi phóng chùm tia a qua một lớp nguyên tử vàng, Rơzơfo(Rutherford) và các cộng tác viên nhận thấy, cứ khoảng 108 hạt

(một trăm triệu hạt) thì có 1 hạt bị bật trở lại vì gặp phải hạt nhân nguyên tử vàng (xem phần thí nghiệm chứng tỏ sự tồn tại của hạt nhân nguyên tử - HH10 (chuyên hoá) tập 1, trang 39).a) Từ dữ kiện trên, hãy xác định một cách gần đúng đường kính của hạt nhân so với đường kính của nguyên tử.b) Từ kết quả trên hãy tính đường kính của nguyên tử vàng nếu đường kính của hạt nhân được phóng đại lên thành một quả bóng có đường kính6cm ?

1.4. Coi nguyên tử flo(*9 F) là một hình cầu có đường kính 10~10m và

hạt nhân cũng là một hình cầu có đường kính1 c r14 m .a) Số hiệu nguyên tử của flo là bao nhiêu ? Số khối là bao nhiêu ?b) Khối lượng của 1 nguyên tử flo tính theo gam là bao nhiêu ?c) Tỉ khối của hạt nhân nguyên tử flo ?d) Tính tỉ số thể tích của toàn nguyên tử flo so với thể tích của

hạt nhân nguyên tử ?1.5. a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của oxi biết rằng trong

tự nhiên, oxi tồn tại ở ba dạng đồng v ị :168°0 17

ểo 18f o

99,762% 0,038% 0,200%

6





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Trên thực tế, khối lượng hạt nhân có hơi nhỏ hơn tổng số k lượng của proton và nơtron tạo nên hạt nhân. Vì vậy khi xác địnỂỊ bằng thực nghiệm, khối lượng các đồng vị của oxi là như sau :

16q 17q 180

15,99491 đvC 16,9991 đvC 17,9991 đvC

- Tính khối lượng nguyên tử trung bình của oxi đựa vào các dữ kiện trên.

- Vì sao khối lượng hạt nhân lại hơi nhỏ hơn tổng số khối lượn của proton và nơtron tạo ra hạt nhân đó ?

1.6. a) Trước năm 1962, khối lượng nguyên tử của các nguyên tố được tính theo đơn vị oxi (1 đơn vị oxi bằng 1/16 khối Ịượng

của 1 nguyên tử oxi lấy theo hỗn hợp đồng vị). Hỏ i : Khối lượng nguyên tử của cađimi (Cd) bằng bao nhiêu đơn vị oxi nếu khối lượng nguyên tử của nó bằng 112,411 đơn vị cacbon (đvC). Cho biết khối lượng nguyên tử oxi bằng 15,9994 đvC.b) Định nghĩa đơn vị cacbon ?

Một đơn vị cacbon bằng bao nhiêu gam ?c) Một nguyên tử bạc nặng hơn một nguyên tử hiđro 107,021ần. Một nguyên tử hiđro nặng bằng 0,084 lần một nguyên tử cacbon -1 2.

Hỏi khối lượng của nguyên tử bạc theo đơn vị cacbon.

d) Trên các sách báo người ta thường dùng "đơn vị khối lượng nguyên tử" kí hiệu là amu (atomic muss unit), hay "đanton" kí hiệu là D.

Những thuật ngữ đó có ý nghĩa gì ?

1.7. a) Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35 X1CT10 m, có khối lượng nguyên tử là 65 amu.

1. Tính khối lượng riêng của kẽm kim loại biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử kẽm chỉ chiếm 70% thể tích.

7





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



/ l . Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm biết rằng bán kính hạt nhân được tính theo công thức :

r = l,2xlO -13A3cm

trong đó A là khối lượng nguyên tử (tính theo amu).

b) Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử urani - 238 và

nitơ -14 (^92 u và ^N ) biết rằng khối lượng của chúng lần lượt là 238,051 amu và 14,003 amu.c) Nhận xét về khối lựợng riêng của hạt nhân các nguyên tử kẽm, urani và nitơ ?

d) Hãy chứng tỏ rằng nếu lấy gần đúng khối lượng hạt nhân m bằng A (amu) thì khối lượng riêng của các hạt nhân nguyên tử là bằng nhau.

8. Trong tự nhiên, hiđro tồn tại dưới dạng hai đồng vị Ịh (99%)

và ]!H (1%) và clo tồn tại dưới dạng hai đồng vị Ỉ?C1(75%) và

17 C1 (25%).

a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của mỗi nguyên tố ?b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử HC1 khác nhau tạo nên từ hai đồng vị đó ?

Xếp các phân tử HC1 theo chiều giảm độ phổ biến của chúng và khối lượng phân tử gần đúng của mỗi loại.

9. Hiđro tự nhiên gồm hai đồng vị ]H và I H (đơteri).

a) Viết công thức của phân tử hiđro và khối lượng của mỗi loại phân tử.

b) 1 lít khí hiđro giầu đơteri (^H) cân nặng0 ,lg ở điều kiện tiẽu chuẩn. Tính thành phần đồng vị của khí đó.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



§2 . sự PHÓNG XẠ

1.10. a) Thế nào là tốc độ phân hủy (hay phân rã) phóng xạ ? Chu kì bán huỷ của các hạt nhân phóng xạ ?

b) Thế nào là phóng xạ kiểu a, kiểu Ị3 ? Lấy ví dụ. Kết quả của các quá trình phóng xạ đó ?

c) Họ phóng xạ actini bắt đầu từ urani - 235 (292Ư) và kết thúc

bằng chì -207 (282Pb) •

- Năm giai đoạn đầu xẩy ra lần lượt kiểu phóng xạ a, p, a, a và p.

Hãy xác định các đồng vị phóng xạ được sinh ra ở mỗi giai

đoạn bắt đầu từ urani - 235.- Sản phẩm của các giai đoạn tiếp theo lần lượt là :

21 9 p _ 215 p 21 Ịpi 21 Ịr>- 2 0 7 ^ 207piggRn-* 34 Po —> 8 2 ^ ^ 83^1-> 81 1 — 82^

Hãy xác định kiểu phóng xạ ở mỗi giai đoạn và viết phương trình phân huỷ phóng xạ tương ứng.

1.11. Nêu các hệ thức :a) Tính chu kì bán huỷ của các hạt nhân phóng xạ khi biết hằng số phóng xạ.

b) Tìm lượng chất phóng xạ (tính theo đơn vị khối lượng) còn lại sau thời gian t.c) Xác định niên đại của những di vật khảo cổ bằng các đồng vị phóng xạ.

1.12. Triti là đồng vị phóng xạ của hiđro, có chu kì bán huỷ là 12,3 nămJH —> _?e + jHe

Nếu ban đầu có l,5mg đồng vị đó thì sau 49,2 năm còn lại bao nhiêu miligam ?





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



r.13. Coban - 60 được dung trong y học để điều trị một số bệnh ung thư do nó có khả năng phát ra tia Yđể huỷ diệt các tế bào ung thư.Coban - 60 khi phân rã phát ra hạt p và tia y, có chu kì bán huỷ là 5,27 năm.

60 . ỘỌmí I 0 I 27Co -> 28^1 + -I e + oY

Nếu ban đầu có 3,42 mg Coban - 60 thì sau 30 năm còn lại bao nhiêu ?

1.14. lot - 131 phóng xạ được dùng' dưới dạng natri iođua để điều trị ung thư tuyến giáp trạng.Chất này phóng xạ (3 với chu kì bán huỷ là 8,05 ngày.

a) Viết phương trình phản ứng phân rã hạt nhân iot - 131.b) Nếu mẫu ban đầu chứa 1,0 microgam iot - 131 thì trong mỗi phút bao nhiêu hạt Ị3 được phóng ra ?

1.15. Một chất thải phóng xạ có chu kì bán huỷ là 200 năm được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất.Phải trong một thời gian là bao nhiêu để tốc độ phân rã giảm từ 6,50 X1012 nguyên tử/phút xuống còn 3,00 X1CT3 nguyên tử/phút.

1.16. Khi nghiên cứu một mảnh gỗ lấy từ một hang động của dãy Hy mã lạp sơn người ta thấy tốc độ phân rã (đối với mỗi gam cacbon) chỉ bằng 0,636 lần tốc độ phân rã của cacbon trong gỗ ngày nay.

Hãy xác định tuổi của miếng gỗ đó biết rằng cacbon - 14 phóng xạ [3 với chu kì bán huỷ là 5730 năm.(Lưu ý : Xem bài xác định niên đại của những di vật khảo cổ bằng cacbon -14. Hoá học 10, tài liệu giáo khoa chuyên hoá học, tập 2, trang 63).

1.17. Stronti - 90(33 Sr) là một đồng vị phóng xạ có chu kì bán huỷ

(t1/2) là 28 năm được sinh ra khi nổ bom nguyên tử.

10





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Đó là một đồng vị phóng xạ khá bền và nó có khuynh hướng tícn tụ vào tuỷ xương nên đặc biệt nguy hiểm cho người và súc vật.a) Đây là một đồng vị phóng xạ p, viết và cân bằng phương trình phản ứng phân huỷ phóng xạ, chỉ rõ sản phẩm của phản ứng.

b) Một mẫu38 Sr phóng ra 2000 phần tử ị3 trong một phút. Hỏicần phải bao nhiêu năm sự phóng xạ mới giảm xuống 125 hạt Ị3trong một phút.

§3. Vỏ NGUYÊN TỬ

1.18. ở tầng cao của khí quyển, ozon (O3) hấp thụ bức xạ tử ngoại của ánh sáng mặt trời gây ra phản ứng sau :

O3 — O2 o

a) Tính năng lượng của 1 photon có bước sóng 3400 Ả mà ozon hấp thụ để phân huỷ một phân tử.b) Tính hiệu ứng nhiệt (AH) của phản ứng trên.

1.19. Người ta dùng một lò vi sóng để đun nóng thức ăn. Bước sóng bức xạ là 12,0cm.Tính năng lượng của một photon do lò vi sóng phát ra ?

1.20 . Mắt thường chỉ nhìn thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 4000 Â (ánh sáng tím) đến 7000 Ả (ánh sáng đỏ).a) Tính tần số sóng của mỗi màu ?b) Tính năng lượng của 1 photon của mỗi màu nói trên.c) So sánh năng lượng của mỗi loại photon nói trên và nêu nhận xét về mối liên hệ giữa năng lượng bước sóng và tần số của các photon.

1.21. Hình dưới cho biết một sơ đồ đơn giản của quang phổ vạch của nguyên tử hiđro.

tím chàm xanh đỏ

11





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



a) Dọc trục ngang, người ta ghi đại lượng nào ? (bước sóng A., tần số Vhay năng lượng E) ?b) Đại lượng đó tăng hay giảm khi đi từ trái sang phải ?c) Trong vùng nhìn thấy của quang phổ nguyên tử hiđro, các electron nhảy từ mức năng lượng nào về mức năng lượng nào ?d) Vì sao đôi khi người ta ví quang phổ nguyên tử của một nguyên tố với "vân tay của một tội phạm" ?

1.22. Chỉ xét các mức sau đây vớiquang phổ nguyên tử hiđro _____________________ (hình bên).Quang phổ phát xạ của nguyên

tử hiđro bị kích thích là do sự chuyển dịch electron giữa các mức năng lượng.a) Nếu chỉ xét 4 mức năng lượng thì có thể có bao nhiêu vạch ?b) Photon có mức năng lượng cao nhất được phát ra là do sự nhảy của electron từ mức năng lượng n = ? về mức năng lượng n = ?c) Vạch có bước sóng dài nhất, có bước sóng ìigắn nhất ứng với sự nhảy từ mức n = ? đến mức n = ?

1.23. a) Tính năng lượng của electron trong nguyên tử hiđro ở trạng thái cơ bản (n =1), ở trạng tháin = 2, biết rằng năng lượng của electron ở trạng thái n được xác định bởi công thức :

n = 3 n = 2 n = 1

E„=R ( z 2 ^

VU2 J trong đó R là một hằng số và bằng -2,18 X10 18 J

z là điện tích hạt nhân1. Tính theo J/ nguyên tử 2. Tính theo kJ/ mol.Từ kết quả trên, hãy nhận xét xem electron ở trạng thái nào liên kết với hạt nhân chặt chẽ hơn (bền hơn) ?

'/oh

12





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Năng lượng ion hoá của nguyên tử hiđro là năng lượng thiết để tách electron ra khỏi 1 mol nguyên tử hiđro ở trạng thẳkhí để tạo thành 1 mol ion H+ ở trạng thái khí. Biết rằng :

H(k) H(k) + e ÀE

AE = Ecu6l - Eđầu = -2 ,1 8 X1( T1 8 V K. nc nđ )

Ecuô'i = năng lượng của electron ở trạng thái cuối ứng với nc =00

Eđầu = năng lượng của electron ở trạng thái đầu ứng với nđ = 1. Hãy tính năng lượng ion hoá của hiđro ? Nhận xét về dấu ?

1.24. Người ta dựa vào đâu để biết rằng trong nguyên tử các electron được phân bố theo từng lớp (hay từng mức năng lượng) ?

1.25. Cho các phân lớp (phân mức năng lượng) ứng với các số lượng tử sau :a) n = 3, ỉ = 2 c) n = 2, / = 0b) n = 5, / = 1 d) n = 4, / = 3Hãy gọi tên, xác định số lượng tử từ và số obitan của mỗi phân lớp trên.

1.26. Tìm phân lớp nào sau đây không đúng ? Số lượng tử nào sai ?n ỉ ĨYlị Tên

a) 1 0 0 lpb) 4 3 +1 4dc) 3 1 -2 3p

a) Cấu hình electron nào sauỉs2 ; ls22p1 ; ls3 ; ls2 2s22p4

b) Cấu hình electron nào sau đây vi phạm quy tắc Hun ? ls2 ; ls22s22px 2py2pz ; ls22s22px 2pị ; Is22s22px2p2 ,

Is22s22px2p ị2p2 .

13





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



.28. a) Viết các số lượng tử đối với electron thứ ba và thứ tám khi thêm vào nguyên tử flo.b) Dựa vào bảng tuần hoàn, gọi tên nguyên tố có cấu hìnhelectron là ls22s22p4. Viết các số lượng tử đối với electron thứ

sáu của nguyên tử đó.1.29. Viết cấu hình electron đầy đủ :

- Cấu hình electron rút gọn.

- Giản đồ obitan đối với các electron hoá trị.

- Số electron bên trong các electron hoá trị đối với các nguyên tố sau.

a) Kali (K ; z = 19)b) Molipđen (Mo ; z = 42)c) Chì (Pb ; z = 82).

1.30. Câu hỏi trên đối với các nguyên tốa) N i ; b) Sr ; c) Po.

1.31. Vẽ sơ đồ obitan đối với các electron hoá trị và viết công thức,

xác định số nhóm, số chu kì của các nguyên tố ứng với cấu hình electron rút gọn sau :

a) [Ne] 3s23p5;

b) [ArJ 4s23d104p3;

c) [He] 2s22p4

d) [Ne] 3s23p3

1.32. Viết cấu hình electron thu gọn và xác định số nhóm của các nguyên tố ứng với sơ đồ obitan của các electron hoá trị sau :

a)

b)

T ị4s

ũ "

t ị u t ị u t ị3d

t t

t4p

5s" 4d

14





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3. Không chính xác : Một nguyên tố có thể có nhiều đồng vị.4. Không chính xác : Các chất đồng lượng có điện tích hạt nhân khác nhau nhưng số khối bằng nhau.Ví dụ: 239 Ư phóng xạ p . 239N p .._ phónS xạP > 2 3 9 ^

5. Có những chất phù hợp với luận điểm 5 : Đó là những chất có thành phần không đổi (gọi là các đantônit), nhưng cũng có những chất không phù hợp : Đó là các bectôlit.b) Bởi vl dựa vào thuyết nguyên tử của Đantơn có thể giải thích được định luật bảo toàn khối lượng, định luật thành phần không đổi, định luật tỉ lệ bội...

, x —19a) - Điện tích cơ bản băng 1,6 X 10 G

- Kết quả các lần đo :a) 7,00 e) 9,01b) 8,00 g) 15,02c) 9,01 h) 6,01d) 8,00 i) 10,00.

Vì kết quả thực nghiệm không thể tuyệt đối chính xác được nêu

chỉ lấy tròn các số nguyên 7,8, 9, 8, 9, 15,6, 10.b) Hằng số Faraday= 96.500C hay 9,65X 104c

, —29Điện tích của 1 electron= 1,6 X 10 C/electron 96.500C là điện tích của N electron.

96.500C 9,65x 104CN = -------—— ---- ■•=-------- - - ------------1,6x10“19C l,6 xl(T19C/electron

N = 6,03X 1023 electron.1 —19(Điện tích chính xác của electron là e= 1,60219X 10 culông

Hằng số Faraday F = 96.487 culông.

N là số Avôgađro N = 6,022X 1023)





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



1.3. a) Theo các dữ kiện thực nghiệm thì hạt nhân có tiết diện hình^

tròn bằng khoảng — tiết diên của nguyên tử.108

Vì đường kính tỉ lệ với căn bậc hai của diện tích hình tròn nên; • ■■■ ' 1

hat nhân có đường kính khoang —— đường kính nguyên tử.

b) Đường kính của nguyên tử vàng :6 X 104 cm = 600m.

1.4. a)z = 9 A =19b) • Khối lượng của 1 mol nguyên tử flo !|-F bằng 19g.

Khối lượng của 1 nguyên tử flo *9? bằng :

3,16 X10-23 g / nguyên tử 6,02x io23 nguyên tử

• Hoặc tínbtheo đơn vị cacbon (đvC).

1 đvC = 1,66 X 1027 kg

Ta có : lặỉl^C X = 3,16x1 o-26 kg / nguyên tử ,

—23 7hay 3,16 X 10 g/nguyên tử.c) Tỉ khối của hạt nhân nguyên tử flo :

mp_ V

m là khối lượng của hạt nhân. Khối lượng nguyên tử cũng coi như khối lượng hạt nhân.V là thể tích hạt nhân.

m = 3,16X 10“ 26 (kg)4 - 3

v = — 7ir (m )3

17





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Q

* _ _ '3 ,16xl0 -26 _ ;„ i6l., „ 3p = "------- — ------ r-=10 kg/m A í 1 ,

Í J Ỉ 10- »3 u

13 3 •> X •>

hay = 10 g/cm (1 con sô không lồ ! Khó tưởng tượng nối)4

" r 3 . , ( I 0 “ iuỵ'Lrvnguyên tử

3o^-hạtnhân n0- 14 ì3 n

d) -T— -----------= — T7TT =10 -

3

Thể tích hạt nhân nhỏ hơn thể tích nguyên tử 1012 lần.

1.5. a) Khối lượng nguyên tử trung bình của oxi là :

16x99,762 17x0,038 18x0,200 ^ ^ — — -----+ ------ — ----- +------ — -----= 16,00246đvC100 100 100

u 15,99491x99,762 16,99914x0,038 17,99916x0,200b ) -------------- --------------1-------------:— --------------1-------- -------- ——— ■—

100 100 100= 15,9993 đvC

Khối lượng của một nguyên tử đựợc coi là bằng tổng khối lượng

của các hạt proton và nơtron tạo thành hạt nhân nguyên tử đó.Người ta thường lấy khối lượng của prơtòn xấp xỉ bằng khối lượng của nơtron và khối lượng của mỗi hạt đều xấp xỉ bằng một đơn vị cacbon.

Khối lượng chính xác của proton mp = 1,0073 đvC.

Khối lượng chính xác của nơtron mn = 1,0087 đvC.

Tuy nhiên khi các proton và nơtron kết hựp với nhau để tạo thành hạt nhân nguyên tử thì sẽ toả ra một năng lượng khổng lồ và có sựhao hụt khối lượng tương ứng.Chẳng hạn khi6 proton kết hợp với6 nơtron để tạo thành hạt nhân nguyên tử cacbon -12 (ộ2 C) thì có sự hao hụt khối lượng là :

18





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Khối lượng của6 proton = 6,044 đvC Khối lượng của6 nơtron = 6,052 đvC

Tổng khối lượng = 12,096 đvC7 12Khối lượng của một nguyên tử cacbon -12 ( C) chính xác

bằng 12,000 đvC.Sự hao hụt khối lượng là :

Àm = 12,096 - 12,000 = 0,096 đvC/1 nguyên tử 12c12 -2hay Am = 0,096 g/mol c hay 9,6 X 10 g/mol và năng lượng

toả ra tương ứng là :2 - 8AE = Amc c là tốc độ ánh sáng - 3x 10 m /s

AE = (9,6 X 10"5 kg/mol) (3 X 108 m/s)2

= 8,64 X 1012 J/mol = 8,64 X 109 kJ/mol.

hay 2,07 X 109 kcal/mol (cỡ 2 tỉ kcal/mol)

1.6. a) Khối lượng nguyện tử cađimi bằng n lần khối lượng nguyên tử oxi

112,4110 ÌÌVQ n ~ 15,9994

Theo định nghĩa thì khối lượng của một nguyên tử oxi bằng 16 đơn vị oxi.Vậy khối lượng nguyên tử cađimi tính theo đơn vị oxi bằng

mCd = n X 16 đơn vị oxi tức là bằng

112 4110mrd = X16 đvO = 112,415 đvO15,9994

Trong các phép tính toán hoá học thông thường, việc biểu diễn khối lượng nguyên tử của một nguyên tố theo đơn vị cacbon hay đơn vị oxi khác nhau không đáng kế.

19





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



If o

b) Đơn vị cacbon là đơn vị khối lượng tương đối, bằng — khối

lượng của một nguyên tử cacbon - 12 (viết tắt là đvC)- Khối lượng của 1 đơn vị cacbon (tính theo gam) bằng :

1 đvC = 1 12,00g ,m-24^ , r = 1,6 6x 10 g12 6,0 2x 10

c) Theo định nghĩa, khối lượng của một nguyên tử cacbon - 12 bằng 12 đơn vị cacbon. Vậy khối lượng của một nguyên tử hiđro tính theo đơn vị cacbon là :

0,084 X 12 đv.c= 1,008 đvCKhối lượng nguyên tử của bạc tính theo đơn vị cacbon là :

107,02X 1,008 đv.c= 107,88 đvC.d) Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu), đôi khi còn viết tắt là u

và đanton (D) là đơn vị khối lượng tương đối vằ bằng — khối, 12lượng của một nguyên tử cacbon - 12 ( C).

Như vậy lamu = 1D = lđvC, có thể dùng đơn vị nào cung được.

1.7. a) 1) Khối lượng riêng của nguyên tử kẽm là khối lượng củalcm3 nguyên tử kếm

mp V

m và V là khối lượng và thể tích của một nguyên tử kẽm tính theo gam và cm3.

—24m = 65amu X 1,66 X 10 g/amu

v = - 7tr3 = — X3,14X(1,35X1cr8 cm)3 3 3

65xl ,66x l0"24g ^ 3Vậy p = ——-----------------------------------------— - — --------= 10 g/cm-x3,14(1,35x10"8)3 cm3

20





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Nếu các nguyên tử kẽm được xếp khít vào nhau không có chôS' , 3

trống nào thì khối lượng riêng của nó sẽ là10 g/cm như kết quả phép tính trên.Tuy nhiên trong tinh thể kim loại, các nguyên tử kẽm chỉ chiếm 70% thể tích, phần còn lại là rỗng, nên khối lượng riêng của

kẽm kim loại là 7 g/cm . -2. Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm :

mp ~ v

m là khối lượng hạt nhân., 3

V là thế tích hạt nhân tính theo cm .

V = -TO3 = -Jt[(l,2 X10"13)A1/3cm]33 3

m __ 3p = — ---------— - ——— amu/cm hayI t t x í U x lO - 13) ^3 -

_ 6 5 x l , 6 6 x 10~2 4 (g ) , 2 , 2 9 4 3 x l 0 l4 g / c m 3

- X 3 , 1 4 X (1, 2 X 1 0 - 1 3 ) 3 X 6 5 ( c m 3 )

b) Cũng làm các phép tính tương tự trên ta được :

- Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử 292Urani :

m ■= 238,051 amu hay m = 238,051 X 1,66X 10 24g

A = 238

p = 2,2945 X 1014 g/cm3

• - Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử*7 N là

p = 2,2945 X 1014 g/cm3.

21





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



c) Nhận xét : Khối lượng riêng của các hạt nhân nguyên tử của 30 Zn, 292ư, đều xấp xỉ bằng nhau.

d) Qua các phép tính toán trên ta thấy khối lượng riêng p của các hạt nhán bằng

- m x l ' 6 6 x 10 " 24 = 2,294 0xl014mịĩĩ(l,2xl0~13)3A A3

Nếu lấy gần đúng khối lựợng hạt nhân m (đo theo đơn vị khối lượng nguyên tử amu) bằng khối lượng nguyên tử A (amu) thì trong biểu thức trên m = A và

p = hằng số = 2,2940 X 1014 g/cm3.

1.8. a) Khối lượng nguyên tử trung bình của hiđro :lamux99 2amuxl — 4- —_ — = Olamu.

100 100

Khối lượng nguyên tử trung bình của clo :35amux75 37amux25'----- -7--------+ ----- — ----- = 35,54amu

100 100

b) Có thể tạo nên 4 loại phân tử HC1 khác nhau tạo nên từ hai đồng vị đó xếp theo chiều độ phổ biến giảm dần :

Vh35c i ih 37c i 2h 35c i 2h 37C1.

1.9. a) Hiđro tự nhiệrì gồm hai đồng vị Ị H và Ị H , như vậy có các phân tử hiđro sau :

IttItt 1t t 2tt 2t t 2tt ĩ r L ị i l , Ị r i Ị r l , i J t l f r l

Khối lượng phân tử 2amu 3amu 4amu

b) Ở điều kiện tiêu chuẩn, khối lượng trung bình của lmol phân tử khí hiđro giầu đơteri là :

0,10 g// X22,4ỉ/moì = 2,24 g/molDo đó khối lượng trung bình củá 1 mol nguyên tử hiđro là 1,12 g/mol.

2 2





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



GọiX là số phần trăm của đồng vị đơteri và (100 - x) là số phầÌ? trăm của đồng vị hiđro

2x | 1(100- X ) 1 1 2

100 100Từ đó X = 12%, (100- X) = 88%Trong khí hiđro, thành phần đơteri là 12%, thành phần hiđro là88%.

§2. Sự PHÓNG XẠ

1.10. a)Tốc độ phân huy (hay phân rã) phóng xạ là số nguyên tử bị phân huỷ trong một đơn vị thời gian. s

- Chu kì bán huỷ của những hạt nhân phóng xạ là thời gian để phân huỷ được một nửa số nguyên tử ban đầu (hay một nửa lượng ban đầu).

b) Phóng xạ kiểu a là quá trình phóng xạ xảy ra khi hạt nhân nguyên tữ phóng ra hạt nhân heli2 He2+ ; Khi đó phần còn lại■cổ.số khối giảm đi 4 đơn vị và có số hiệu nguyên tử giảm đi2 đơn vị.

Ví dụ : 2l |R a — -> 2||R u + ịì ỉe

Phóng xạ kiểu p là quá trình phóng xạ xảy ra khi hạt nhân nguyên tử phóng ra bạt electron ; Khi đó số khối của hạt nhân vẫn không đổi nhưng số hiệu nguyên tử tăng lên1 đơn vị

Vi dụ : § N i------->§Cu + _°e

235Ư .. ->!L-> 23'Th+He

23,l h ^ ì L ^ 2 3 ỊP a+ Jỉe

2ị \P a — — ■> 21 |a c +2H e

23





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



' V * '

ipii8SIS 227 A„ gọAc223 Fr 87 r r -

■ ^ U 2|?Fr+ỈHe->p

223Ra

V 2 2 3 t > „ , o

* 88Ka+ -le

?$ R n + 2 H e

219i?n 86 K n

215Pn 84Fo •

2 $ P o . + ^ H e

- ^ - ^ P b + ^ H e

211pu. “■ V 211t>-,. og2rb —— > 83DI + _ie

211 T>:83bl

207 rp, 81 11

V 207 -n , 4 t T~ 81*1+2He

. zU/rju .

> 82™°+ - l e

1.11. - Hệ thức tính chu kì bán huỷ(t ị /2) của các hạt nhân phóng xạ theo hằng số phóng xạ (k) :

t l / 2 -0,693

( 1 )

- Xác định lượng chất phóng xạ (tính theo đơn vị khối lượng) còn lại sau thời gian t theo hệ thức :

lgkt

2,303(2) k là hằng số phóng xạ.

A0 : Là lượng chất phóng xạ có mặt ban đầu.

A : Là lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm t.

- Nếu N0 là tốc độ phóng xạ ban đầu (tức là số nguyên tử bị phân huỷ trong một đơn vị thời gian ở thời điểm ban đầu)

N : Là tốc độ phóng xạ ở thời điểm t.Ta có hệ thức :

ktlg 2,303

(2a)

24





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



- Dựa vào hệ thức (2a), có thể xác định niên đại của những đi vật khảo cổ bằng các chất phóng xạ :

112Trước hết, ta tìm số chu kì bán hụỷ trong thời gian 49,2 năm. Vì chu kì bán huỷ của triti là 12,3 năm, vậy số chu kì bán huỷ là :

49 2■ = 4,00 chu kì bán huỷ12,3

Điều đó có nghĩa là lượng triti ban đầu là l,5mg, sau 4 chu kì

bán huỷ còn lại — lượng ban đầu :

1.13. Ta biết rằng chu kì bán huỷ t1/2 liên hệ với hằng số phóng xạ k bởi hệ thức :

1,5X'— X — X — X —= l,5x 2 2 2 2

0,693

ù 0,693 0,693Vây: k = — -----

- = .

- - . —-— = 0,131/nămti/2 5,27nămt ị 5,27năm= 0,131/ năm

Hay: Ôîo1’71 =51A .. .

A0 là lừợng 60Co ban đầu.

A là lượng sau 30 năm.Vì A0 = 3,42mg

Nên A = ■ = ?’42mg = ồ,.067mg$51 51 2/

=ồ,.067mg g c o .

25





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



^ ;ơ, • *ok

1.14. a) 'IJl ------>-°p+ MXe

b) Dựa vào biểu thức : tj/2 = 0,693

^ x 0,693 0,693 iftAO, (. , .Ta có k= - - -■ -0 ,0 8 6 /ngàyt]/2 8,05ngày

Chuyển sang phút:

60phút= 5,98 xl0- 5 /phút

TỐC độ phân huỷ (N) tức là số nguyên tử bị phân huỷ trong một

đơn vị thời gian được xác định bởi hệ thức :N = kA trong đó k là hằngsốphóng xạ

A là số nguyên tử có mặt,

Vì có 1,0 microgam I - 131 tức là 1,0X 10 6g nên số mol I - 131 l ,0 x l0"6gcó mặt là------------- — ứng VỚI số nguyên tứ có mặt la :

131g

.-6A - — - — X6,02 X1023 =4,6 X1015 nguyên tử. 131 6 J

Từ đó ta có số nguyên tử bị phân rã trong một phút là :

N = kA = 5,98xl0_5^

V phút(4,6 X1015 nguyên tử)

>11N = 2,8X 10 nguyên tử/phút.

Hay nói khác đi, trong mỗi phút có 2,8X 1011hạt p được phóng ra.

1.15. Tốc độ phân rã ban đầu là Nơ = 6,50X r o12 nguyên tử/phút, sau3

một thời gian t, tốc độ phân rã giảm xuống còn N =s 3,00X 10 nguyên tử/phút.

26





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Muốn tìm thời gian t, trước hết ta cần xác định hằng số phóng xạ k từ chu kì bán huỷ.

k = 06 93 = 0,693 = 000347/năm l ị 200năm

Ta biết rằng : 2,303 lg -— = -kt Nn

Vậy : 2,3031g

t =

3,00x10~3>

^6,50xl012 J ~

-35,312 = -

-35,312

0,00347năm )

f 0,00347^năm

-(0,00347)/năm4t = 1,02X 10 năm.

Hay 10.200 năm.

1.16 , 14c --------> ‘ N + 4 e

Tìm hằng số phóng xạ k từ chu kì bán huỷ của cacbon - 14, 0,693 Ọ,693 , „ , in- i4 ,_s„k = — = — ' — =1,21x 10 /năm

tj/2 5730 nămTốc độ phân rã của cacbon - 14 trong mẫu gỗ tìm thấy trong hang (N) nay giảm xuống chỉ bằng 0,636 lần tốc độ phân rã củacacbon - 14 lúc ban đầu (N0) :

N = 0,636No Thay vào phương trình phân rã, ta có :

'N ,2,3031g

2,3031g

= kt

Nọ 0,636No

N l,21xl0~4>ị năm

27





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Giản, ước N0 và giải phương trình đối với t

2,3031g 1/

1,0,636 í

4 A

0,452 = 1,21x10'

1,21x10 V năm )

\

tnăm

t = 3,74X 103 năm hay 3740 năm.

1.17. Tốc độ phân rã ban đầu là N0 = 2000 nguyên tử/phút, sau một thời gian t, tốc độ phân rã giảm xuống còn N = 125 nguyên tử/phút. Muốn tìm thời gian t, trước hết cần xác định hằng số phóng xạ từ chu kì bán huỷ :

1, _ 0,693 0,693 ok = ---- — = — = 2,475x10 /nămtịỊ 28 năm

Vì

Nên

2,3031g

1

NọN

= kt

( Nt = —x2,303lgk u

2,303 lgt =

2000

1250,02475 /năm - 112năm.

§3. v ỏ NGUYÊN TỬ

1.18. a) Năng lượng của photon ứng với bước sóng 3400Ả mà ozon hấp thụ để plịân huỷ1 phân tử ozon :

Oa — O') + o + hv h là hằng số Plăng.V là tần sốdao động.

cV = —

X

28





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



E = hv = — X.

Hằng số Plăng h = 6,63 X 10 34 J.S.Tốc độ ánh sáng c = 3,00 X 108 m/s.

Bước sóng X = 3400Ả = 3400 X 10 8 cm = 34 X 10 8 m. E /ph ^ 3 ^ Q - > )W X ) x l O * m /s ) ■ 10- | 9j

34x10 m

Như vậy, năng lượng eủa 1 photon ở đây là 5,85 X 10 19 J/photon.

b) Muốn phân huỷ 1 mol 0 3, các phân tử ozon cần hấp thụ 1 moi photon nói trên.

E/mol = (6,022 X 1023 photon)(5,85 X 10 19 J/photon)= 3,52 X 105 J/mol = 352 kJ/mol.

Như vậy 03 -> 02 + o AH = 352 kJ/mol.1.19. Năng lượng của1 photon do lò vi sóng phát ra ứng với bức xạ

cổ bựớc sóng X = 12,0 cm là :

c _ , hc _ (6 ,63 x l0 ‘ 34J.s)(3,00xl08m/s) _ ,. , -24,£, = nv = — =---------------- —— ---------- — — = 1,00 X 1U J

k 12,0 x 10 mon /X ' ' >• X c 3 ,00xl08m /s _ , ~ 1.20. a) (Ánh sáng tím) V= —= —— —- *— = 7,50x10 /s ,

^ 4,00x10" m

/Á_u c 3 ,00 xl08m /s(Anh sáng đỏ) V= —= — — ——-— = 4,28x10 /s7,00x10 m

b) (Ánh sáng tím) E = hv = (6,63) X 10 34J.s)(7,50 X 10I4/s)

= 4,97 X 10~19J

(Ánh sáng đỏ) E = hv = (6,63 X 10 34J.s)(4,28 X 1014/s)

■■=2,83X 10'I9J

29





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





b) Trong mỗi dãy, hiệu giữa 2 mức năng lượng càng lớn, năng lượng photon phát ra càng cao.Trong trường hợp ta xét photon có mức năng lượng cao nhất được phát ra là do sự nhảy của electron từ mức năng lượng n = 4 về mức năng lượng n =1. (vùng tử ngoại)

hcc) VI E = — nên vạch có bước sóng ngăn nhất (có năng lượng Ằ

cao nhất) ứng với sự nhảy từ mức n = 4 về mức n = 1.Vạch có bước sóng dài nhất (có năng lượng thấp nhất) ứng với sự nhảy từ mức n = 4 về mức n = 3. (vùng hồng ngoặi)

1.23. a) En = R í I z 2 _2 vn y

Đối với nguyên tử hiđroz =1.

• Ở trạng thái cơ bản n = 1.1. Đối với một nguyên tử hiđro :

Eị =-2 ,18x 10-18J = -2,18x10 18 J/nguyên tử

, ' 232. Đối với một mol nguyên tử hiđro (tức là 6,02X 10 nguyên tử):

Ej = -2,18 X 10 '18J X6,02 X 1023 = -1312.000 J/mõl

hay Eị =-1312,00 kJ/mol.

• Ở trạng thái n = 2Cũng làm tính tương tự như trên ta có :

ĩ. E2 = -5,45 X 10 19 J/nguyên tử

2. E2 = -328,19 kJ/mol

• Người ta quy ước E = 0 khi electron ở xa hạt nhân một khoảng cách vô cùng lớn (n = oo), vì vậy E có giá trị âm (E < ó) đối với bất kì giá trị n nào nhỏ hơn.

31





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Theo đổ thì Eị có giá trị âm hơn E2 hay nói khác đi electron ở trạng thái cơ bản (n =1) có mức năng lượng thấp hơn ở mức n =2.Từ đó có thể kết luận rằng electron càng ở xa hạt nhâri càng kém bền hơn.

b) Tính năng lượng ion hoá của hiđroNăng lượng ion hoá thường được kí hiệu là I. Ở đây I = ÀE.

Năng lượng ion hoá (I = AE) có dấu dương vì năng lượngđược hấp thụ để tách electron ra khỏi nguyên tử.

1.24. - Dựa vào năng lượng ion hoá.Các electron thuộc cùng một lớp liên kết với hạt nhân chặt chẽ gần như nhau nên năng lượng ion hoá của chúng (năng lượng cần thiết để tách electron ra khỏi nguyên tử) xấp xỉ bằng nhau.Ngược lại, năng lượng ion hoá của những electron thuộc các lớp khác nhau thay đổi một cách đột ngột.- Dựa vào sự phân bố các vạch quang phổ nguyên tử của các nguyên tố.Trong quang phổ nguyên tử hình thành những dãy vạch. Chẳng hạn trong quang phổ nguyên tử hiđro, tất cả Gác electron từ các mức bên ngoài nhảy về mức n =1 thì hình thành dãy tử ngoại; Nhảy về mức n = 2 thì hình thành dãy nhìn thẩy...

I = AE = Ecuối- E đầu = -2 ,1 8 x K) 10J'cuối r 18jf _ L _ ± ìUc

nc = °°-> 2 =0ʹ

nđ - 1 “T -1 l2AE = -2,18X 10“ 18J (0 - 1 ) = 2,18X Ì 0 _18J

Theo định nghĩa về năng lượng ion hoá th ì:

1000J

32





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



1.25. n / Tên phân lớp Các giá trị ĨĨÌỊ C.Óthể có Số obitan

a) 3 2 3d — 2 , — 1, 0 , +1, +2 5b> 5 1 5p - 1, 0 ,+1 3c) 2 0 2s 0 1

d) 4 ' 3 4f —3, —2, —1, 0, +1, +2, +3 71.26. a) Phân lớp với n = 1 chỉ có thể có / = 0, chứ không thể có giá

trị / = 1. Cách gọi duy nhất là ls.b) Phân lớp với / = 3 là phân lớp f chứ không phải phân lớp d. Tên của phân lớp đó là 4f.

c) Phân lớp với / = 1 chỉ có thể có các giá trị -1, 0,+1 mà không có giá trị -2.

Lưu ý : l bao giờ cũng nhỏ hơn n và m/ bao giờ cũng > - / và < +/.

1.27. a) Cấu hình ls3,2pị vi phạm nguyên lí Pauli vì mỗi obitan chỉ chứa tối đa2 electron với spin ngược dấu.

2 2 2b) Cấu hình ls 2s 2px vi phạm quy tắc Hun.

Đúng ra phải là Is2 2s2 2px 2py hay ls2 2s2 2px 2pị.

1.28. a) Dựa vào sơ đồ mức năng lượng của các obitan, ta xét electron thứ ba và thứ tám và ghi số thứ tự của lớp (mức năng lượng n), phân lớp (phân mức năng lượng /) obitan (m,) và chiều của spin.

- Electron thứ ba thuộc obitan 2s, chiều của spin là +—

n = 2 , / =0 , m, =0 , s = +— 2

- Electron thứ tám nằm ở obitan 2p,1X1/ = —1 và có spin là .

n = 2, / = 1, IĨ1/ = - 1 , s = - —

33





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





c) Đối với chì (Pb, z = 82)

- Cấu hình electron :, 2 « 2 ,, 6 2 Q 6 , 2 ~ ,10 „ 6 c 2 , ,10 c 6 2 . - 14 c , 10 , 2ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p6s 4f 5d 6p

- Cấu hình electron rút gọn : [Xe]6s2 4f 14 5c!10 6p2.

- Sơ đồ obitan đối với các electron hoá trị :

t ị t T

6s 6p- Chì là nguyên tố thuộc nhóm IVA, chu kì 6 nên số electron bên trong là :

54 (trong Xe) + 14 (trong dãy 4f) + 10 (trong dãy 5d) = 78

1.30. a) Đối với Ni (Z = 28)2 0 2 ~ 6 . 2 . 6 , 2^,8- ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d

- [Ar] 4s2 3d8

t ị T ị n t ị t T

4s 3d

- Ni có 18 electron bên trongb) Đối với Sr (Z = 38) , 2 ~ 2 ~ ố o2 0 6 , 2 Q,10 A 6 - 2- ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s

- [Kr] 5s2

4p

n

5p5s 4d- Sr có 36 electron bẽntrongc) Đổĩ với Po (Z = 84)

- Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4dlw 5pu6s 4fI’T5dlw6p10 , 14 ^ Ỉ 0

35





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'<0,

rv w 2 aAA c ,10 /;_4- [Xe]6s 4f 5d 6p

Tị Tị T r6s

Po CÓ 78 electron ben trong. 1.31. a)

6p

T ị T ị t ị t

t ị- Clo, nhóm VIIA, chu ki 3

b) t ị u u t ị t ị t t t- As, nhóm VA, chu ki 4c) o , nhóm VIA, chu ki 2

d) p, nhóm VA, chu ki 3.1.32. a) [Ar] 4s2 3d10 4P1 nguyên tố Ga nhóm IIIA chu kì 4b) [Kr] 5s2 4d2 nguyên tố Zr nhóm IVB chu kì 5'

1.33. Cấu hình electron của nguyên tử SiS i: ls2 2s2 2p6 3s2 3p2 hay [Ne] 3s2 3p2.

Electron

Obitan ls 2s 2p 3s 3p 3p 3pCác số lượng tử đối với mỗi electron có thể chấp nhận :

’sElectron n / m,

1,2 1 0 0

3,4 2 0 0

5 - 1 0 r 2 1 +1

•< 2 1 0

2 1 -1

1±.

4

± i24+-

1

36





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





Chương 2

Liên kết hoá học

§1. LIÊN KẾT ION

2.1. Mô tả sự dịch chuyển electron từ nguyên tử liti sang nguyên tử flo để tạo thành hợp chất litiflorua theo ba cách :a) Theo cấu hình electron.b) Theo sơ đồ obitan (các ô lượng tử)e) Theo kí hiệu Liuyt.

2.2. Mô tả sự tạo thành ion Na+ và o 2- từ các nguyên tử theo sơ đồ obitan và kí hiệu Liuyt.Xác định công thức của hợp chất ?

2.3. Mô tả kiểu liên kết trong các hợp chất CaO, CaCl2, Ca(OH)2,

NaC103, Na2S03.2.4. a) Năng lượng tạo thành mạng lưới ion (gọi tắt là năng lượng

mạng lưới, kí hiệu AHmị) là gì ?

- Năng lượng phân li mạng lưới ion là gì ?

- Quan hệ giữa hai đại lượng trên ?

b) Những yếu tố nào ảnh hưởng đến AHml ?

c) AHml ảnh hưởng đến những tính chất nào của các tinh thể ion ?

2.5. Dự đoán xem hợp chất nào sau đây có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, hoà tan trong nước nhiều hơn ? Vì sao ?a) NaCl hay RbCl; b) CsCl hay NaCl;

38





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



c) Nal hay LiF ; d) Csl hay CsBr.

2.6. Dự đoán xem nhiệt độ nóng chảy của chất nào sau đây cao hơn :

a) MgO và BaO ; b) NaCl và MgCl2

§2. LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ

2.7. Viết công thức electron (theo sơ đồ Liuyt) của các phân tử và ion sau :

a) Amoniac NH3 ; c) lon hipoclorit o c r ;

b) Fomaldehit H2CO ; d) lon nitroni NOỊ

- Dựa vào quy tắc nào để viết những công thức đó ?

2.8. Viết công thức của các phân tử và ion sau theo sơ đồ L iu yt:

a) CO ; b) NO+ ; c) HCN ; d) H2S ; e) SOị~

2.9. Xét liên kết cacbon - oxi trong íomalđehit H2CO và trong cacbon monoxit co.

- Trong phân tử nào liên kết cacbon - oxisắn hơn ?- Trong phân tử nào liên kết cacbon - oxi bén hơn ? Vì sao ?

2.Ĩ0 í So sánh liên kết nitơ - nitơ trong hidrazin H2NNH2 và trong khí

cười N20 .

- Trong phân tử nào liên kết nitơ - nitơ ngắn hơn ?

- Trong phân tử nào liên kết nitơ - nitơ bền hơn ? Vì sao ?

2.11. a) So sánh liên kết ơ và liên kết 7Ĩ.b) Tại sao năng lượng liên kết đôic = c (614 kJ/mol) khôngiớn gấp đôi năng lượng liên kết đơn c - c (347 kJ/mol) và tại sao năng lượng liên kết ba c = c lại không lớn gấp ba ?





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.12. Dựa vào công thức Liuyt và năng lượng liên kết^, hãy :a) Tính nhiệt của phản ứng đốt cháy metan (CH4) ?b) Tính nhiệt của phản ứng clo hoá metan tạo thành CHCI ?

2.13. Dựa vào năng lượng liên kết, hãy tính nhiệt của các phản ứng sau :

a) N (k) + 3H (k) -> NH (k)b) C2H4 (k) + HBr (k) -> G2H5Br (k)

2.14. Bằng cách dùng một luồng photon với bước sóng xác định, các nhà hoá học có thể phân li khí hiđro iođua (HI) thành các nguyên tử. Khi HI bị phân li, các nguyên tử H chuyển động nhanh hơn còn các nguyên tử I tương đối nặng nên chuyển động chậm hơn.a) Hỏi bước sóng dài nhất là bao nhiêu (tính theo nm) để có thể phân li được một phân tử HI ?b) Nếu dùng một photon có bước sóng là 254 nm thì năng lượng dư (tính theo J) là bao nhiêu so với năng lượng cần thiết để phân li ?c) Nếu nguyên tử H nhận toàn bộ năng lượng dư đó như là động năng thì tốc độ của nó là bao nhiêu (theo m/s).Cho b iế t: - Năng lượng phân li H - I là 295 kJ/mol.

- Khối lượng của nguyên tử H là 1,66 X10-27 kg.

2.15. Các nhà hoá học dùng lade phát ra ánh sáng có năng lượng xác định để phá vỡ liên kết hoá học.a) Hỏi một photon phải có năng lượng tối thiểu và tần số là bao nhiêu để phân li một phân tử Cl2 ?b) Người ta cho rằng giai đoạn đầu tiên trong quá trình phá huỷozon trên tầng bình lưu do chất clorofloro cacbon (CQ2F2) công

(2)nghiệp gây ra là sự phân li liên kếtc - C1 bởi ánh sáng .

(1) Trong phụ lục ở cuối sách..(2) Khi chất làm lạnh clorofloro eacbon CCỈ,F, bay lên tầng bình lưu, liên kết c - Cl bị các photon có năng lượng cao phá vỡ. G o nguyên tử được tạo ra táe dụng với O tạo thành oxit d o CIO. Oxit clo tác dụng với oxi nguyên tử tạo thành oxi phân tử và tái tạo cỉo nguyên tử. Clo nguyên tử lại tác dụng vớ i 0 3 và cứ như vậy, tầng ozon bị phá huỷ.

40





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Hỏi một photon phải có bước sóng dài nhất là bao nhiêu mới có thể gây ra sự phân li đó ?Cho b iế t: - Năng lượng phân li C1 -C1 là 243 kJ/mol.

- Năng lượng phân lic - C1 là 339 kJ/mol.

§3. DẠNG HÌNH HỌC CỦA PHÂN TỬ :THUYẾT VSEPR

2.16. a) Góc liẽn kết là gì ?

b) Trong phân tử nước H20, độ. dài liên

kết 0 - H bằng 0,96 X 10 10m và góc HOH bằng 104,5°Tính khoảng cách giữa hai nguyên tử H (theo nm) ?

2.17. a) Căn cứ vào nguyên tắc nào để xác định dạng hình học của các phân tử và ion đơn giản.b) Trên thực tế thường gặp những dạng nào ?

2.18. Dự đoán dạng hình iiọc của một số phân tử và ion sau :

BeCl2, C02, c s 2, HCN, C2H2.2.19. Câu hỏi tương tự đối với các phân tử và ion sau :

BF3,CH20, NOJ,c ó ị -

Thử nêu ra một số bước cần tiến hành để xác định dạng hình học của các phân tử trên.

. . Câu hỏi tương tự đối với một số phân tử và ion sau :

a) CH4, NH4 , so ị-, Po|".b) NH3, PH3, H30 +, PF3.

c) h2o , s o 2, SC12, o f 2.

41





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.21. Nhận xét về mối liên hệ giữa số nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm và dạng hình học của các phân tử nêu trong bai tập (2.18), (2.19), (2.20).

2.22. Trong phân tử amoniac NH3, độ dài liên kết / của các liên kết

N - H bằng 100 pm(1) (lpm = 1CT12 m). Góc liên kết H - N - Hbằng 107°. ^

Tính khoảng cách giữa hai nguy.ên tử hiđro (theo pm).

H

Hình Phân tử amoniac

2.23. Xét sự định hướng của các nhóm electron xung quanh mỗi nguyên tử trung tâm trong axeton (CH3)2CO.

§4. DẠNG HÌNH HỌC CỦA PHAN TỬ : Sự LAI HOÁ CÁC OBITÁN

2.24. a) Thế nào là sự lai hoá các obitan nguyên tử ?b) Có mấy kiểu lai hoá ?

2.25. Mô tả sự tạo thành các phân tử sau theo thuyết lai hoá :

a) Phân tử BeF2.b) Phân tử HCN.

2.26. Trong trường hợp nàothì có sựlai hoá sp ?

(1) pm : picomet.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





c) p - H và p - N ; d) B - H và B - I.

2.38. Phân tử sau đây là acrolein, một chất đầu để điều chế một sốc h ấ t p l a s t i c . TT TT TTn 11 H

I I I . .

H - C = C - C =Ọ

a) Trong phân tử, những liên kết nào phân cực ? Những liên kết nào khong phân cực ?b) Liên kết nào phân cực nhất trong phân tử ?

2.39. Cho các phân tử sau :

a) C02 ; b)H 0 ; c) NH ; d) NF3.

1. Phân tử nào có liên kết phân cực nhất ?2. Phân tử nào phân cực ? Không phân cực ? Vì sao ?

2.40. Phân tử nào sau đây phận cực ? Không phân cực ?

a) BF3 ; b) HBF2.

2.41. Cho các phân tử sau :

a) CH4 ; b) CH3C1; c) CH2C12 ; d) CHCI3 ; e) CCI4.Phân tử nào phân cực ? Không phân cực ? Vì sao ?

2.42. Đối với các phân tử có công thức tổng quát AXn (n > 2), làm thế nào để xác định được phân tử đó phân cực hay không phân cực ?

2.43. Chất đicloroetilen (công thức phân tử là CH CI ) có ba đồng phân kí hiệu là X, Y, z.- Chất X không phân cực, còn chất z phân cực.

- Chất X và chất z kết hợp với hiđro cho cùng sản phẩm. C H 0 (X hoặc Z) + H -» C1CH - CH C1.a) Viết công thức cấu tạo của X, Y, z.b) Chất Y có momen lưỡng cực không ?

44





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.44. Đinitơ diflo N2F2, là phân tử vô cơ bền có nối đôi N = N. Chất này tồn tại dưới hai dạng đồng phân là cis và trans.a) Dự đoán góc liên kết trong phân tử của hai dạng đồng phân trên ?b) Dự đoán xem dạng nào phân cực ? Không phân cực ?

2.45. Clo triflorua C1F3 là một trong những chất hoạt động nhất người ta đã biết. Nó phản ứng mãnh liệt với nhiều chất thường được coi là trơ và được dùng chế tạo bom cháy trong chiến tranh thế giới thứ II. Nóđược điều chế bằng cách đun nóng Cl2 và F2 trong thùng kín.

a) Viết phương trình phản ứng thể hiện phản ứng điều chế CIF3

từ Cl2 và F2.

b) Nếu trộn 0,7lg Cl2 với l,00g F2 thì thu được tối đa bao nhiêu gam CIF3 ?

c) Viết công thức Liuyt của phân tử CIF3.

d) Biết rằng phân tử CIF3 phân cực, dự kiến hình dạng của phân tử ?

e) Tính năng lượng tạo thành (AHtt) của CIF3 dựa theo năng lượng liên kết.

Chú ý : Bảng năng lượng liên kết được in ở phần phụ lục cuối sáeh.2.46. Giữa cis đicloroetilen và trans đicloroetilen, chất nào có nhiệt

độ sôi lớn hơn ? Vì sao ?

2.47. Các chất nào sau đây có liên kết hiđro ?

a) C2H6 ; b) CH3OH ; c) CH3 - C- NH2

O

Nếu chất nào có liên kết hiđro, vẽ liên kết hiđro giữa hai phân tử.2.48. Có những lực tác dụng nào giữa các phân tử trong mỗi trường

hợp sau và sắp xếp các tương tác đó theo chiều mạnh đần.

a) CH4 ... CH4 (lỏng); b) H20 ... CH3OH ; c) L iC l... H20 .





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.49. Các chất nào sau đây có nhiệt độ sôi lớn hơn :

a) CH3NH2 và CH3F ; b) PH3 và NH3 ; c) LiCl và HC1.

2.50. Thử sắp xếp các chất sau đây theo chiều tăngnhiệt độ s ô i :

H2S, H20 , GH4, H2, KBr.

§6. TINH THỂ

2.51. Dựa vào kiểu liên kết giữa các hạt trong tinh thể hãy xét xem các chất sau đây thụộc loại tinh thể nào ? Vì sao ? Nêu vài tính

chất vật ií đặc trưng :F2, Ni, Na2S04, CH3OH, SiC, CaF2, S02.

2.52. a) Vì sao các tinh thể ion có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao ?b) Vì sao các tinh thể ioĩTcứng và giòn ?

2.53. a) Vì sao đường có nhiệt độ nóng chảy (185°C)cao hơn băngphiến.(80,3°C)? -

b) Vì sao đường yà băng phiến không cứng và dề bị tán nhỏ ?c) Vì sao chúng không dằn điện cả ở trạng thái rắn và nổng chảy.

d) Tính khối lượng riêng của NaCl (theo g/cm ).

2.54. Cho các chất sauở trạng thái rắn (khiở nhiệt độđủ thấp và áp"suất thích hợp, mọi chất đều CDthể hoá rắn)

Cu, Si, NH3, Nai, Xe.

a) Chất nào dẫn điện tốt ?b) Chất nào không dẫn điệnồ trạng thăi rắn nhưng khi nóngchảy lại dẫn điện ? _ ĩ c) Chất nào rắn, giòn, không tan trong nước ?d) Chất nào dễ bị dát mỏng, kéo thành sợi ?

46





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



e) Chất nào có liên kết hiđro giữa các phân tử ? g) Chất nào có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất ?Nêu ngắn, gọn lí do.

2.55. Cho các chất sau ở trạng thái rắn :

A : Natri; B : Silic ; c : Cacbon tetraclorua D : Agon ; E : Kali bromua.Chọn các chữ thích hợp (A4- E) đối với mỗi chất có các tính chất nêu sau đây và nêu ngắn gọn lí do lựa chọn khi cần.a) Chất đơn nguyên tử liến kểt với nhau bằng lực Van đe Van.b) Hợp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất trong số các chất trên.c) Đơn chất có mạng lưới tinh thể nguyên tử, liênl íế t với nhau bằng liên kết cộng hoá trị.d) Chất rắn không dẫn điện nhưng khi nóng chảy lại dẫn điện.

e) Một chất tồn tại ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ -189,3°c. g) Một chất bị dòng điện phân huỷ ở trạng thái nóng chảy.

2.56. Giải thích các ý sau :

a) Bản chất ion của MgCl2 lớn hơn của A1C13, còn AICI3 lại có bản chất ion lớn hơn S1CI4.b) Viết cấu hình electron của Si và c.

Tại sao Si02 là một chất rắn ở nhiệt độ phòng, nóng chảy ở 1973K trong khi đó C02 lại là chất khí ở nhiệt độ phòng (nóng chảy ở 217K).c) CaO và NaCl đều có cấu trúc lập phương đơn giản và khoảng cách giữa các ion xấp xỉ bằng nhau.Vì sao nhiệt độ nóng chảy của CaO là 2973K trong khi đó NaCl chỉ nóng chảy ở 1074K ?d) Đường glucôzơ (C6H120 6) tan trong nước nhiều hơn trong benzen (C6H6) là một dung môi không phân cực, trong khi xiclohexan (C6H12) lại tan trong benzen nhiều hơn trong nước ?

47





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.57. Các dữ kiện sau đây là đối với các hợp chất XClx và YC1.

Nhiệt độ nóng chảy

0^

Nhiệt độ sôi

Oy-,

Độ tấn trong nước

Độ tan trong benzen

xaYC1

801

22,6

1443

76,8

37g/100g

0,08

0,063g/100g

Hoấ tan theo mọi tỉ lệ

a) Cho biết kỉểu liên kết trong mỗi hợp chất trên.b) Giải thích ảnh hưởng của liên kết trong mỗi chất trên đối với sự khấc nhau về nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và tính tan của chúng.

§7. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

2.58. Gọi tên và xác định xem các nguyên tố có cấu hình electrondưới đây nằm ở khối nào (s, p, d, f) trong hệ thống tuần hoàn :

a) ì s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 '

b) [Ar] 4d7 5s2 .

c) [Xe] 4f 14 5d6 6s2

d) [Kr] 4d10 5s2 5p6\ 1 10 A t 14 c 2 c 6 V j l 0 ^ 2 , 2e) [Kr] 4d 4f 5s 5p 5d 6s 6p .

g) [Xe] 4f 12 6s2.

2.59. Xác định nhóm, họ các nguyên tố có cấu hình electron các lớp ngoài như sau trong bảng tuần hoàn dạng dài 18 cột.

V 2 3 . 2 , t x r i o / « . . 1 - 1 4a) ns np ; c) ns (n - l)d (n -2)f 1b) ns 2 / 1\ V - 10d) ns ( n - l ) d \ 2 5e) ns np .

48





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.60. Trong sơ đồ bảng tuần hoàn dưới đây có ghi tên một số nguyên tố kí hiệu là A, B,c, D, E... vào một số ô

-J

B F IK H G

Ec

A

DThay vào những chữ A, B, c , h ã y gọi tên nguyên tố :a) Là kim loại kiềm ?

b) Là nguyên tố có cấu hình electron d8s2 ?

c) Là những nguyên tố điển hình thuộc khối p ?d) Là những lantanit ?

e) Là những nguyên tố có phân lớp f chưa đầy đủ ?g) Là những halogen ?h) Là những nguyên tố điển hình thuộc khối s.i) Là những actinit ?k) Là những nguyên tố chuyển tiếp.1) Là những khí hiếm.

2.61. Cho sơ đồ bảng tuần hoàn sau :

1. a) Hãy đánh số các chu kì (bằng số Ảrập) ; Nhóm A, nhóm B (bằng số La mã); Đánh số các nhóm từ 1 đến 18 (bằng số Ảrập).b) Hãy chia bảng tuần hoàn trên thành các khối s, p, d; f.

49





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2. Hãy điền tên từng nguyên tố được mô tả dưới đây vào ô tương ứng của bảng tuần hoàn.a) Nguyên tố có bán kính nguyên tử nhỏ nhất nhóm VIA.b ) ... có bán kính nguyên tử lớn nhất chu kì6.c) ... có bán kính nguyên tử nhỏ nhất chu kì 3.d) ... có năng lượng ion hoá lớn nhất nhóm IVA (nhóm 14)

e ) ... có năng lượng ion hoá lớn nhất chu kì 5.g) ... có tính kim loại mạnh nhất nhóm VA (nhóm 15)h) Nguyên tố tạo thành oxit bazơ mạnh nhất nhóm III Ai) Nguyên tố chu kì 4 có lớp ngoài cùng đầy đủ.

2 2k) Nguyên tô có cấu hình electron [Ne]3s 3p .

1) Nguyên tố có cấu hình electron [Kr]5s24d6.

m )... tạo thành ion 2+ với cấu hình electron [Ar]3dn) Nguyên tố chu kì 5 tạo thành ion 3+ với cấu hình electron giả bão hoà.o) Nguyên tố chuyển tiếp chu kì 4 tạo thành ion 3+ mà không có electron độc thân.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



p) Nguyên tố chuyển tiếp chu kì 4 tạo thành ion 2+ với phân lớp d nửa bão hoà.

2.62. a) Chu kì 7 hiện nay chưa đầy đủ ; Nếu đầy đủ số nguyên tố phải là bao nhiêu ? Vì sao ?b) Kim loại kiềm thổ cửa chu kì8 (hiện chưa tìm ra) phải có số thứ tự là bao nhiêu ?

2.63. a) Xếp các oxit sau đây theo chiều tăng tính axit:

S03, C120 7, CaO, Pbơ 2b) Xếp các oxit trên theo chiều tăng tính bazơ.

2.64. a) Sắp xếp các hiđrua sau thành hai loạ i: Hợp chất phân tử, hợp xchất ion và gọi tên các hợp chất đó.

a) NaH ; b) H2S ; c) BaH2 ; d) KH ; e) NH3

b) Viết phương trình phản ứng của mỗi hiđrua trên với nước.

2.65. Sắp sếp các ion sau đây theo chiều bán kính giảm dần. Giải thích tại sao ?

a) Ca2+, Sr2+, Mg2+ ; b) K+, s2-, c r ; c) Au+, Au3+.2.66. Dựa vào quy íuật biến đổi theo hắng ngang và theo côt dọc

trong bảng tuần hoàn, thử xét xem có thể so sánh được tính chất của các cặp sau đây không và tại sao ?a) So sánh bán kính của K và Srb) So sánh năng lượng ion hoá thứ nhất của Mn và Fe.c) So sánh tính kim loại của Na và Ca.d) So sánh tính axit của các oxit của p và Se

2.67. Nguyên tố 114 (hiện nay chưa tìm ra) khi được tìm ra sẽ thuộcchu kì nào ? Nhóm nào ?

- Nó là kim loại hay phi kim ?

- Viết công thức của hiđrua và oxit nguyên tố đó.

51





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



§1. LIÊN KẾT ION -2.1. a) Li [He^s1 + F [He]2s2 2p5 ->Li+ls2(hay [He] + F"[He]2s2 2p6

hay [Ne]

c) Li* + . f : —- V Li + : f : • • ••

2.2. Trước hết, ta vẽ sơ đồ obitan và kí hiệu Liuyt đối với các nguyên tử Na và o. Để đạt được cấu hình electron của khí hiếm (có các phân mức đầy đủ). Na mất một electron và o nhận được

hai. Như vậy, để cho số electron mất bằng số electron nhận, đoi

52





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.3. Liên kết trong CaO là liên kết ion : Ca2+ o2 -

Trong CaCl2 lién kết ion giữa Ca

và 2 ion c r

2+

Trong Ca(OH)2 Ị*H _ o :J Ca2+ [ :0 - h ]• •

liên kết ion giữa Ca

và 2 ion OH-

2+

Trong NaClO'

Nã*

Trong Na2S03

Na+

o

: o - s - o :

: o :

liên kết ion giữa Na+

và ion clorat CIO3

liên kết ion giữa ion

Na+ sunfit sc>3“ và 2 ion Na+ .

2.4. - Năng lượng tạo thành mạng lưới ion là năng lượng toả ra khi tạo thành một mol tinh thể rắn từ những ion riêng rẽ.

Ví dụ : Li+ (khí) + F- (khí) -» LiF (rắn)

ÀHm/ của LiF = -1050 kJ/mol

Do có sức hút rất mạnh giữa các ion trái dấu nên quá trình tạo thành mạng lưới ion là quá trình toả nhiệt, do đó AHm/ bao giờ cũng có dấu âm. AHm/ có giá trị càng âm, hợp chất ion càng bền.

- Nâng lượng phân li mạng lưới ion là năng lượng cần thiết để tách các ion trong tinh thể rắn thành các ion riêng rẽ.Vĩ quá trình phân li mạng lưới đòi hỏi phải cung cấp năng lượng nên năng lượng phân li bao giờ cũng có dấu dương

Ví dụ : LiF (rắn) -» F- (khí) + Li+ (khí)

AHp/ của LiF = +1050 kJ/mol

AHm/ và AHp/của tinh thể có cùng giá trị tuyệt đối nhưng ngược dấu nhau

53





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



> *<?

b) Trong tinh thể ion, lực hút của các ion trái dấu tuân theo định luật Culông.

~ F (Lưc hút tĩnh điên) ~ á

E (Năng lượng tĩnh điện) = lực hút tĩnh điệtt X khoảng cách

E Q (+ ) x Q (-> d

Trong tinh thể ion, năng lượng mạng lưới tỉ lệ thuận với năng lượng tĩnh điện :

AHm/ - E - M irc +ra

Qc, Qa là điện tích của cation và anion. rc, ra là bán kính của cation và anion.Như vậy, năng lượng mạng lưới tỉ lệ thuận với điện tích của các cation và anion;tỉ lệ nghịch với bán kính của cation và anion.c) Giá trị của năng lượng mạng lưới thể hiện tương tác mạnh yếu giữa các ion và ảnh hưởng đến độ rắn, nhiệt độ nóng chảy,

độ tan của các hợp chất ion.2.5. Tất cả các hợp chất rắn ion đều có tương tác ion - ion trong

toàn tinh thể. Nhiệt độ nóng chảy, độ tan của các hợp chất ion phụ thuộc nhiều vào năng lượng mạng lưới ion.

AHm/ có giá trị càng âm hay AHphân li có giá trị càng dương(tức là tương tác giữa các ion càng mạnh) thì nhiệt độ nóng chảy càng cao và độ tan càng thấp.

a)Q Na* ~ Q RbH

Qcr=1-rNa+ < r Rb+

1

54





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Do đó nhiệt độ sôi của NaCl có khả năng lớn hơn nhiệt độ sôi của RbCl và độ tan trong nước của RbCl lớn hơn của N aơ .(Trên thực tế F]NjaQ =800°c, =717°C )

b) Cũng tương tự như vậy FNaQ > FCsq

và độ tan T: TNaCI<TCsCI

(Trên thực tế F NaC1 =8 00°c, FCsC1 =645°C)

c) FLịF > FNaI

(Thực tế Fyp = 845°c ; F a! = 661° c )

d ) FCsBr > FCsI

(Thực tế FCsBr = 636°c ; FCsI = 6 2 1 °c )

^Mg2+ ^Ba2+ 2 +

% 2- = 2 ~

rMg2+ < rBa2+

A H p/ MgO > AH p/ BaO

nhưng

(Thực tế FMg0 = 2852°c ; FBa0 =1920°C)

b) Nếu căn cứ vào cách tính AHm/của MgCl2 như trên thì dự đoán nhiệt độ nóng chảy của MgCỈ2 phải cao hơn của NaCl

nhưng thực tế thì lại ngược lại.

FNaC1= 8 0 0 ° C > F Mga 2 =71 4°C .

Sở dĩ như vậy là vì cách tính AHm/ ion như câu (4) chỉ dựamột cách đơn giản vào tương tác tĩnh điện (tuy kết quả rất phù hợp với tất cả các muối halogenua kim loại kiềm và một số tinh thể khác}^

Thế nhưng, ngoài tương tác tĩnh điện, AHm/ còn phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể, liên kết ion có thuần tuý không ... mà ta không xét ở đây.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



§2. LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ

a) Đốivới amôniac NH3 : Có thể theo một số quy tắc sau1. Quy tắc 1 : Trong bộ khung phân tử a1) Hidro bao giờ cũng ở cuối.b') Nguyên tử trung tâm là nguyên tử có độ âm điện thấp nhất. Ví dụ : NO ị (nitơ có độ âm điện nhỏ hơn, nên nitơ là nguyên tử trung tâm ); NF6 (nitơ là nguyên tử trung tâm).Ở đây theo quy tắc la’ nên nitơ là nguyên tử trung tâm H N H

> , H

2. Tính tổng số electron hoá trị của tất cả các nguyên tử trong phân tử : 5 (đối với N) + 3 (1 đốị với mỗi H) =8 , vậy có 4 cặp electron hoá trị.

3. Để tạo thành liên kết đơn (lièn kết6) giữa ba cặp nguyên tử, cần dùng 3 cặp electron. (Mỗi liên kết8 được biểủ thị bằng một gạch nối).

H -N -H■ ỊH

4. Sau khi tạo thành 3 liên kết6 , còn lại 1 cặp electron không liên kết trên nguyên tử trung tâm

H - N - HI

HBây giờ, trong phân tử NH3 , mỗi nguyên tử H đùng chung 1

cặp electron, còn nguyên tử N dùng chung 3 cặp, tạo thành 3 liên kết ô và một cặp electron không liên kết.b) Phân tửỷomalđehit H2CO

1. Trong phân tử H2CO, nguyên tửc có độ âm điện nhỏ hơn oxi nên là nguyên tử trung tâm.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2. Tổng số electron hoá trị là 12 hay6 cặp :2(1 đối với mỗi H) + 4 (đối với C) +6 (đối với O) = 12

3. Khi tạo thành 3 liên kết đơn giữa ba cặp nguyên tử, đã dùng 3 cặp electron trong số6 cặp.

o4. 6 electron còn lại được xếp quanh nguyên tửo như những cặp electron không liên kết

H - C - H

5. Nguyên tửc còn thiếu 1 cặp electron để lớp vỏ có cấu hình khí hiếm, vậy1 cặp e không liên kết trêno được chuyển thành cặp electron liên kết, tạo thành liên kếtn giữac và o

Bây giờ,c có 3 liên kết ơ và 1 liên kếtn, trong khi nguyên tửo

dùng chung 1 liên kết ơ,1 liên kết 71 vớic và còn lại2 cặp electron không liên kết.

c) lon hipoclorit OC1-Ion hipoclorit có 14 electron hoá trị:

Trong o c í- có[6 (đối với O) + 7 (đối với Cl) + 1 (đối với điện tích âm)] =14 hay 7 cặp electron hoá trị

Sau khi tạo thành liên kết o - C1 và phân bố6 cặp electron còn lại chưa liên kết vào các nguyên tử, cả hai nguyên tử đều có8electron lớp ngoài cùng

H - C - H

: o :

H — c — H H —c — IIIIo





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'ọ,'U o \ *'oh

d) lon nitroni NO2

1. Nguyên tử N có độ âm điện nhỏ hơn o nên là nguyên tử trung tâm.

2. Tổng số electron hoá trị trong NO2 là :[12(6 đối với mỗi O) + 5 (đối với N) - 1 (đối với điện tích dương của ion)] = 16 hay 8 cặp.

3. Sau khi tạo thành hai liên kết N-O, sáu cặp electron còn lại được phân bố vào 2 nguyên tử o ở hai đầu cho tới khi mỗi nguyên tử có tổng số bốn cặp electron.

- Ị+

: 0 - N - 0 :

4. Trong sơ đồ trên, nguyên tử N còn thiếu hai cặp electron, do đó một cặp electron không liên kếtờ mỗi nguyên tử o được chuyển thành cặp electron liên kết 71.

1+:Ỏ = N = Õ:

Bây giờ mỗi nguyên tử trong ion đều có phần là bốn cặp electron. Nguyên tử N có hai liên kết ô và hai liên kết 71, mỗi nguyên tử o có một liên kết ô, một liên kết 71 và hai cặp electron không liên kết.

2 8 a) • c55 o • - c và o đều có 1 liên kết ô và 2 liên kết 71. Mỗinguyên tử đều có một cặp electron không liên kết.

b) : N = o :+ _ lon NO+ có cùng số electron hoá trị như c onên cả N và o đều có 1 liên kết 5,-2 liên kết 7Cvà một cặp electron không liên kết.

c) H -C = N - C c ó 2 liên kết ô và 2 liên kết%; N cá 1 liên-kết ô và 2 liên kết 71; H có 1 liên kết ô.

58





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



d) H -S -H - s có 2liên kết ôvà 2 cặpelectron không liên kết.

e)

:Ọ:.. I

o - S - O :" I "

- s có 4 liên kết ơ ; Mỗi o đều có 1 liên kết 5 và 3 cặp electron không liên kết.

2.9. Liên kết trong co c = ooII

Liên kết trong fomaldehit H2CO H - C - H

Liên kết cacbon-oxi trong c o là liên kết ba, liên kết cacbon-oxi

trong H2C0 là liên kết đôi.Thực nghiệm cho biết, đối với một cặp nguyên tử bậc của liên kết càng cao thì độ dài liên kết càng ngắn và năng lương liên kết càng cao (liên kết càng bền).Sở dĩ như vậy là vì hai hạt nhân hút hai cặp electron dùng chung mạnh hơn là hút một cặp (cũng như hút ba cặp thì mạnh hơn hút hai cặp): Các nguyên tử được kéo lại gần nhau hơn và khó tách ra hơn.

Như vậy độ dài liên kết cacbon-oxi trong c o ngắn hơn trong H2CO và liên kếtc =o bền hơn liên kếtc = o .

H " ti2.10. - Liên kết nitơ-nitơ trong hidrazin N-NC^ là liên kếtHH' \ H

đơn.

- Liên kết nitơ-nitơ trong "khí cười" : O - N = N : là liên kết

Cũng lí luận như bài (2.9) ta thấy liên kết -N = N ngắn hơn liên kết và liên kết NSE N trong N20 bền hơn liên kếtN - N trong hidrazin.

59





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.11. a) Liên kết ô được phát sinh khi có sự xen phủ đầu - đối - đầu giữa các obitan (s -s , s-p, p-p).

Trong liên kết ơ, mật độ xác suất tìm thấy electron là lớn nhất dọc theo trục liên kết (một đường thẳng tưởng tượng nối các hạt nhân).

- Liên kết 71 được phát sinh khi có sự xen phủ bên của hai obitan p của hai nguyên tử.

Trong liên kếtn vùng xen phủ nằm ở trên và dưới trục liên kết.

b) Vì sự xen phủ bên không rộng bằng sự xen phừ đầu - dố i- đầu nên liên kếtn yếu hơn liên kết ô (có năng lượng liên kết nhỏ hơn) vì vậy năng lượng liên kết đôi (gồm ĩ liên kết ơ và 1 liên kết 7i) không lớn gấp đôi năng lượng liên kết đơn ; Cũng như vậy năng lượng liên kết ba (gồm 1 liên kết ợ và 2 liên kết 7t) không gấp ba lần liên kết đơn (liên kết đơn bạo giờ cũng là liên kết ơ).

Như vậy liên kết' ơ và liên kết 71 có hình dạng, có độ bền khác nhau và điều đó được thể hiện trong các phản ứng hoá học.

2.12; Có thể chia mỗi phản ứng hoá học thành hài bước :

1. Phá vỡ liên" kết của các chất thám gia phản ứng để tách rạ thành các nguyên tử, Nhiệt được hấp thụ trong bước này bằngtổng số năng lượng liên kết ( +22 NLLK )chất phản ứng-

2. Các nguyẽn tử kết hợp với nhau để tạo thành liên kết của các san phẩm. Nhiệt toả ra bằng tổng số năng lượng liên kết của cácchất tạo thành ( - ] Tn LLK )tạo thành

Nêu ( ^ g NLLK )tao thành NLLK )chat phản ứng Ạ 1nhiệt toa ra nhiều hơn nhiệt hấp thụ, phản ứng phát nhiệt ÁHp ứ < 0.

Nêu ( y^NLLK )tạ0 Ịịjành ^ NLLK )c|1 t nhản ứng phan ưng

thu nhiệt ÀHpứ > 0.

60





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



a) Đố i với phản ứng đố t cháy metan :

V . . HH - C - H + = ( ) - ► : 0 = c = 0 : + ^

I • • • • s

■H H

CH4(k) + 2 0 2 (k) -> C02 (k) + 2H20(k )- Phá vỡ liên kết

4 X c - H = 4 mol (413 kJ/mol) = 1652 kJ

2 X 0 = 0 = 2 mol (498 kJ/mol) = 996 kJ

^^phá vỡ liên kết = 2648 kJ-Tạo thành liên kết

2 X c = o = 2 moi (-799 kJ/mol) =- 15 98 kJ 4 X 0 - 1 1 = 4 mol (-467 kJ/mol) = -1868 kJ

^ ^ tạ o thành l iên kết “ —3 4 66 k J

— Nhiệt của phản ứng :

^■^p.ứ — ^ ^ p h á vỡ liên kết ^ ^ tạ o thành liên kết

= 2648kJ + (-3466kJ) = - 818kJ Cước chú : Kết quả tính toán phù hợp tốt với thực nghiệm là AHp ứ = -802kJ

b) Đôi với phản ứng :

CH4 (k) + 3C12 (k) CHC13 (k) + 3HCl(k)

H HI *• • • . . I . . ••

H - c - H + 3 : c i - c i : ---------► : c i - c - c i : + 3 H - C 1 :I • • • • I ••

H : C1:

Các liên kết bị phá vỡ Các liên kết được tạo thành

6 1





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Tinh AHphá ị|ên kêt

4 X c - H = 4 mol (413 kJ/mol) = 1652 kJ3 X C l- C l = 3 mol (243 kJ/mol) = 729 kJ

^ ^ p h á vỡ liê n kết “ 2 3 8 1 k J

T ín h A H tạo thành l iên kết

3 X c - C1 = 3 mol (-339 kJ/mol) = -1017 kJ

1 X c - H = 1 mol (-413 kJ/mol) = - 413 kJ

3 X H - C1 = 3 mol (-427 kJ/mol) = -1281 kJ

^ ^ tạ o thành l iên kết — —2 7 1 1 k J

p.ứ - ^^-phá vỡ liên kết ^ ^ tạ o thành liên kết

= 2381kJ + (-271 lkJ) = - 330 kJ

Phản ứng trên phát nhiệt, ÀHp ứ < 0.

2.13. Tính tương tự như bài trên

a) N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) AHp ứ = -105kJ

Phản ứng phát nhiệt

b) C2H4 (k) + HBr(k) C2H5Br(k) AHp ứ = -59kJ

Phản ứng phát nhiệt

2.14. HI(k)- ? - > H(k) + I(k) AHp/ = +295kJ/mol

a) Năng lượng của một photon E :

E = hv = — h là hằng số Plank, h = 6,63 Xro-34 J.S. X

V là tần số dao động của photon

c là tốc độ ánh sáng, C= 3 ,0 0 x l0 8m /s X là bước sóng của photon.

62





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Từ hệ thức trên ta có :

E, _(6,63xl0“34J.s)x(3,00xl08m/s)Ả - ---------------------------------------------

Năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết H - I mà một photon phải có là :

AHp/E = ---- — trong đó N là sô Avogađro

e = 2 9 ^ = 4 90x10_19j 6,02 xio23

, _(6,63xKr34J.s)x(3,00xl08m/s) Ả =---------------------- -----ị------------------= 4,06x 10 m =406nm295x10 J6,02 xio23

b) Nếu dùng bước sóng X = 254nm hay 254 X10-9 m thì photon có năng lượng E' là :

E' = *!£ X

c , (6,63X1(T34ỉ s )X(3,00X108m/s) , . . , „_19,Cl =--------------------------- -----------------= /,ỔJX IU J254x10” m

Năng lượng dư so với năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết là :

A E = E ' - E = 7 , 8 3 x 1 0 _ 1 9 - 4 , 9 0 x 1 0 _ 1 9 = 2 , 9 3 x ỉO “ 1 9 J

c) Nếu toàn bộ năng lượng dư đó chuyển thành động năng của H thì nguyên tử hiđro sẽ có tốc độ là :.

1 2ÀE = —mv trong đó m là khối lượng của H

V là vận tốc của H

63





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.15.

64

h

V =

hay

2AEm

2 x 2,93x 10'19Jl, x l “27kg

[2x2,93xl(T kg.m /s

l , x l “27kg

v = l,87x10 m /s

Cl - Cl(k) — Cl(k) + Cl (k) AHp, = 243kJ/mola) Năng lượng tối thiểu photon cần phải có để phá vỡ một liên k ết C1-C1 :

E = Ẹ £ = i £ ^ = 4,04xl0->9J N 6,02 xio23

- Tần số ứng với năng lượng trên của photon :

E = hv -> V = — h

4,04x10“19J .v= —— ———— = 6,09x10 /s6,63x10 J.S

b) C -C l (trong CC12F2) -> c + C1 AHp/ = 339kJ/mol

Năng lượng tối thiểu photon cần có để phá huỷ một liên kếtC-C1 là :

e = ^ 339x-103i xl0_19jN 6,02 xio 23

Bước sóng X của photon ứng với năng lượng trên là :hc hc

E = — - > Ả = -^~ X E

. (6,63xl0“34J.s)x(3,00xl08m /s )_ . „ x =-------------------- -------------= 3,53x10 m5,63 X10 J

hay X = 353nm.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



§3. DẠNG HÌNH HỌC CỦA PHÂN TỬ : THUYẾT VSEPR

2.16. a) Góc liên kết là góc được tạo thành bởi hạt nhân nguyên tử

trung tậm ở đỉnh với hai hạt nhân của hai nguyên tử bao quanh. 180° 180°Ví dụ :

C1 Be — C1

o

o

F

N

0

b) Ta hình dung phân tử H2O là một tam giác trong đó hạt nhân nguyên tử o là đỉnh và các điểm Hị và H2 là hạt nhân của hai nguyên tử H H2

Phân tử đối xứng nên :

MHị —MH2 =

c

7 ^ 1 2 0 °

Mặt khác MHị Ô H jxsinS iSS22

. 104,5°MHi = OHiXsin = OHi Xsin 52,25°

Theo đầụ bài thì OHị = 0,96 X10 10 m , do đóHiH2 = 2MH] = 2X0,96X10-10Xsin 52,25°

=2xO,96xl(T10xO,79

H1H2 =l,52xlO“10m

65





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Như vậy khoảng cách giữa hai nguyên tử hiđro là

d = 1,52x10 10 m hay0,152ĩím

2.17. a) Việc xác định dạng hình học của phân tử hay ion dựa vào

nguyên tắc cơ bản sau :Cấc nhôm electron hoá trị xung quanh nguyên tử trung tâm được sắp xếp càng xa nhau càng tốt để lực đẩy giảm đếri mứcthấp nhất .

b) Có năm dạng cơ sở sau : Thẳng, tam giác phẳng, tứ điện, lưỡng tháp tam giác, bát diện.

o o o 180° thẳng

ỉ//

//

\\

\ \\ ° tam giác/ S & phẳng

109-,5° tứ diện

90°, 120°,18 lưỡng tháp tam giác

90°, 180° bát diên

2.18. Có thể xác địnhdạng hình học của phân tửBed ị theo các bước sau:

1. Từ công thức phân tử BeCl2 viết công thức Liuyt để thấy vị trí tương đối của cạc nguyên tử và số nhóm electron

: Q : Be: CI:

2. Đếm tất cả các nhóm(I) electron xung quanh nguyên tử trung tâm kể cả electron liên kết và electron không liên kết. Các hợp chất

(*) Đó là nguyên tắc cơ bản của thuyết VSEPR (Valence - Shell electron -pair repulsion).(1) Xem chú thích trang 67.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



khí của Be là những hợp chất khuyết electron (không đủ 8e), nên xung quanh nguyên tử trung tâm Be chỉ có hai cặp electron.3. Khi hai nhóm^ electron xung quanh nguyên tử trung tâm được phân bố càng xa nhau càng tốt thì chúng sẽ hướng theo hai chiều ngược nhau. Sự sắp xếp các nhóm electron theo đường

thẳng khiến BeCỈ là một phân tử thẳng và góc liên kế t là 180°.180°

•• / ^ X ••: c i ^ - B e - ^ c i : a — *— »C1• • • • •

- Dạng hình học của phân tử Cỡ2Cũng tiến hành tương tự như trên ta thấy trong phân tử C 02, xung quanh nguyên tửc có hai liên kết đôi.

180° 180°= c = • = • = = •

•• o c oMỗi lỉên kết đôi được coi như một nhóm electron và được định hướng theo chiều ngược lại tạo thành góc 180°.

Như vậy C02 là một phân tử thẳng .Chú ý : Các cặp electronkhông liên kết xung quanh cácnguyên

tử o trong C02 cũng như xung quanh các nguyên tử C1 (trongBeCl2) không ảnh hưởng gì đến hình dạng của phân tử mà chỉ có các nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tấm mới ảnh hưởng tới hình dạng của phân tử.

- Cũng tương tự như trên, các phân tửcs2,HCN, C2H2 cũng là những phân tử thẳng :

180° 180° 180° 180°

S = C = S H— CEEEN: H— c = c — H• • • •

- Những dự đoán trên đều phù hợp với thực tế.

(!) Nhóm có thể gồm 1 cặp electron trong liên kết đơn, 2 cặp electron trong liên kết đôi, 3 cặp electron tròng liên kết 3, hoặc 1 electron riêng lẻ.

67





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.19. - Dạng hình học của phân tủ BF . P .

1. Viết công thức Liuyt của BF3 g: F : : F :

• « • •

2. Các hợp chất khí của BF3 là những chất khuyết electron ; xung quanh nguyên tử trung tâm B chỉ có ba cặp electron tạo thành ba liên kết đơn với các nguyên tử F.3. Khi ba nhóm electron xung quanh ngúyên tử trung tâm B được phân bố càng xa nhau càng tốt thì chúng sẽ hướng theo góc120° (Hạt nhân nằm trên một mặt phẳng và mỗi FBF bằng 120°).

• •

: F : •1 ĩ B •

• • / N " m/ \• F ■ n F • °.. 120° .V

Dạng hình học của phân tử BF là mộttam giác phẳng. Dự đoán trên phù'hợp với thực tế.

- Dạng hình học của phân tủ CH20

1. Viết công thức Liuyt của CH20 H .• . .. L •• u

H •

2. Xung quanh nguyên tử trung tâm có hai kiểu nhóm electron : Hai liên kết đơn c - H và một liên kết đôi c - o.3. Thẹo cách lập luận trong các bài tập trên, ta dự đoán phân tử fomaldehit CH20 c ó dạng hình học sau :

„ _ 120° u 122°■H/ V v - . . . ••120°I ' c — o 116°( ; c = = o

H ỵ H ỵ

Trường hợp lí tưởng Trường hợp thực





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Tuy nhiên trên thực tế, kết quả dự đoán có hơi lệch đì chút ít :Góc H - c = o bằng 122° và góc H - c - H bằng 116°. Sở dnhư vậy vìliên kết đôi c = o có mật độ electron lớn hơn nên đẩy hai liên kết đơn c - H mạnh hơn là hai liên kết này đẩy nhau. Tuy nhiên dạng hình học của phân tử CH20 vẫn là một

tam giác phắng.2-- Hình dạng của các ion NO3 , CO3

Cũng lập luận như trên, ta dự đoán dạng hình học của các ion NO3 , CO3- là nhựng tam giác phẳng. Thực tế cũng xác nhận điều đó.

2-“ : 0 : “ - : 0 : “II IIN•* / X *••O „ 0 . _• .* 120 •• •— - •° . - 120°

2.20. a) Hình dạng của phân tử metan CH4 H

H : C : H• • •

HTrong không gian ba chiều, để có lực đẩy nhỏ nhất, bốn cặp electron của bốn liên kếtc - H hướng về bốn đỉnh của một tứ diện đều với góc liên kết H -c - H bằng 109,5°.

H

H H

109,5° H

H

hayH /

109,5° H

H

v3-- Hình dạng của các ion NH4 , SO4 , PO4Cũng lí luận tương tự như trên, dự đoán dạng hình học của các ion NH4 , SO4- , PO4- đều là những tứ diện đều đã được thực tế xác nhân.

69





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



L

h : n : h• •

H

Xung quanh nguyên tử trung tâm N có bốn cặp electron. Theo lí luận trên, ta dự đoán dạng hình học của NH3 là một tứ diện.

Tuy nhiên trong số bốn cặp electron xung quanh N có ba cặp electron liên kết với ba nguyên tử H và một cặp electron không liên kết, nên hình dạng phân tử là mộthình tháp tam giác (coi như một hình tứ diện "thiếu" một đỉnh). Đo nhóm electron không liên kết đẩy nhóm electron liên kết mạnh hơn nên góc

liên kết H - N - H ở đây là 107° (nhỏ hơn 120°).

b) Dạng hình học của NH

. N/ Ì07oH

H "H

Như vậy khi một trong số bốn nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm là cặp electron không liên kết thì phân tử có dạnghình tháp tam giác.

Cũng tương tự như vậy, các phân tử PH3, H30 +, PF3 có dạng là những hình tháp tam giác.

c) Dạng hình học của phân tử H20

H : 0 : H

Xung quanh nguyên tử trung tâm o có hai nhóm electron liên kết và hai nhóm electron không liên kết.Do hai nhóm electron Tđiông liên kết đẩy nhóm electron liên kếtmạnh hơn trường hợp (b) nên phân tử H20 có dạng đường gẩpkhủc hay dạng chữ V. Do đó có thể dự đoán là góc liên kết H -o - H nhỏ hơn góc H - N - H.

70





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trên thực tế, phân tử H20 có dạng hình chữ V và góc liên kết H - O - H l à 104,5°

H

- Các phân tử S02, SC12, OF2 cũng có dạng tương tự.2.21. Giữa số nhóm electron xuìig quanh nguyên tử trung tâm và hình

dạng phân tử có mối tương quan sau :

Ta dùng kí hiệu AXmEn A : nguyên tử trung tâmX : số nguyên tử bao quanh E : cặp electron không liên kết m, n : số nguyên

a) Phân tử cóhai nhóm electron AX2 cố dạng thẳng.Trường hợp trong bài tập (2.18).

b) Phân tử cóba nhóm electron AX3có dạng tam giác phẳng.

Trường hợp trong bài tập (2.19).

c) 1. Phân tử cóbốn nhóm electron AX4 có dạng tứ diện. Trường hợp (a) trong bài tập (2.20).

2. Phân tử cóbốn nhóm electron trong đó có một nhóm electron không liên kết AX3Ecó dạng tháp tam giác.

Trường hợp (b) trong bài tập (2.20).3. Phân tử có bốn nhóm electron trong đó có hai nhóm electron không liên kết AX2E2 cố dạng hình chữ V.

Trường hợp (c) trong bài tập (2.20).

- Lực đẩy giữa các cặp e không liên kết (klk) và các cặp e liên kết (lk) theo thứ tự sau :

cặp e klk - cặp e klk » cặp e klk - cặp e lk > cặp e lk - cặp e lk

Cước chú : ở đây không xét trường hợp có 5 và6 nhóm electron.

71

H o :

104.5°





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'''P'Q.vộ

2.22. Tam giác HNH là tam giác cân. Vẽ đường cao NK, ta có hai tam giác vuông NKH.Theo cách biểu diễn trên thì

107°1a = KNH = —— H2

Khoảng cách d giữa haỉ nguyên K tử H là :

Ta b iế t:

Vậy

d = 2KH

KHsina =/

-» KH = /.sina .

d = 2 .1. sina7

d -2.1. sin 107°

Thay sốỉ = 100pm ; sin = 0,80/

d = 2 X 1 0 0 X 0 , 8 0 = 1 6 0

d = 160 pm

2.23. Trong phân tử axeton có ba nguyên tử trung tâm đều làc, hai nguyên tửtrong hai nhóm CH3 - và một nguyêntửưong nhómc = o.Cần xác định hình dạng xung quanh mỗi nguyên tử trung tâm.1. Viết công thức Liu yt: H : Ol H

H — c — c — cI ĨH HH

2 . Sắp xếp các nhóm electron :

Mỗi nhóm CH3 - có bốn nhóm electron xung quanh nguyên tử trùng tâm, như vậy các nhóm electron được sắp xếp theo hìnhtứ diện.

72





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





VỠ,

3 2 - -5. Lai hoá sp d trong đó có sự trộn lẫn một obitan s, ba obitan3 2p và hai obitan d, tạo thành sáu obitan lai hoá sp đ .

Cước chú : a) Thường các obitaíi có cùng mức năng lượng (cùng giá trị n) mới lai nhau.b) Cần nhớ rằng chỉ có thể quy định kiểu lai hoá các obitansau khi đã biết dạng hình học của phân tử.

c) Ở đây chỉ xét ba kiểu lại hoá : sp, sp2, sp3.

2.25. a) Mô ta sự tạo thành phân tử BeF theo thuyết lai hoá Cấu hình electron của Be : Is 2s 2p [He]t ị

2sF : ls22s22p5 [He] t ị t ị t ị t

2s- Dựa vào thuyết VSEPR, ta biết rằng phân tử BeF2 là một phân tử thẳng và góc liên kết là

180°. (Tương tự kết quả bài tập số 2.18). :

180°•• “: F — Be — F : • • ••

- Theo thuyết lai hoá thì phân tử BeCl2 được tạo thành như sau :

• Một obitan 2s và một obitan 2p trộn lẫn vào nhau tạo thành hai obitan lai hoá sp. Còn lại hai obitan 2p không lai hoá (không đổi) (Hình 2.25ã).• Mỗi obitan lai hoá sp mới chứạ một electron.

Trong quá trình liên kết, mỗi obitan sp nhận thêm một electron p độc thân, có spin ngược dấu từ mỗi nguyên tử elo (không vẽ trên hình bến).

• BeCl2 được tạo thành do sự xen phủ của hai obitan lai hóá sp với hai obitan 3p của hai nguyên tử clo.

74





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



N ă n g

l ư ợ n g

N ă n g

l ư ợ n g

>v°'

2p ---------------- — '— Hai obitan p không thay đổi

2s

Lai hoá ---------►

cáạobữan của beri

X _Lsp sp

Hai obitan lai hoá sp

Nguyên tử Be cô lập Hình 2.25a. Sơ đồ tạo thành các obitan lai hoá sp trong nguyên tử Be.

Các obitan lai hoá sp được định hướng theo góc 180° (đường thẳng), b) Sự tạo thành phân tửHCN theo thuyết lai hoá

, 2 2

Cấu hình electron của nguyên tửc ls 2s[He], , 2

Cấu hình electron của nguyên tử N ls[He]

Cấu hình electron của nguyên tử H ls

t ị T t

2s2 2p: ì

t ị t T t

t- Dựa vào thuyết VSEPR, biết rằng phân tử HCN là một phân tử

thẳng, góc liên kết HCN là 180° (kết quả bài tập số 2.18) = N :

_ _L_ _!_ Hai obitan không lai hoádùng cho liên kếtn

2s ti

Lai hoá

các obitan của c

- ị— - Ị - Hai obitan lai hoá sp sp sp

Nguyên tửc cô lập Hỉnh 2:25b. Sự tạo thành các obitan lai hoá sp trong nguyên tửc (thuộc phân tử HCN).

75





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



N ă n g l ư

ợ n g

2p _ L ± J Hai obitạn không lai hóá dùng cho liên kết%

JL _LLai hoá SP sp

Hai obitan lai hoá sp

các obitantị củaN

•2s Ji_ Nguyên tử N cô lập

Hình 2.25b'. Sự tạo thành các obitan lai hoá sp trong nguyên tử.N (thuộc phân tử HCN).

HCN là một phân tử thẳng nênc được lai hoá theo kiểu sp. N

cũng được lai hoá theo kiểu sp.Một obitan sp củac (mới chứa một electron) nhận electron ls của H để tạo thành liên kết ơ.Obitan sp khác củac (cũng mới chứa một electron) nhận một electron thuộc obitan sp của N để tạo thành liên kết ơ. Gòn obitan sp thứ hai của N nhận một cặp electron không liên kết.Hai obitan p không liên kết củac (mỗi obitan mới chứa một

electron 2p) nhận hai electron 2p của N để tạo thành hai liên kếtn. Như vậy phân tử HCN được tạo thành bằng cách :

- Một obitan lai hoá sp củac xen phủ với obitan ls của H để tạo thành liên kết ơ.- Một obitan sp củac xen phủ với một obitan sp của N để tạo thành liên kết ơ. Obitan sp khác của N chứa cặp e không liên kết.

- Hai obitan p không lai hoá củac xeii phủ với hai obitan p (khổng lai hoá) củaN để tạo thành hai liên kết71.

hai liên kết7Ĩ

76





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.26. Sự lai hoá sp xảy ra khi có hai nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm.

Các phân tử và ion AX2 không có cặp electron không liên kết xung quanh nguyên tử trung tâm là những phân tử thẳng, có sự

lai hoá sp ở nguyên tử trung tâm và góc liên kết là 180° (xem các ví dụ ở bài 2.25).

2.27. a) Sự tạo thành phân tử BC132 2 1Công thức electron của B : Is 2s 2p [He]t ị t

2s 2pCông thức electron của C1: ls22s22p63s23p5

[Ne] n t ị t ị t-123s 3p5

- Theo thuyết VSEPR thì dạng hình học của phân tử BCI3 là một tam giác phẳng với các góc liên kết C1BC1bằng 120° (kết quả tương tự bài 13). : C1- Sự lai hoá các obitan trong nguyên tử trung* tâm B.

:cr.I'N 120° B )

/ X ••c i:

Ồ0

ề ' 00G >c3

Obitan p không đổi

tị

Lai hoá------------► ■các obitan của B

± ± ± T> u , , :u , .2 —- —- —- Ba obitan lai hoa spzsp2 sp2 sp2

2sNguyên tử B cô lập

- Một obitan 2s và hai obitan 2p (trong số ba obitan 2p) của, _ 2

nguyên tử B trộn lân nhau tạo thành ba obitan lai hoá sp .





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N







N ă n g

l ư ợ n g

3p _J ___ L ___ t í t t Bốn ồbitan lai hoáI I I I ODiian lai íioa--------------- — sp3 của Si nhân bốnsp3 sp3 sp3 sp3 electron 3p cua C1

Lai hoá cáctạ0

thạnh bốn liênobitan của Si kết ơ (Si - Cl)

3s J _ 'Nguyên tử Si

cô lập

Bốn obitan lai hoá sp của Si xen phủ với bốn obitan 3p của bốn nguyên tử C1 tạo thành bốn liên kết ơ Si - Cl, hướng về bốn đỉnh của một tứ diện với góc liên kết C1 - Si —C1 bằng 109,5°.

b) Sự tạo thành phân tử NH 3

Cấu hình electron của nguyên tử trung tầm N.

N : ls22s22p3

Theo thuyết VSEPR thì phân tử NH3 có dạng tứ diện, vậy có sự

lai hoá sp ở nguyên tử N.

toỌJL_L_L_LLaihoácác -5 _■-5 _ o ^ p sp-3 spJ spJ spJ

obitan của N2S J L

Nguyên tử N cô lập

Trong sọ bốn obitan lai hoá sp3 thì một obitan nhận cặp electron không liên kết, còn ba obitan kia nhận bá electron ls của ba nguyên tử H.

80





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



N ă n g

l ư ợ n g

. ■ , 3 ,Như vậy bốn obitan lai hoá sp hướng về bốn đỉnh của một tứ diện, mỗi obitan xen phủ với một obitan ls của một (trong số ba) nguyên tử H tạo thành phân tử NH3.

Góc lí tưởng HNH trong tứ diện đều là 109,5°. Tuy nhiên, do cặp electron không liên kết của nguyên tử N đẩy mạnh hơn các cặp electron liên kết nên góc H - N - H giảm đi chút ít. Thực tế lằ 107°..

Phân tử NH3 là một hình tháp tam giác (tứ diện thiếu một đỉnh) với các góc liên kết H - N - H bằng 107°.

c) Sự tạo thành phân tử H20Cấu hình electron của nguyên tử trung tâmo

o : ls2 2s2 2p4

[He] u tị t 1t2s 2p

Theo VSEPR thì các nhóm electron trong phân tử H20 hướng về bốn đỉnh cùa một tứ diện, vậy ở nguyên tử trung tâm o có sự lai hoá sp3. ' -

2p _LL 1 ĩ

2s -1L

Lai hoá các------:-----►obitan của nguyên tử o

JL JL _L J_'sp3 sp3 sp3 sp3

J

Nguyên tửo cô lậpnhận các cặp tạo thành liên

electron không kết ơ với hai liên kết nguyên tử H

(O-H)Trong số bốn obitan lai hoá sp , hai obitan nhận hai cặp electron không liên kết (của nguyên tử O), còn hai obitan kia nhận hai electron ls của hai nguyên tử H tạo thành hai liên kết

81





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



ơ. Do hai cặp electron không liên kết đẩy mạnh hơn nhiều các cặp electron liên kết nên góc hoá trị H - o - H không còn là 109,5° mà giảm xuống còn 104,5°

2.30. Sự lai hoá sp3 xảy ra khi có bốn nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm. '

a) Các phân tử và ion AX4 không có cặp electron không liên kết xung quanh nguyên tử trung tâm,có dạng tứ diện, có sự laihoá sp3 ở nguyên tử trung tâm và góc liên kết là 109,5°.(trường hợp (a) trong bài 2.29)

b) Các phân tử và ion AX3E thường có dạng tháp tam giác, và có sự lai hoá sp ở nguyên tử trung tâm(trường hợp (b) trong bài 2.29)

c) Các phân tử và ion AX2E2 thường có dạng gấp khúc (hay V)3 7và có sự lai hoá sp ở nguyên tử trung tâm.

(trường hợp (c) trong bài 2.29)

- Nguyên tửc của nhổm CH3 có cấu trúc tứ diện, góc HCH xấp xỉ bằng 109°. Như vậy ở nguyên tửc có sự lai hoá sp3.

3Như vậy, hai obitần lai hoá sp của

o xen phủ hai obitan ls của hai nguyên tử H, tạo thành hai liên kếtơ (O - H). Phân tử H20có dạng gấp khúc (hay chữ V) với góc liên kết H - o - H bằng 104,5°

H é

H

2.31. Công thức Liuyt của axit axetic. sp2

sp2

sp 3





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



- Cũng tương tự như vậy nguyên tử o của nhómc cũng lai hoá sp3.

o - H

- Nguyên tửc thứ hai trong phân tử có ba nhóm electron bao quanh hướng theo ba đỉnh của một tam giác phẳng tạo thành

góc liên kết 120°. Nguyên tử c lai hoá kiểu sp2- Tương tự như đối với phân tử H2CO đã được mô tả trong bài(21) trong liẽn kết c = o cả hai nguyên tử c và o đều lai hoá

2 ~ sp , như vậy ở môi nguyên tử còn một obitan p không liên kếtđể tạo thành liên kết71cacbon - oxi.

2.32. - Kiểu lai hoá

- Số obitan p không lai hoá còn lại- Số liên kệtTí có thể tạo thành (Xem lại các bài tập 19, 21, 23)

2.33. Cấu hìnhelectron của c : ls22s22p

[He]

sp sp sp

2 1 02 1 0

t ị T r2s 2p '

Thường thì các obitan có cùng mức năng lượng rĩiới có nhiều khả năng trộn lẫn với nhau (lai nhau).Như vậy nguyên tửc có tối đa bốn obitạn có khả năng lai hoá (một obitan 2s và ba obitan 2p). Số obitan lai hoá nhỏ nhất có thể tạo thành là hai (hai obitan sp) và số obitan lai hoá lớn nhất

\ ' 3là bốn (bốn obitan sp ).

Mỗi obitàn lai hoá xen phủ với một obitan khác để tạo thành một liên kết ơ.

2.34. a) Cấu hình electron của N : ls2 2s2 2p3

[He] t ị T

s p

83





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Cũng với lí do nêu trong bài (2.33), nguyên tử N chỉ có thể tạo thành bốn obitan lai hoá.Ví dụ trong ion NH4 , ở N có bốn obitan lai hoá sp3, ion NH4là một tứ diện, mỗi nguyên tử H chiếm một đỉnh, góc liên kết

H - N - H là 109,5°.b) Cấu hình electron củas : ls2 2s2 2p6 3s2 3p4 3d.

[Ne] t ị t ị t3s 3p 3d

7, v 7 2, ơ các bài tập trên, ta đã để cập đến ba kiếu lai hoá là sp, sp và

sp3. Ngoài ra còn hai kiểu lai hoá khác là :, 3

- Kiêu sp dTrong đó trộn lẫn một obitan s, ba obitan p và một obitan d tạo ra năm obitan lai hoá sp d. Năm obitan này hướng về Găm đỉnhcủa hình lưỡng tháp tam giác. Ví dụ PF5.

, 3 2- Kiêu sp d .Trong đó trộn lẫn một obitan s, ba obitan p và hai obitan d tạo

3 2 »"ra sáu obitan lai hoá sp d - Sáu obitan này hướng ve sáụ đinh

của hình bát diện. Ví dụ ppg , SF6.Cũng với lí do nêu trong bài (2.33), ở nguyên tử s, ngoài một obitan 3s, ba obitan 3p, còn có hai obitan 3d có thể lai nhau để

3 2tạo thành sáũ obitan lai hoá sp d .Như vậy nguyên tử lưu huỳnh có thể tạo thành tối đa sáu obitan lai hoá kiểu sp3d2 như trong phân tử SF6.

2.35. Công thức Liuyt của SC12 s : ls22s22p63s23p4

ỉ

I: c i :

a :

[Ne]

[Ne]

t ị n t T3s 3p: ls22s22p63s23p5

n t ị t ị t

3s 3p84





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



- Trong SC12 có bốn nhóm electron xung quanh nguyêntử s hướng về bốn đỉnh của tứ diện,ờ s có sự lái hoá sp3.

3- Có bốn obitan lai hoá sp :

tị tịsp3 sp3

_ ĩ_ 2 _ sp3 sp3

nhận hai cặp electron không liên kết

- Phân tử ÁX2E2, c° dạng hình gấp khúc (chữ V).3Trong số bốn obitan lai hoá sp thi hai obitan nhận hai cặp electron

không liên kết cùas, còn hai obitan sp còn lại xen phủ hai

electron 3p của hai nguyên tử Q tạo thành hai liên kết ơs - Cl.Phân tử SC12 (có hai cặp electron không liên kểt xung quanh nguyên tử trung tâm) có dạng hình chữ V.

2.36. Trong nhiều trừờng hợp, không cần thiết hoặc không thể giải thích cấu trúc hình học cùa phân tử bằng thuyết lai hoá các obitan (cũng như thuyết VSEPR) mà chỉ giải thích bằng sự xen phủ giữa các obitan không lai hoá. — Sự xen phủ s —s

Ví dụ trong phân tử H2, hai obỉtan ls xen phủ nhau. — Sự xen phả s —p "■ .Ví dụ trong phân tử H ơ có sự xen phủ giữa obitan ls của H và obitan 3p của Cl.

) —Sựx e n p hủp —p

Ví dụ trong phân tửa 2, có sự xen phủ của hai obitan 3p của hai nguyên tử Cl.

- Sự xen phủ các obitan trong phân tử t i $ Thực nghiệm cho biết góc liên kết HSH bằng 92° rất gần với 90°. H 92° H

85





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Vậy sự tạo thành phân tử H2S là kết quả của sự xen phủ giữa hai obitan 3py, 3px không lai hoá, thang góc với nhau, với hai obitan ls của hai nguyên tử H.

[Ne] t ị n t t3s 3pz 3p ,y 3Px

H : Is

t

ls

§5. Sự PHÂN CỰC CỦA LIÊN KẾT. PHÂN TỬ PHÂNcực,KHÔNG PHÂNcực

2.37. Độ âm điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguyên tử trong phân tử hút electron về phía mình.

Hiệu độ âm điệi/1^của các nguyên tử tạo thành liên kết, càng lớn, độ phân cực của liên kết càng lớn.a)

b)

c)

d)

C - 0 + -> - p -o

>H--- ^— P -NH--- ^— B - I+ -> -

2.38. Phân tử acrolein

C -N + - » - p -s + ->- P -Hkhông phân cực B -HH--- y —

H H H I I I . .

H - C = C - c = ộ

a) Các liên kếtc - H vàc = o phân cực.Các liên kếtc = c và c - c không phân cực.

86

(l)Xem bảng độ âm điệu của các nguyên tố trong phần phụ lục





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Liên kết phân cực nhất làc = o.2.39. 1. Trong số các phân tử

C02, H20 , NH3, CC14, C1F

thì liên kết o -H trong phân tử H20 có độ phân cực lớn nhất vìhiệu số độ âmđiện (AX) lớn nhất.

AX = X0 - X h = 3, 5- 2, 1 = 1,4.

2. a) Phân tử c0 2 M —— {- H------►• • • •o = c = o• • - t • *ơ~ 2ơ ơ_

Độ phân cực của liên kết (hay của phân tử) đượo đo bằngmomen lưỡng cực^ (momen lưỡng cực bằng tích của điện tíchô nhân với khoảng cách và có đơn vị là eulôngX mét)*.Vì momen lưỡng cực là một đại lương có độ lớn và chiều, nên được biểu diễn bằng vectơ như trên.

Trong phân tử C 02, Hai momen lưỡng cực của liêri kếtc = o có cùng độ lớn và ngược chiều nhau. Vì vậy chúng triệt tiếu nhau

và phân tử C 02 không phân cực. Thực nghiệm cho biết momẹn lưỡng cực eủa phân tử C02 bằng không.

b) Phân tử H2OTrong phân tử nước, momen lưỡng cực của hai liên kết o - H bằng nhau nhưng không triệt tiêu nhau mà cộng lại để thành momen lưỡng cực của phân tử nước. H H

Vậy nước là một phân tử phân cực. Thực nghiệm cho biết momen lưỡiíg cực của phân tử nước là 1,94D.

(1) Trong thực nghiệm, người ta dùng đơn vị quy ựớc là Đơbai (D)

lD = 3,34x 10- ° c .m .

87





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



c) Phân tử NH3

H

H momen lưỡng cực của phân tử H

Trong phân tử NH3, momen lưỡng cực của các liên kết N - H làm tăng hiệu ứng của cặp electron không liên kết trên nguyên tử N nên phân tử NH3 phân cực rất mạnh (momen lưỡng cực bằng 1,5D).

d) Phân tử NF3 I --

Khác với trường hợp của NH3, vì độ âm điện của F lớn hơn của N nên .chiều của các momẹn lưỡng cực củà các liên kết N - F hướng về phía F.

Trái với trường hợp của NH3, các momen lưỡng cực của các liên kết N - F ngược với hiệu ứng của cặp electron không liênkết trên nguyên tử N làm cho phân tử NF3 chỉ phân cực nhẹ (momen lưỡng cực thực tế là 0,2D).

2.40. a) Phân tử BF3

Phân tử BF3 là một tam giác phẳng. Các liên kết B - F phân cực rất mạnh vì AX lớn F

u

momen lưỡng cực của F phân tử NF3 (nhỏ)

F

F B (ÀX = 4 - 2 = 2 ) momen lưỡng eực của

phân tử BF3 bằng không





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





'I', y

c) Phân tử CH2CI2

momen lưỡng cực củaphân tử CH2CI2

Trong phân tử CH2C12, hai momen lưỡng cực của hai liên kết c - Hhướng về phíac, còn hai momen lưỡng cực của liênkết c - c ihướng về phíaCl.Momen lưỡng cực của phân tử CH2CI2 > 0, phân tử CH2CI2phân cực.d) Phân tử CHCI3

momen lưỡng cực của phân tử CHCI3

Trong phân tử CHCI3, cả bốn momen lưỡng cực của bôn liên kết (ba liên kếtc - C1 và một liên kếtc - H) đều hướng về phíac. Phân tử phân cực mạnh. c

e) Phân tử CCI4Tương tự trường hợp (a), ở đây bốnmomeíì ^ưỡng cực của bốn liên kết c - C1 triệt tiêu nhau : Phân tử CCI4 không phân cực (tuy khác trường hợp (a) ở chỗ bốn rnomenlưỡng cực của bốn liên kếtc - C1 đều hướng theo chiều C1 chứ không hướng theo chiềuc như bốn liên kếtc - H trong trường hợp CH4).

90





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.42. Muốn xác định một phân tử có cực hay không trước hết^ần phải biết sự sắp xếp của các nguyên tử trong phân tử (dạng hình học của phân tử).Momen lưỡng cực (đo độ phân cực) là một đại lượng có độ lớn và có chiều.

Trong phân tử, nếu các liên kết phân cực được sắp xếp đối xứng nhau, momen lưỡng cực có cùng độ lớn và ngược chiều. Chúng sẽ triệt tiêu nhau và phân tử không phân cực.Ngược lại, nếu các lực không cân bằng, phân tử sẽ có cực.

2.43. a) Công thức cấu tạo của X vàzBiết rằng chất X không phân cực, vậy chất X phải tồn tại ở dạng trans ; Còn chấtz phân cực, vậy phải tồn tại ở dạng cis.

b) Biết rằng chỉ có X vàz kết .hợp với H2 mới cho cùng sản

phẩm là C1CH2 - CH2C1. -

C2H2C12 (X hoặc Z) + H2 -» C1CH2 - CH2C1.

C1

H

dạng trans dạng cis **

H C1

Cl HH HI !

Vậy công thức của Y sẽ là :

C - H

X 2,5 - 24

C - C l

X 2,5 3'

AX = 0,4 AX = 0,5





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



momen lưỡng cực của phân tử Y

Chất Y là một phân tử phân cực.

2.44. a) Dự đoán góc liên kết trong phân tử của hai dạng đồng phân của N2F2. Công thức Liuyt của hai dạng đồng phân :- Dạng trans :

Cũng tương tự như trên, hai góc N - N - F đều bằng 120° nhưng hai nguyên tử F đều xếp về một phía của trục liên .kết N - N.

b) Theo các hình vẽ trên thì trong trường hợp phân tử N2F2 à dạng trans, các momen lưỡng cực của hai liên kết N —F đối xứng nhau, có cùng độ lớn, ngược chiều nhau nên triệt tiêu nhau. PỊiân tử ở dạng trans không có cực.Còn ở dạng cis, các momen lưỡng cực không triệt tiêu nhau : Phân tử ở dạng cis có cực.

Xung quanh mỗi nguyên tử trung tâm N đều có ba nhóm electron. Theo

VSEPR, các nhóm electron này hướng về ba đỉnh của một tam giác phẳng vàcó góc N - N - F bằng 120°

- Dạng cis :

momen lưỡng cực của phân tử ở dạng cis

2.45. a) Cl2(k) + 3F2(k) 2ClF3(k)





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



V0'

e) Công thức Liuyt của C1F3

Xung quanh nguyên tử trung tâm C1 có năm nhóm electron (ba nhóm tạo thành liên kết ơ Cl - F và hai nhóm là hai căp electron không liên kết của Cl). I P •Theo thuyết VSEPR, thì năm nhóm • \ ỉ

electron này hướng về năm đỉnh ^ Cl — F I» * I **của một lưỡng tháp tam giác. I

’ : f :d) Biết rằng phân tử CIF3 phâncực, vậy dạng hình học của phân p ptử không thể là một tam giác xỹs

C1phang. (Nếu CIF3 là một tam giác .1phẳng thì các momen lưỡng cực ▼!

pcủa các liên kếtc - F sẽ triệt tiêu nhau : CIF3 sẽ không phẩn cực)

- Các cách sắp xếp khác có thể có là :. . • •I • F •

: F v • * \ ’ ••

Cl — F : X S \ • • C1 — F :C1 —F

1 . . / I •• I: F : 1 F: F :

a) •• b)

Cả hai dạng (a) và (b) đều thể hiện được QF3 là một phân tử có cực. Thực nghiệm cho biết phân tử CIF3 có dạng (b) (tức là hình chữ T).

e) Cl2 + 3F2 ->2CIF3

Trong bài số (5) ta đã biết rằng năng lượng của phản ứng (ÀHpứ) bằng tổng năng lượng liên kết của các chất phản ứng (ZNLLK)chât p ứ cộng với tổng năng lượng liên kết của các chất tạo thanh (—XNLLK)cj1gl't tao thành

93





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



AHp ứ = 243 + (3X 159) +( -6 X 255) = 810 kJ/mol.

Ta biết rằng năng lượng tạo thành (AHtt) một chất là năng lượng tạo thành một mol chất đó từ những đơn chất bền.

Vậy năng lượng tạo thành CỈF3 là 405 kJ/mol.

2.46. Khi các phân tử phân cực nằm gần nhau như trong chất lỏng và chất rắn thì cực dương của phàn tử này hút cực âm của phân tử kia. Lực hút đó gọi là lực lưỡng cực - lưỡng' cực.Đối với các phân tử có kích thước và khối lượng như nhau, phẫn tử nào có momen lưỡng cực càng lớn, lực lưỡng cực - lưỡng cực giữa các phân tử càng lớn, càng cần nhiều năng lượng để tách chúng ra khỏi chất lỏng chuyển sang trạng thái khí, do đó có nhiệt độ sôi càng lớn.

Theo lập luận trên thì chất cis đicloroetilen có nhiệt độ sôi lớn hơn chất trans đicloroetilen.

2.47. a) Phân tử C2Hg

Phân tử C2H6 khôiig có liên kết H vì H liên kết cộng họá trị với c không tạo thành liên kết H do độ âm điện củac không đủ IỚÍ1 để làm cho liên kếtc - H phân cực rất mạnh.

AHtt(ClF3) = 405 kJ/mol.

H C1 H

C1momen lưỡng

cực của phân tử cis đicloroetilen

phân tử không có cực

trans đicloroètilen

94





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Phân tử CHoOH HINguyên tử H liên kết cộng hoá C — H H

trị với nguyên, tử o ở phân tử I Inày, liên kết với cặp electron _ Q .. __ TT __ 0 — c __ Hkhông liên kết của nguyên tử o • • * 1 . . ị

trong phân tử bên cạnh : PJỌI!

c) Phân tử CH3 - G- NH2

Hai phân tử trên có thể tạo thành một liên kết hiđi ->do nguyên tử H (trong liên kết N - H) với o , hoặc chúng có thê tạo hai liên kết hiđro.

H : o : H

iị

.V

IH — c — C — N — H — : 0 = C - * C — H■ _ I IH H H — n : h

hay :

HH

H *01 — H — N ?I / / \

H — c — cI XN—H—:o.H I

C — C — H* 1H

H

2.48. a)Trường hợp CH4 ... CH4 H

Phân tử CH4 không phân cực. Tuy nhiên, ^khi hai phân'tử (hay nguyên tử) lại gần ^

nhau thì lực hút và lực đẩy giữa các j electron và các hạt nhân làm cho đámmây electron của chúng bị biến dạng làmxuất hiện momen lưỡng cực tạm thời trong các phần tử (haynguyên tử) lân cận nhau. Người ta gọi đó là momen lưỡng cực

95





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



. %'ò,

cảm ứng và chúng gây ra lực hút giữa?7các phân tử. Tuy nhiên lực hút này rất yếu.

Trong trường hợp của CH4, các phân tử tương tác với nhau bằng lực lưỡng cực cảm ứng rất yếu. Nhiệt độ sôi của CH4 là -161,5°.

„b) Trường hợp của H20 ... CH3OHCả hai đều là phân tử phân cực và Hđều có liên kết o - H. Như vậy ơ+ Q __ j Ị _ ohai phân tử trên tường tác với H Inhau qua lực lưỡng cực - lưỡng QỊJ3cực đặc biệt gọi là liên kết hiđro.

c) Trường hợp LiC l... H2O r

LiCl là một hợp chất ion gồm có các ion Li+ và C1 và H20 là những phân tử phân cực. Do đó có các lực tương tác giữa các ion và lưỡng cực của nước.ion - lưỡng cực.Các lực tương tác trên mạnh dần theo chiều :

CH4 ... CH4 < H20 ... CH3OH < LiCl... H20.

2.49. a) CH3NH2 và CH3F là những phân tử có cực, có khối lượng phân tử xấp xỉ nhau.

Phân tử CH3NH2 có liên kết N - H, nên có thể tạo thành liên kết hiđro.

Phân tử CH3F có liên kết c - F chứ không phải là H - F nên ở đây chỉ có lực tương tác lưỡng cực - lưỡng cực mà không có liên kết hiđro vì vậy CH3NH2 có nhiệt độ sôi cao hơn.

H H HI I - ICTỈ3 - N - H . .. :N -C H3 H - C - F

I IH H

Phân tử CH3NH2 Phân tử CH3F

96





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Phân tử NH3 và PH3 tuy có thành phần giống nhau, đều cóliên kết N - H và p - H nhưng độ âm điệu của p nhỏ hơn độ âm điệu của N. (Độ âm điện của p bằng 2,1 ; của N bằng 3). Liênkết N - H phân cực mạnh, vì vậy NH3 có thể tạo thành liên kết

hiđro, còn PH3 thì không.NH3 có nhiệt độ sôi cao hơn PH3.

c) LiCl là hợp chất ion có nhiệt độ sôi cao hơn HC1 là những phân tử phân cực.

2.50. • KBr là hợp chất ion nên có nhiệt độ sôi cao hơn cả.• Nước có thể tạo thành liên kết hiđro nên có nhiệt độ sôi sau KBr.

• Trong số các chất nêu trong bài thì H2S là chất cộng hoá trịphân cực duy nhất nên có nhiệt độ sôi thấp hơn H20 nhưng cao hơn hai chất kia.

• Trong số hai chất còn lại là CH4 và H2 thì phân tử CH4 lớn hơn, dễ bị biến dạng hơn, có momen lưỡng cực cảm ứng lớn hơnnên có nhiệt độ sôi iớn hơn H2.

Kết quả là : H2 < CH4 < H2S < H20 < KBr------------------------------ -----------------------------------

Chiều tăng nhiệt độ sôi.

§6. TINH THỂ

2.51. Ni thuộc loại tinh thể kim loại, các nguyên tử Ni trong tinh thể liên kết với nhau bằngliên kết kim loại.

Có nhiệt độ nóng chảy cao. Dẫn nhiệt dẫn điện tốt.F2, S02, CH3OH thuộc loại tinh thể phân tử.Trong tinh thể các phân tử liên kết với nhau bằng liên kết hiđro (CH3OH), lực lưỡng cực - lưỡng cực (S02), lực lưỡng cực cảm

97





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



ứng (F2). Nói chung bằnglực giữa cấc phân tử (gọi là liên kết Van đe Van). Chúng có nhiệt độ nóng chảy thấp hoặc vừa, dẫn điện, dẫn nhiệt kém.SiC thuộc tinh thể nguyên tử. Các nguyên tử trong mạng liên

"kết với nhau bằngliên kết cộng hoá trị.Rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao, thường dẫn điện, dẫn nhiệt kém.

CaF2, Na2S04 thuộc tinh thể ion. Các hạt trong tinh thể liên kết với nhaubằng liên kết ion.Có nhiệt độ nóng chảy cao. Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt khi nóng chảy.

2.52. a) Các tinh thể ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao là dơ lực hút giữa các ion rất mạnh (lực liên kết ion), mạnh hơn lực tương tác giữa các phân tử rất nhiều.b) Cũng với lí do trên nên các tinh thể ion cứng. Tuy nhiên, chỉ cần tác dụng một lực bên ngoài khá mạnh cũng làm thay đổi vị trí tương đối của hàng tỉ tương tác của các ion. Nếu lực đó đủ lớn thì các ion cùng dấu dịch chuyển lại gần nhàu và lực đẩy giữa các ion đó làm vỡ tinh thể.

2.53. a) Trong phân tử đường saccarôrơ (C12H22 0 jj) có nhiều nhóm

OH , nó là một chất phân cực. Băng phiến (C10Hg : (^ l ị^ ) ) là một chất không .phân cực. Do lực tương tác giữa các phân tử đường mạnh hơn nên có nhiệt độ nóng chảy lớn hơn.b) Đường và băng phiến đều là những tinh thể phân tử. Trong tinh thể, các phần tử đường và băng phiếu được giữ lại với nhau bằng lực Van đe Van (lực giữa các phân tử) rất yếu do đó chúng đều không rắn và dễ bị tách ra khỏi nhau (dễ bị tán nhỏ)c) Đường và băng phiến là những hợp chất phân tử, không chứa electron tự do (như kim loại) nên ở trạng thái rắn không dẫn điện cũng không chứa ion (như hợp chất ion) nên khí nóng chảy cũng không dẫn điện.

2.54. Trong số các chất nêutrong bài thì:a) Cu dẫn điện tốt nhất vì trong tinh thể đồng có các electron tự do dịch chuyển.

98





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Nai không dẫn điện ở trạng thái rắn vì trong tinh thể các ion

Na+ và I đều cố định. Khi nóng chảy, các ion Na+ và I C.Óthể dịch chuyển được.c) Si rắn, giòn vì có mạng lưới tinh thể tương tự kim cương (tuy nhiên liên kết giữa các nguyên tử Si trong mạng yếu hơn liên

kết giữa các nguyên tử c trong kim cương)Si đơn chất kém hoạt động, không tan trong nước.d) Cu dễ bị dát mỏng, dễ kéo thành sợi vì có liên kết kim loại.

e) NH3 có liên kết hiđro giữa các phân tử vì N có độ âm điệnlớn (chỉ thua F và O), liên kết N - H phân cực mạnh, lại thêmtrong phân tử NH3, N còn có một cặp electron không liên kết đểtạo thành liên kết cho - nhận với H của phân tử NH3 khác.

g) Xe có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất vì nó là một chất không phân cực. Trong mạng lưới tinh thể, các nguyên tử liên kết với nhau bằng lực lưỡng cực cảm ứng rất yếu nên rất dễ tách rờinhau. (Thực tế, nhiệt độ nóng chảy của xenon là -112°C).

2.55. a) Chất D : Agon.ClI

b) Chất c : Cacbon tetraclorua Cl - c - C1 là một chất khôngI

C1phân cực.c) Chất B : Silic (xem mục (c) bài 54)d) Chất E : Kalibromua (xem mục (b) bài 54)e) Chất D : Agon (xem mục (g) bài 54)g) Chất E : Nai khi nóng chảy bị điện phân.

2.56. Giải thích các ý sau :

a) Bản chất ion của MgCl2 lớn hơn A1C13>còn AICI3 lại có bản chất ion lớn hơn S1CI4.

99





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Nói chung, hiệu độ âm điện của hai nguyên tố liên kết với nhau càng lớn, liên kết càng phân cực, bản chất ion của liên kết càng lớn.

ở đây, Mg, AI và Si đều liên kết với C1 có độ âm điện là 3. Độ âm điện của Mg, Al, Si lần lượt là 1,2, 1,5 và 1,8.

Vậy bản chất ion của MgCl2 > AICI3 > S1CI4.b ) C : l s 22s22p2

S i: ls2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Cả hai nguyên tố đều có bốn electron họá trị.

Tuy nhiên khác với C02 (O = c = O), Si02 không phải là một phân tử đơn giản với liên kết đôi Si = o. Năng lượng của hai liên

kết đôi Si = o kém xa năng lượng của bốn liên kết đơn Si - o vì vậy trong tinh thể Si02 bao giờ onguyên tử Si cũng được bao quành bởi bốn nguyên tử o hướng về bốn

Si02 là tinh thể nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết cộng

hoá trị bền trong khi G02 rắn là tinh thể phân tử, liên kết với nhau bằng lực Van đe Van yếu.c) Xem bài năng lượng mạng lưới ion.

d) Xiclohexan (C6H12) là một chất không phân cực.Nước là một dung môi phân cực mạnh, có lực hút chặt chẽ giữa các phân'tử nước với nhau. Lực hút đó mạnh hơn nhiều so với lực hút xiclohexan - nước. Vì vậy, xiclohexan không thể xâm

nhập vào cấu trúc của nước do đó nó tan rất ít trong nước.Benzen là một dung môi không phân cực, trong benzen có lực tương tác yếu giữa các phân tử. Lực hút benzen - benzen tương tự lực hút xiclohexan - benzen vì vậy xiclohexan dễ xâm nhập vào benzen : Nó tan trong benzen nhiều hơn trong nước.

đỉnh của một tứ diện. Tinh thểSi02 (thạch anh) gồm những tứ diện chung đỉnh nhau.

Si

o





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





§7. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

2.58. a) Nguyên tố Ca nằm ở khối s

b) Nguyên tố Co nằm ở khối d (phân lớp d chưa đầy đủ)c) Nguyên tố Os nằm ở khối d (phân lớp d chưa đầy đủ)d) Nguyên tố Xe nằm ở khối p.e) Nguyên tố Pb nằm ở khối p.g) Nguyên tố Er nằm ở khối f (phân lớp f chưa đầy đủ)

2.59. a) nsnp - Các nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài như trên thuộc nhóm VA (các nguyên tố điển hình)

b) ns1 - thuộc nhóm IA (các nguyên tố điển hình)

c) ns2(n- l )d10( n - 2 ) f 1-14 thuộc nhóm IIIB.

- Tất cả 28 nguyên tố có cấu hình electron các lớp ngoài như trên là những nguyên tố họ lantanit gồm 14 nguyên tố (ứng với n =6),- và những nguyên tố họ actinit gồm 14 nguyên tố (ứng với n = 7).

d) ns2(n- l )d1-10

- Đây là cấu hình electron của các nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất (ứng với n = 4), dãy thứ hai (ứng Ỷới n = 5), dãy thứ ba (ứng với n =6), dãy thứ tư (ứng với n = 7).- Có 10 nhóm nguyên tố chuyển tiếp bắt đầu từ nhóm IIIB (nguyên tố có cấu hình electron ns2(n -l)d 1) đến nhóm IIB (nguyên tố ns2(n - l )d 10)^ \

e) ns2np5 - thuộc nhóm VIIA (các nguyên tố điển hình)

2.60. a) B : Kim loại kiềm (Na).b) H : Nguyên tố chuyển tiếp có phân lớp d chưa đầy đủ (Ni).

(1) Bảng tuần hoàn 18 cột đánh số từ 18, cột 3 ứng với nhóm IIIB, cột 12ứng với nhóm IIB.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



c) F, c , I, G : Những nguyên tố điển hình thuộc khối p, lần lượt la (Al, Bi, Cl, Kr)d) A là nguyên tố lantanit thứ hai (Pr)e) A, D (một nguyên tố thuộc họ actinit) : Những nguyên tố có phân lớp f chưa đầy đủ (Pr, No).

g) I một nguyên tố thuộc họ halogen (Br).h) B, J những nguyên tố điển hình thuộc khối s (Na, Be).i) D một nguyên tố thuộc họ actinit (No).k) K, H, E các nguyên tố chuyển tiếp lần lượt là (Sc, Ni, Ag).1) G khí hiếm (Kr).

2.61.1.2 .a )0 ; b) Cs ; c) Ard) c (IVA); e) Rb ; g)Bih) T I; i) Ki- k) Si1) Ru ; rn) V ; n) Yo) Sc ; p) Mn.

2.62.a) Trong bảng tuần hoàn, mỗi chu kì đều bắt đầu bằng một nguyên tố có cấu hình electron là ns1 (kim loại kiềm) và kết thúc là một nguyên tố có cấu hình electron là np6 (khí hiếm) Theo thứ tự mức năng lượng của các obitan trong nguyên tử ta có :

[86Rn]7s2 6d10 5f 14 7p6V-------------v-------------/

32 nguyên tốNhư vậy chu kì 7 được mở đầu là nguyên tố có cấu hình electron [RnJTs1 (tức là nguyên tố số 87 mang tên Franxi) vàkết thúc là nguyên tố [Rn]7s2 6d10 5f 14 7p6 (tức là nguyên tố số 118, một khí hiếm).b) Nguyên tố kim loại kiềm thổ của chu kì8 (chưa tìm rá) sẽ có

2Cấu hình electron là [118]8s tức là nguyên tố thứ120.

103





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



v_-- y% Oq

°N,

2.63. a) Tính axit của oxit axit tăng cùng chiều với tính phi kim của nguyên tố kết hợp với oxi.

Tính phi kim tăng V.-------------------------►

Ca < Pb <s < C1 Nhóm IIA IVA VIA VIIAVậy Tính axit tăng

CaO < Pb02 < SO3 < CI2O7

b) Tính chất cộng hoá.trị của một oxit càng lổn, oxit càng có tính axit mạnh. Tính chất cộng hoá trị của một oxit càng yếu (tương ứng với tính chất ion càng mạnh) oxit càng có tính bazơ mạnh.

Tính bazơ tăng ------:----------;---------------------► ■CI2O7 < SO3 < Pb02 < CaO

Liên kết cộng hoá trị Liên kết ion

2.64. a) NaH, BaH2, KH là những hợp chất ion.

ơ đây các kim loại mạnh là cation, còn hiđro là anion.NaH : Natri hiđrua

Na+H“ + H+OH“ H2 + Na+ .+ OH"KH : Kali hiđrua tính bazơ

K+H~ + H+OH“ -> H2 + K+ + OH~

BaĩỈ2 : Bari hiđrua tính bazơ

Ba2+H2 + 2H+OH“ -> 2H2 + Ba2+ + 20H"

b) H2S Ịà hợp chất phân tử, có liên kết cộng hoá trị.

H2S là một phân tử phân cực : ĨĨ2+SỖ-.

H2S + H.OH ^ H3O + HS"

tính axit

104





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2.65. a) Vì Mg2+, Ca2+ và Sr2+ đều thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn nên bán kính giảm dần từ dưới lên trên

c 2+ . p 2+ » , 2+Sr > Ca > Mg

b) Các ion 19K+, Ị6s2- và 17c r đều đẳng electron (có cùng

số electron và cùng cấu hình) : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6.s2“ có điện tích hạt nhân nhỏ hơn c r , vậy s2_ > c r.K+ là một cation, lại có điện tích hạt nhân lớn nhất, vậy nó nhỏ nhất. Vậy : s2~ > c r > K+c) Au+ có điện tích nhỏ hơn Au3+, vậy nó lớn hơn

Au+ > Au 3+.

2.66. Nếu chỉ dựa vào quy luật biến đổi theo hàng ngang, cột dọc của bảng tuần hoàn thì khó so sánh v ì :a) K ở đầu chu kì có bán kính lớn trong khi đó thì Sr lại ở phía dưới, cũng có bán kính lớn.b) Trong dãy nguyên tố chuyển tiếp thì sự biến đổi năng lượng ion hoá thường xảy ra rất chậm hoặc không đổi, vì vậy khó đoán chính xác sự biến đổi năng lượng ion hoá của hai nguyên tố chuyển tiếp bên nhau như Fe và Mn.

c) Na ở đầu chu kì, có tính kim loại mạnh nhất chu kì, nhưng Ca lại là một kim loại mạnh ở chu kì sau nên khó so sánh.d) Se ở gần sát phía phải của bảng tuần hoàn nên oxit của nó có tính axit khá mạnh, còn p tuy ở phía trái Se nhưng lại nằm ở phía trên nên oxit của nó cũng có tính axit khá mạnh.

2.67. Vị trí của nguyên tố 114 trong bảng tuần hoàn.Cấu hình electron của nguyên tố 114.

2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4 f 5d 6p 7s 5 f 6d 7pChu T '~ 2 ^~3 ’ ' 4 v 5 " 6 7kìSố •nguyên 2 18 18 32 còn chưa đầy đủtố

hay [Rn] 7s2 5f 14 6d10 7p2

105





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



*0/1' 't'

- Nguyên tố 114 thuộc chu kì 7 vì nmax = 7.- Electron có mức năng lượng cao nhất thuộc obitan p vì vậy nguyên tố 114 thuộc nhóm A.Đối với các nguyên tố nhóm A, số electron hoá trị (bằng số electron ngoài cùng) bằng số thứ tự của nhóm : Nhóm IV.Vậy : Nguyên tố 114 thuộc nhóm IVA, ehu kì 7.b) Khi tìm ra nguyên tố 114 thì nhóm IVA sẽ gồm các nguyên tố sau :Theo chiều từ trên xuống dưới thì c, Si là phi kim, Ge là bán kim loại, Sn, Pb là kim loại, vậy nguyên tố 114 là một kim loại.c) Trong nhóm IVA, các nguyên tố đều tạo thành các hiđrua với công thức chung là EH4 (CH4, SiH4, GeH4, SnH4, PbH4).

Vậy công thức hiđrua của 114 là (114)H4.

- Các nguyên tố trong nhóm đều tạo thành hai oxit : Oxit bậc thấp có công thức EO và oxit bậc cao với công thức E 02.

Vậy nguyên tố 114 cũng có hai oxit là (114)0 và (114)02.

ơ:cr**3ọ•p

Bcrq

cSiGeSnPb114

106





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3.6. Tính ÀH của phản ứng :

C H (k) + H (k) C 2H 6(k) ÀH = ?

Theo 2 cách sau đây : a) Dựa vào năng lượng liên kế t ;

b) Dựa vào nhiệt tạo thành. Hãy so sánh 2 kết quả. Biết năng lượng liên kết (kj/mol) của các liên kết H - H ; c - H ; c - c ;c = c tương ứng là 436 ; 414 ; 347 ; 812, còn nhiệt tạo thành (kJ/mol) của C2H2 và C2H6 tương ứng là +227 và -84,7 kJ/mol.

3.7. Tính nhiệt lượng toả ra khi đốt chá.y lm3 metan (ở đktc), biếtnhiệt tạo thành (kJ/mol) của C02(k) ; và CH^k) tươngứng là 393 ; 242 và 74,9.

3.8. Khi hoà tan 1,5g NH4NO3 vào 35g H20 thì nhiệt độ của H20 từ 22,7°c hạ xuống đến 19,4°c. Hỏi quá trình hoà tan toả nhiệt hay thu nhiệt ? Tính AH khi hoà tan1mol NH4NO3 vào nước. Biết nhiệt dung của nước là 1 cal/lg H20 .

§ . TÓC Độ PHẪN ỨNG HOÁ HỌC

3.9. Tốc độ phản ứng hoá học là gì ? Ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ, áp suất tới tốc độ phản ứng như thế nào ?

3.10. Tốc độ của phản ứng tạo thành SO3 từ S02 và.02 thay đổi như thế nào (tăng hay giảm bao nhiêu lần) khi giảm thể tích hỗn hơn xuống 3 lần ?

3.11. Năng lượng hoạt hoá là gì ? Chất xúc tác ảnh hưởng như thế nào

tới tốc độ phản ứng, tại sao ?3.12. Các yếu tố nào ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng, đối với mỗi yếu

tố hãy cho1 thí dụ (phản ứng) để minh hoạ. ^

3.13 . Cho phản ứng :

4HCl(k) + 02(k) -» 2H20 (k) + 2Cl2(k)

108





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Giả sử ban đầu chỉ có HC1 và 0 2. Sau một thời gian phản ứng, nồng độ của các chất là : HC1 = 0,75 mol Ị l ; 0 2 = 0,42 mol// và Cl2 = 0,20 mol//. Tính nồng độ ban đầu của HC1 và 0 2.

3.14. Cho phản ứng A + B —> c + D.

Nồng độ ban đầu CA = Cg = 0,1 mol//. Sau thời gian t nồng độ của A, B còn lại 0,04 mol//. Hỏi tốc độ phản ứng ở thời điểm này giảm bao nhiêu lần so với thời điểm ban đầu ?

3.15. Cho phản ứng A + B -»• c + D.a) Tốc độ của phản ứng tăng bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 20°c lên 60°c, biết hệ số nhiệt độ của phản ứng là 3 ?b) Cần tăng nồng độ của A, B lên bao nhiêu lần để cho tốc độ phản ứng tăng 16 lần ?

3.16. Nếu ở150°c,một phản ứng nào đó kết thúc sau 16 phút, thì ở 120°c và ở200°c phản ứng đó kết thúc sau bao nhiêu phút ? Giả sử hệ số nhiệt độ của phản ứng trong khoảng nhiệt độ đó bằng2.

§3. CÂN BẰNG HOÁ HỌC

3.17. Tại são nói cân bằng hoá học là một cân bằng động ? Các yếu tố nào làm chuyển dịch cân bằng ?

3.18. Phản ứng tổng hợp amoniac là :N2 + 3H2 ^ 2NH3 với AH < 0

Để tăng hiệu suất điều chế NH3, người ta tiến hành phản ứng ở 400 - 500°c, dưới áp suất cao (500 - 1000 at) và dùng sắt hoạt hoá xúc tác. Hãy giải thích các điều kiện dùng để tổng hợp NH3.

3.19. Cho phản ứng thuận nghịchA + 2B ^ c .

109





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3.23. Tiến hành phản ứng thuận nghịch trong bình kín dung tích lít

CO(k)+Cl2(k)— COCl2(k)

ở t°c không đổi, nồng độ cân bằng của các chất là : [CO] = 0,02 mol//;

[Cl2j = 0,01 mol//; [COG2] = 0,02 mol//. Bơm thêm vào bình 0,03 mol Cl2. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới.

3.24. Người ta tiến hành chuyển hoá metan theo phản ứng :

CH4 + H20 —^->CO + 3H2

Sau khi kết thúc thí nghiệm và làm ngưng tụ hết hơi H20 thì thu

được 0,42 lít hỗn hợp khí ở 25°c và 753 mmHg. Đốt cháy hỗn

hợp khí này thì toả ra 4,76 kJ.Tính % CH4 đã bị chuyển hoá, biết nhiệt độ cháy c o , H2 và CH4 tương ứng là 110,5 ; 266,9 và 890,3 kJ/mol.

3.25. Sự oxi hoá I- bởi s 208_ được xúc tác bởi các ion Fe2+ cũng

như Fe3+.

1 „Cần làm các thí nghiệm gì để thấy rõ vai trò xúc tác của• T —' 2 + 1 ~1 3 +ion Fe , Fe .

2. Giải thích cơ chế xúc tác.

3. Hãy rút ra kết luận về thế oxi hoá - khử của chất xúc tác.

3.26. ở nhiệt độ 1000 K có các cân bằng :

C + C02 ^ 2 C 0 với Kị = 4

Fe + C02 ^ FeO + CO với K2 = 1,25.Trong 1 bình kín chân không dung tích 20 lít ở 1000 K ta đưa vào1 mol Fe, 1 mol c (cacbon) và 1,2 mol C02. Tính số mol Fe và c đã tham gia phản ứng sau khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3. Tính thời gian để — lương C3H7OH tham gia phản ứng ( t i ) .2 2

4. Tính các hằng số k1? k2, k3.

5. Tính nồng độ mol của A, B, c, D ở t = —.2

3.29. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (300K) của phản ứng

2NO + Cl2 -» 2NOC1 dựa theo kết quả thí nghiệm như sau :

TN N° [NO] [Cl2] Tốc độmoì.ỉ TN1 0,010 0,010 1.2 .10-4

TN2 0,010 0,020 2,3.10" 4TN3 0,020 0,020 9,6.10-4

3.30. Cho cân bằng hoá học :

N2 + 3H2 ^ 2NH3 với AH =• -9 2 kJ.m of 1

Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng tức tỉ lệ1 : 3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (ở 450°c ; 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích.

1. Tính hằng số cân bằng Kp.

2. Giữ nhiệt độ không đổi (450°C) cần tiến hành dưới áp suất bao nhiêu để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích.

3. Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào

để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích. Cho biết phương trình Van't Hoff liên hệ giữa hằng số cân bằng là :

k 2 a h í 1 1 'nKi R u T2,

113





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



~+.T* 0,

3.31. Cho phản ứng "khí nước"C 02 +H2 ^ C 0 + H20 (1)

1. Tính AG° của phản ứng (1)ở 1000 K, biết AHOOOK= 35040 J.moF1,

a s1000K =32,11 J.mor1.K_1.

2. Tính hằng số cân bằng Kc, Kp của phản ứng (1) ở 1000 K.3. Một hỗn hợp khí chứa 35% thể tích H2, 45% thể tích c o và 20% thể tích hơi nước được nung nóng tới 1000 K. Tính thành phần hỗn hợp ở trạng thái cân bằng.

Hướng dẫn trả lời

§1. NHIỆT PHẢN ỨNG VÀ NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CỬA NHIỆT ĐỘNG HỌC

3.1. Xem SGK trang 194 - 195.

3.2. Có thể dựa vào năng lượng liên kết để dự đoán phản ứng toả

nhiệt hay thu nhiệt. Muốn vậy, tính ÀH của phản ứng theo năng lượng liên kết (xem các bài tập 3.3, 3.4, 3.5). Nếu ÀH < 0 phản ứng toả nhiệt; AH > 0 phản ứng thu nhiệt.


CH4(k) + C 2(k) CC 4(k) + H C (k)H C1I I

H -C -H + 4C1 - Cl -> C l-G -C l + 4H - C1J IH C1

AH = 4.EC_H + 4.Eq_q - 4.EC_C1 - 4.EH_C1

= 4.414,2 + 4.2242,4 - 4.326,3 - 4.430,9

= -402,4 kJ. Phản ứng toả nhiệt.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2C12(k) +2H20 (k) -> 4.HCl(k) +c>2(k) 2 . C1 - C1 + 2 . H - o - H -> 4. H - C1 + o = o.

AH = 2.Eq_q + 2.2E0_h - 4.Eh_q - E0=ọ

= 2.242,6+ 2 . 2 . 4 6 3 - 4.430,9 - :498,7 = +114,9 kJ. Phản ứng thu nhiệt

Ghi chú : Nếu viết phản ứng :


Cl2 + H20->2HCl +-02114 9 _ _1thì AH = + ———= +57,45kJ.mol

23.5. Tính AH của phản ứng :

8Al(r) + 3Fe30 4(r) 9Fe(r) + 4Al20 3(r)

ÀH= y^ AHttAl2Q3 -y^ A H tt.Fe3Q4 (tt = tạo thành)

=-4.16 70 - (-3.1117) =-33 29 kJ , Phản ứng toả nhiệt rất mạnh.

3.6. Tính ÀH của phản ứngC Ĩ Ĩ (k) + H (k) C2H 6(k)

a) Dựa vào năng lượng liên kế t :H HI I

H -C = C - H + 2 H - H - > H - C - C - H1 I

H HAH = 2Ec _h + Ec =c + 2Eh_h -6.Ec _h - Ec_c

= 2.414 + 812 + 2.436 - 6.414 - 347 = -319 kJ.'b) Theo nhiệt tạo thành :

AH = AHttC2H6 - AHttC2H2 = -84 ,7-(+ 22 7) = -311,7 kJ

115





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3.7. Phản ứng đốt cháy metan :

CH4 + 202 — C 02 + 2H20

AH = 2.AHtt(H20) + AHtt(Co2) - AHtt(aỈ4)

= -2.242 - 393 - (-74,9) = -802,1 kJ.Tức là khi đốt cháy 1 mol CH4 toả ra 802,1 kJ nhiệt. Vậy nhiệt

3lượng toả ra khi đốt cháy lm CH4 (đktc) bằng

M 2 Ì = 35808 kJ22,4

3.8. Vì nhiệt độ hạ từ22,7°cxuống 19,4°c nên quá trình hoà tan là thu nhiệt. AH khi hoà tan1mol NH4NO3 vào nước (rất loãng) bằng :a h = (22,7-19 ,4).35.1.4,184.80=25 j

1,5

§2. TỐC Đ ộ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC

3.9. Xem SGK 10 trang 204 - 209.

3.10. Theo phản ứng 2S02 + 02 -* 2SO3

v = k[S02]2[02] (1)Khi thể tích hỗn hợp giảm 3 lần tức nồng độ tăng lên 3 lần nên ta có

v' = k(3[S02])23[02] (2)

= k[S02]2[02].32.3 = v.27

nghĩa là tốc độ tăng 27 lần.

3.11. Xem SGK trang 209 - 210.

116





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3.12. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng.

1. Ảnh hưởng của nồng độ Ví dụ xét phản ứng :

CO (k) + N (k) C (k) + N (k )

A[CO] A[N02] _ A[C02] _ A[N0]At At At At

Thực nghiệm cho thấy tốc độ giảm theo nồng độ các chất phản ứng

[CO] moi./ 1 [N02]mol./ 1 thời gian (s) V : mol./ *s 1

0,100 0,100 0 3,3.10 3

0,067 0,067 10 1,7.10"30,050 0,050 20 |l,0.10-30,040 0,040 30

2 . Ảnh hưởng của nhiệt độ (xem thêm phần năng lượng hoạt hoá). Thực nghiệm cho thấy khi tăng nhiệt độ10°c thì tốc độ phản ứng tăng 2 - 4 lần ; giá trị này được gọi là hệ số nhiệt độkT. Như vậy tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T'i và T2 liên hệ với nhau bởi biểu thức :

T ĩ -TịvT2 =vTl.k T 10

Ví dụ : Biết hệ số nhiệt độ của phản ứng (1)

A + B —»c + D (1)

là 2. Hỏi khităng nhiệtđộtăng từ 140°clên 200°c tốcđộphản ứng tăng bao nhiêu lần ?

200-140

Ta có v = V140-2 10 = v140.26 = v140.64

Tức tốc độ tăng 64 lần.

117





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3. Ảnh hưởng của chất xúc tácChất xúc tác làm thay đổi tốc độ phản ứng một cách rõ rệt. Ví dụ khi không có xúc tác thì phản ứng gỉữa S02 và H2S (khô hoàn toàn) diễn ra rất chậm :

S02 + 2H2S —» 3S.+ 2H20

nhưng nếu có mặt H20 thì phản ứng gần như tức thời, bột lưu huỳnh màu vàng thoát ra ngay.

3/13. Ta có phản ứng :

4HCl(k) + 02(k) ->2H20 (k) +2Cl2(ic)

Ban đầu : 0,75 + 0,2.2 0,42 + — 2

Sau phản ứng 0,75 0,42 , 0,20

Nồng độ ban đầu của HC1 = 0,75 + 0,2.2 =1,15mohỉ 1

Nồng độ ban đầu của 02 = 0,42 + 0,1 = 0,52moì.l 1

3.14. Ta có phản ứng

A + B c + D Tốc độ ban đầuVị = k[A][B] = k.o, 1.0,1

Tốc độờ thời điểm t : v2 = k.0,04.0,04

• ĩ V1 k.o,1.0,1 ^Do đó tốc độ giảm — = —_ ’■ _ _ = 6,25 lần v2 k.0,04.0,04

3.15 . Ta có phản ứng :

A + B -» c + Da) Vì cứ tăng10°c tốc độ phản ứng tăng 3 lần do đó khi nhiệt độ tăng từ20 ° lên 60°c, tốc độ tăng :

60-20n = 3 10 —34 =81 lầĩì

118





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



b) Vi VG= [A]0[B]0 nên muốn tốG độ tăng 16 lần thì tích nồng độ [A][B] phải tăng 16 lần. Ví dụ mỗi nồng độ [A] và [B] tăng 4 lần : V= k 4[A]0 4[B]0 = 16.k[A]0[B]0

3.16. Nếu phản ứng nào đó kết thúc sau 16 phút Ở150°c thì ở 120150-120

v 150 = v 120-2>0 10 = v 12o -2 ,0 3

Như vậy ở 120°c phản ứng kết thúc sau :

t = 16.2,03 phút =128 phút 200-150

Ở 200°c : v200 = vi50^0 10 = vi50-2>05■r

Như vậy, ở 200°c phản ứng kết thúc sau ;t = phút = 0,5 phút tức 30 giây.

2,0

§3. CÂN BẰNG HOÁ HỌC

3.17. Cân bằng hoá học là một cân bằng động vì tại thời điểm cân bằng phản ứng không dừng lại, các phản ứng thuận và nghịch vẫn xẩy ra liên tục nhưng với tốc độ bằng nhau. Ngoài ra ta có thể làm chuyển dịch cân bằng nhờ các yếu tố sau :

- Thay đổi nhiệt độ- Thay đổi nồng độ- Thay đổi áp suất

3.18. Vì phản ứng tổng hợp NH3 toả nhiệt:N2 +3H2 ^ 2NH3 (1) ÀH < 0

Nên muốn tăng hiệu suất tổng hợp NH3 ta phải tiến hành ở áp suất cao (500 - 1000 atm) để cân bằng chuyển dịch về phía phải

119





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



%~9* ' 'vỡ/

(chiều giảm áp suất, số mol khí giảm) ; ở 400 - 500°c để cho tốc độ phản ứng tốt, nếu giảm nhiệt độ xuống thấp cân bằng (1) chuyển dịch về bên phải nhưng tốc độ bị chậm lại rất nhiều, không lợi cho sản xuất. Ngoài ra cần dùng chất xúc tác (bột sắt

được hoạt hoá), vì lúc đó tốc độ phản ứng tăng nhiều lần.3.19. Theo phản ứng :

A + 2B ^ c Nồng độ cân bằng 0,6 M 1,2 M 2,16 M.

T, [C] 2,16Hăng sô cân băng Kc = — - — ———= 2,5[A][B] 0,6.1,2

Giả sử ban đầu chỉ có các chất A, B lúc đó nồng độ của chúng

sẽ bằng :[A]0 = 0,6 + 2,16 = 2,76 m ol.r1

[B]0 = 1,2 + 2.2,16 = 5,54 m o l.r1

3.20. a) Ta có phản ứng :

C (k) + H (k) ^ C O (k) + H ° ( k )

[ban đầu] 0,2 M 0,8 M

[cân bằng] 0,2 - X 0,8 - X X XK [ C o t t l e ) ] X2 L

c [C02][H2] (0,2-x)(0,8-x)Giải ra ta có : X= 0,16 tức nồng độ cân bằng

[CO] = [H20] = 0,16 M

[C02] = 0 ,2 -0 ,1 6 = 0,04 M

[H2] = 0,8-0,16 = 0,64 M.b) Ta 'có phản ứng :

C (k) + H (k) C (k) + H ° ( k )

[ban đầu] IM IM 2M 2M[cân bằng] 1 + X 1 + X 2 - x 2 - x

420





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3.22. Ta có phản ứng :a) H (k) + I (k) ^ HI(k)

[ban đầu] 1 1[cân bằng] 1 - X 1 - X 2x

yTrong đó Xlà phần trăm I2 tham gia phản ứng

Kc = _ a g - = c*>2 = 64[H2] [ I2] ( l -x)( l -x)

-» = 8 -» X= 0,8 tức 80%1- x

b ) H (k) + Ĩ (k) HI (k)

[ban đầu] 2 1[cân bằng] 2 - x’ 1 - x' 2x'Trong đó x' là phần trăm I2 tham gia phản ứng

- - = 64( 2 - x ' X l - x ’)

Giải phương trình ta có x'l =2,25 loại

x '2 = 0,95 tức 95% I2 tham gia phản ứng.

c ) H (k) + Ĩ (k) HI (k)

[ban đầu] n 1[cân bằng] n - 0,99 0,01 1,98Trong đó n là nồng độ ban đầu của H2

„ 1982Ta có : Kc = ------ — ----- — = 64( n - 0,99X0,01)

Giải ra ta có : n .« 7 tức cần trộn H2 và I2 theo tỉ lệ 7 :1.3.23. Theo điều kiện cho :

CO(k) + C12(k) ^ C0C12(k)[cân bằng] 0,02M 0,01M 0,02M[cân bằng]mới 0,02 - X 0,03 + 0,01 - X 0,02 + X





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trong đó Xlà nồng độ c o bị chuyển dịch thành C0C12.Ta cố :

K _ [COCi2] = 0,02 0,02 + xc [C0][C12] 0,02.0,01 (0,02-x)(0,04-x)

- Giải phương trình này ta có : Xị = 0,06 loại

x2 = 0,01 đúng Nồng độ của các chất ở cân bằng mới là :

[CO] = 0,01 M ; [Cl2] = 0*03 M ; [COCl2] = 0,03 M.

3.24. Ta có phản ứng chuyển hoá :

CH4 + H20 CO + 3H2Số mol khí còn lại khỉ ngưng tụ hết hơi nước

_PV 753.ƠT42 n = ì- = — — — = 0,017 mol.RT 760.0,082.298

₩

Gọi Xlà số mol CH4 bị chuyển hoá thì số mol CH4 ban đầu =

X + (n - 4x) = n - 3x, do đó % chuyển hoá bằng — - — .

n - 3 xTa 'có : CO + 0 ,502 -» C02 với AHị = -110,5 kJ

H2 + 0,502 -> H20 với AH2 = -266,9 kJ.

CH4 + 2Ò2 C 02 + 2H20 với AH3 = -890,3 kJTổng nhiệt lượng toả ra :

X. 110,5 + 3x.266,9 + (n - 4x).890,3 = 4,76 kJ

Thay n = 0,017 mol và giải ra ta cồ X= 0,004 mol.Vậy %metan đã chuyển hoá

h% ^ 0 0 4 1 0 0 = 80%- 0,017-0,012

123





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3.25. 1. Các thí nghiệm :

TN1: Trộn dung dịch KI với dung dịch KÔ g sẽ xẩy ra phản ứng:

S20 i ~ + 2 r - > 2 S 0 ^ - + I2

nhưng tốc độ tạo thành I2 rất chậm (kiểm tra bằng hồ tinh bột)2- 2+ ■> 7 ~TN2 : Trộn dung dịch S2Og với Fe xấy ra tức thời phản ứng

- S 2oị~ + 2Fe2+ ->2SC>4 _ + 2Fe3+

(kiểm tra bằng cách cho thêm NaOH vào lập tức có kết tủa nâu đỏ : Fe3+ + 30H" -» Fe(OH)3 i )

3+ — ,

TN3 : Trộn dung dịch Fe với I xay ra tức thời phản ứng 2Fe3+ + 21“ I2 + 2Fe2+

(kiểm tra theo màu nâu của I2 xuất hiện, hoặc dùng hồ tinh bột).2. Vai trò của chất xúc tác :Trường hợp Fe2+

S2Óị~ + 2Fe2+ 2SO4- + 2Fe3+

2Fe3+ + 2I~ -> 2Fe2+ +.Io

S2o|" + 21 2SO4- + I2

Trường hợp Fes+

2Fe3++21"-> 2Fe2++ I2

S2of~ + 2Fe2+ ->2SÓị~ + 2Fe3+

E°í (V)

S2o |“ +2I —»2SÓị~ + I22-

tả điều đó theo sơ đồ bên cạnh





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3.26. Trước hết cần tính

P c o = ^ - = 3,2 atm Pc0 =-^5-= 2,56 atm 2 Kỉ

Gọi Xlà số mol c và y là số mol Fe đã tham gia phản ứng.

Theo các phản ứng (1,2) :C + C02 ^ 2 C 0 (1)

Fe + C02 ^ FeO + c o (2)

thì số mol CO =2x + y ; còn số mol C02 = 1,2 - X- y

Như vậy tổng số moi các khí trong bình tăng

En = 2x + y + l,2 - x - y = l ,2 + x Vì tổng áp suất p = Pco + PC0 = 3,2 + 2,56 = 5,76 atm

nên theo công thức PV = nRT ta có :

vn 5,76.207 n = 1,2 + X = ————- — = 1,405 ^ 0,082.1000

rút ra X = 0,205 mol

p V ^ 1 2.0 Măt khác nCo = = — — — = 0,780 molRT 0,082.1000

Từ đó ta có : y = 0,780 - 2.0,205 = 0,370 mol

3.27. Giả thiết 4 là đúng, vì phản ứng :

Pt + o2 ^ P t o 2 (1)

bị chuỵển dịch hoàn toàn về phía trái khi tăng nhiệt độ (phản

ứng 1 toả nhiệt) và giảm áp suất0 2.

3.28. 1. Nồng độ ban đầu của C3H7OH bằng tổng nồng độ A, B, c, D

Cq = 28,2 + 7,8 + 8,3 + 1,8 = 46,1 ĩĩimol./

125





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'1/

2. Tính hằng số tốc độ :

k = - ln — = 0,0983.s_1 5 28

3. Tính 11 , lúc đó :2

0,0983 =ỉ ln-p2-t '-'O

rút ra t = 7,05 giây.

4. Vì nồng độ các chất B, G, D tỉ lệ với hằng số tốc độ kị, k2, k 3nên ta có thể tính các hằng số đó một cách đơn giản như sau :

k, = k — — — — = 0,0983.-------^4-------= 0,0428.s_1[BT+[C] + [D] 7,8+ 8,3+ 1,8

17,9

^ , 8,3.0,0983 -1Tương tự : k 2 = — - --------= 0,0455.sz 17,9

k3 = ™ 2 E = 0,009B8,-‘17,95. Tính nồng độ các chất ở thời điểm1 .

2Vì nồng độ các chất cũng tỉ lệ nhự ở thời điểm 5 giây nên ta cọ :

[B] _ ỂÉii _Zi?_ -1 0 ,0 mmol./ 12 17,9

46,1 8,3[C] = — - = 10,7 mmol./12 17,9

— = 2,32 mmol,/-12 17,9

126





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3.29. Theo phản ứng : 2NO + Cl2 -» 2NOC1

Tốc độ phản ứngV = k[NO]x[Cl2]y

Khi [NO] không đổi, [Cl2] tăng gấp đôi tốc độ phản ứng tăng 2 lần chứng tỏ y = 1. Còn khi [Cl2] không đổi, [NO] tăng gấp đôi, tốc độ

7- 1 2

phản ứng tăng gấp 4 lần tứcV tỉ lệ với [NO] và do đóX = 2.VậyV= k[NO]2[Cl2] và bậc phản ứngbằng 1 + 2 = 3.Hằng số tốc độ

k =1,2.10 ,-4

= l,2.102m or2/2s_1(0,010)2(0,010)

3.30. 1 . GọiXj, x2, x3 là %thể tích (cũng là %số mol). Ta có ở trạng

thái cân bằng x3 = 0,36 ; Xị = 0,16 ; x2 = 0,48 nên

K = x ị- 0,36z xv x ị.p2 ~0,16.0,483.300

■= 8,14.10"

2. Theo điều kiện cân bằng x3 = 0,5 ; Xị = 0,125 ; x2 = 0,375

Giá trị K như trường hợp trước (8,14.10 5) do đó ta có :

K = 8,14.10-5 =0,5

0,125.0,3753.p2Rút ra p = 680 atm.

3. Ở nhiệt độ khảo sát t :

Ko =■ 0,5 = 4,2.10-4

k2 0,125.0,3753.3002 Thay các giá trị tương ứng vào phương trình Van't Hoff

In8, 1.10

Rút ra T2 = 653K tức380°c.

4,2.1Q~4 _ -92.1Q3 f 1 1 ô 1 m - 5 - 8 3 1 4 A tn T_ v450 T 2 j

127





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



"Ỷ °

3.31. 1. Tính:

AGfooo = AH° - TAS° = 35040 -1000.32,11 = 2930 J

2. Ta có: AG° = -RTlnKp

do đó lnXp = - - ^ 1 =----- — = _ 0 535242p RT 8,314.1000

Rút ra Kp = 0,703

Vì số mol trước và sau phản ứng không đổi (Àn = 0)

do đó Kp = Kc = 0,7033. Thành phần ban đầu (%v = %n)

£ = 0,45; ° =0,35 ; ° g = 0,20 ; “0 =0,00

Gọi Xlà %V của C02 ở trạng thái cân bằng ta có :

CO: xco “ x ỉ H20 : x h20 ~ x

C02 : X ; H2 : x° + X

Ta có :xCo-xH,o (xco - xXxH - x)Kp =KC = — - 2- = ----------— 2 ^-------= 0,703xco2xh2 x(x° + x)

Thay các giá trị x° và rút gọn ta có phương trình :

X2 - 3,01703X + 0,3030 = 0.

Giải phương trình này ta có Xi2 = 1,5085 ± /l,9726 Lấy giá trị hợp lí (tức X< 1) ta có X= 0,104.Như vậy thành phần ở trạng thái cân bằng :

xCO = 0,346 ; XC02 = 0,104 ; Xn2o = 0,096 ; XfỊ2 =0,454

128





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





4.7. Hoà tan 2,84 g hỗn hợp MgC03 và CaC03 bằng dung dịch HC1 dư. Cho tất cả khí thoát ra hấp thụ vào V ml dung dịch NaOH 10% (d = 1,10 g/ml) thu được hỗn hợp2 muối có nồng độ %bằng nhau. Tính khoảng giá trị của V.

4.8. A là dung dịch HC1 nồng độ a mol//.B là dung dịch HC1 nồng độ 5a mol//.Trộn V lít dung dịch A với V' lít dung dịch B thu được dung dịch c có nồng độ HC1 0,2 mol/1.Trộn V' lít dung dịch A với V iít dung dịch B thu được dung dịch D có nồng độ HC1 0,4 mol/1.Tính giá trị của a.

4.9. Hoà tan 18 gam glucozơ (C6H120 6) vào 200g nước. Tính nồng độ% khối lượng và nồng độ molan của dung dịch glucozơ.Hãy lập biểu thức liên hệ giữa nồng độ % khối lượng (C%) vớinồng độ molan (C2) của một dung dịch nào đó.

4.18. Hãy giải thích tại sao Pbĩ 2 (chất rắn màu vàng) tan dễ dàn-g trong nước nóng, và khi để nguội thì lại kết tủa dưới dạng kim

tuyến óng ánh ?4.11. Thế nào là kết tuả phân đoạn ?

Cho dung dịch chứa C1 0,1 mol/1 và CrC>4~~ 10-4 mol//. Thêm

từ từ dung dịch AgN03 vào. Hỏi kết tủa AgCl hay Ag2Cr04xuất hiện trước và khi kết tủa thứ hai bắt đầu thì tỉ lệ nồng độcác ỉon C1 vàCrOỈị- bằng bao nhiêu ? -Cho TAgQ =1:1010 và

TAg2GO4 =l-10-12.4.12, Trộn 200ml dung dịch CaCl2 0,1M với 300ml dung dịch

Na2S04 0,05M. Tính khối lượng kết tủa tạo thành sau khi hệ đạt

tới trạng thái cân bằng. Biết TCaS0 4 =6.10-5.

130





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



4.13. Cần trộn nước (d = 1,00 g/ml) với etylenglicol C2H4(OH)2(d = 1,12 g/ml) theo tỉ lệ thể tích như thế nào để thu được dung dịch bảo đảm chưa đông đặc ở -10°c ? Cho hằng số nghiệm lạnh của nước là Kđ = l ,86°c.

§2. s ự ĐIỆN LI

4.14. Sự điện li phụ thuộc vào các yếu tố nào ? Hãy so sánh bản chất của.quá trình điện li khi nóng chảy và khi tan vào dung dịch.

4.15. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm nhưò hình 50, trong cốc đựng nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)2) cho khí C02 sục từ từ qua dung dịch cho tới dư. Độ sáng của bóng đèn thay đổi như thế nào ? Hãy giải thích bằng các phương trình phản ứng.

4.16. Nhiệt độ đông đặc của các dung dịch 0,01 molan (trong nước)của lire CO(NH2)2, axit axetic CH3COOH và magie cloruaMgCl2 tương ứng là -0,0186°c, -0,0193°c và -0,056°c. Tính độ điện li của các chất trong các dung dịch trên. Biết hằng sốnghiệm lạnh của nước là l,86°c.

4.17. Tính độ điện li của nước ở 25°c, biết tích số ion của nướcở nhiệtđộ đó là 10 14.

Khi tăng nhiệt độ (thí dụ ở 50°C), độ điện li của H20 tăng hay giảm, tại sao ?

4.18. Có 5 dung dịch trong các lọ đã mất nhãn : HC1, NaCl, NaOH, Na2C03, Ba(N03)2. Chỉ được dùng thêm quỳ tím, làm thế nào

để nhận biết nhanh nhất các dung dịch trên.4.11 Thuyết điện li của Areniut và thuyết proton của Bronstet về

định nghĩa axit, bazơ có mâu thuẫn gì không ? Tại sao ?Hãy giải thích phản ứng thuỷ phân của các muối theỏ các thuyết trên.

131





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



4.20. Theo Bronstet, NH4 được xem là axit với hằng số axit Ka, còn

NH3 là một bazơ với hằng số bazơ Kb. Hãy lập biểu thức liên hệ giữa Ka và Kb. (gợi ý : dựa vào tích số ion của nước).

4.21. Dung dịch CH3COOH 0,1M có độ điện li a = 1,39%. Cần pha loãng dung dịch đó bao nhiêu lần để cho độ điện li tăng 4 lần ?

4.22. Trộn 200ml dung dịch H2S04 0,05M với 300ml dung dịch NaOH 0,06M. Tính pH của dung dịch thu được. Cho lg2 = 0,30.

4.23. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M biết Ka = 2.10-5. Thêm 0,4 gam NaOH vào 1 lít dung dịch đó. Tính sự biến thiên pH của dung dịch đó, tức tính ÀpH.

4.24. Cho biết axit HA có hằng số điện li Ka = 10 8. Hỏi độ điện li của dung dịch axit HA khi nồng độ của axit nhỏ vô cùng.

4.25. Cho 4 dung dịch của bốn muối A, B, c , D. Trộn A với B, c .với D đều thấy tạo thành kết tủa và có khí bay ra. Đó là các loại muối gì, lấy thí dụ cụ "thể để minh hoạ biết rằng A, B, c, D là 4 loại muối khác gốc axit.

4.26. Viết các phương trình phản ứng dưới dạng phân tử và dạng ion :

a) (NH4)2S04 + Ba(OH)2b) FexOy + HC1 ->

c) Kim loại R + HNO3 loãng -* NO + ...

d) KMn04 + H2O2 + H2SO4 —>■O2 + ...

e) FexOy + H2S04 đặC —-— > S02 + ...

4.27. Hỏi có thể hoà tan 0,01 mol AgCl trong 100 ml dung dịch NH3 IM ?

Biết TAgQ = 1,8.10_1° ; Kbền của phức [Ag(NH3)2]+ là1,0.108.

4.28. Cho 2,24 lít N 02 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 500 ml dung dịch NaOH 0,200IM, thu được dung dịch A (thể tích coi khôngđổi). Tính pH của dung dịch A. Cho KHN0 2 = 10-3,3.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



4.29. Tính hằng số cân bằng của phản ứng hoà tan Mg(OH)2 bằng NH4C1. Chó TMg(0H)2 =1.10 11 ; Knh+ = 1(T9’25. Hãy rút ra

kết luận từ hằng số tính được.4.30. 1. Hãy sắp xếp các chất cho dưới đây theo thứ tự giảm dần tính

axit : C2H5OH, CH3 - COOH, (C6H5)3CH, C6H5OH, CH3 - S02 - CH2 - OH, (CH3)3CCOOH ; p - CH3 - C6H4 - OH.2. Hãy sắp xếp cáQ chất cho dưới đây theo thứ tự giảm dần tính bazơ : NH3, NaOH, C6H5-NH2, ^ -N H 2, >C2H5ONa.

4.31. Cho biết E° 2+ , = 0,16V ; E° . Q= 0,52V ; TClin = 1.10~7Cu / Cu Cu / Cu CuU

Một dung dịch chứa C11SO4 0,1M, NaCl 0,2M và bột Cu dư. Hãy chứng minh xảy ra phản úng :

Curắn + Cu2+ + 2C1~ ^ 2CuCl ịTính hằng số cân bằng của phản ứng đó và tính nồng độ moỉ của các ion ở trạng thái cân bằng.

Hcrông dẫn trả lời

§ . DƯNG DỊCH

4.1. SGK - trang 226.Độ tan vô hạn giữa 2 chất lỏng A, B (ví dụ nước và rượu etylic). Khi nói 2 chất lỏng A, B tan vố hạn trong nhau, điều đó cónghĩa là khi ta trộn A, B với bất cứ tỉ lệ thể tích nào (1: 10; 1: 106 ;105 : 1 ; v.v...) cũng đều tạo thành một dung dịch đồng nhất (không phân lớp).

133





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



4.2. Vì ở 10°c cứ 100 g nước hoà tan được 22g KNO3 nên 200 g22.200 •

nước hoà tan được — — 7 —= 44 g KNOv 100 3

Do đó lượng KNO3 thoát ra = 300g - 44g = 256g (thực tế lượng thoát ra ít hơn, do có mặt tạp chất).

4.3. Lượng oxi tan trong100/ nước mưa bằng :

- 3- 1’1<f — -= 4,43g 0,1.10 .22,4

4.4. Tổng lượng nhiệt thoát ra khi hoà tan1 mol CaCl2

ATT m H 0 C H20 A t M CaClAH =----- —— — ------------m CaCl

trong đó : mH20 = khối lựợng nước dùng để hoà tan

CH o = nhiệt dung của nước

At = độ hạ nhiệt độ

M = KLPT của CaCl2

mCaCl2 = khối -lượng của CaCl2 đem hoà tan

ATT 400.4,184.1,96.111 ^ on IỴ ,-1AH - ---------------- -----------= -72,82 kJ.mol5

v ì a h = a h1 + a h 2

trong đó ÀHị là hiệu ứng nhiệt hiđrat hoá, còn AH2 là hiệu ứng

nhiệt hoà tan.AHj = -72,82 - 17,99 = -90,81 kJ.m of 1

4.5. Giả thiết độ tan của khí tự nhiên tăng tỉ lệ thuận với áp suất, thì khối lượng khí tự nhiên tan trong100kg nước bằng : 0,02.100.15 = 30g.





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Cách 1. Tìm kim loại:Theo đề bài tỉ lệ khối lượng của kim loại và o x i:

M.x 60 __ - - l y —— = —• M = 12— = 12n16y 40 X

Cho n = 1 ; M = 12 loạin = 2 ; M = 24 Mg. Vậy oxit là MgO

MgO + H2S04 -» M gS04 + H20 (1)

Theo (1 ): nMg0.= nH2so4 = i^ = 0,4mol

Gọi V là số ml H2S04 cần dùng, ta có :

= 0,4mol. Rút ra V = 232,7 ml100.96

Cách 2. Theo phản ứng hoà tanMxOy + yH2SC>4 —> M x(S )y + yHÔ

Ta thấy số mol H2S04 cần dùng bằng số mol nguyên .tử oxi (bằng y). Do đó :

_ 16.40 ,nu so, . = — —— = 0,4mol«2 ^4 . u 1 0 a i 6

và X iì il iH - 0,4 mol. Rút ra V = 232,7 ml.100.96

(Có thể giải theo các cách khác).Các phản ứng họà tan :

MgC03+ 2HC1-> MgCl2 + H20 + C02t (1)CaC03 +2HC1-> CaCl2 + H20 + C02 t (2)

C02 + 2NaOH Na2C 03 + H20 (3)





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'Oh

C02 + NaOH -> NaHC03 (4)

Gọi X, y là số mol Na2C 03 và NaHC03, ta có hệ phương trình

106x = 84y-> y = l,262x

(Vì nồng độc% như nhau nên khối lượng như nhau).Gọi a, b là số mol của MgC03 và CaC03, ta có các phương trình :

84a + lOOb = 2,84 (khối lượng hỗn hợp) (1)

a + b = X+ y (số mol C 02) (2)

v ìy= l ,262x (3 )nên a + b = 2,262x

2 84Giả thiết a = 0 thì b - = 0,0284 mol100

b 0,0284 ,và X= —- — = -4—— = 0,0126 mol 2,262 2,262

2 84Giả thiết b = 0 thì a = — = 0,0338 mol84

0và X = - I-—— = 0,0149 mol

2,262

Gọi V là thể tích (ml) dung dịch NaOH cần dùng ta có :

v .1,1.10nNaOH =. .. — = 2x + y = 3,262x .

100.40

rru- w 3,262.0,0126.40.100Khi a = 0 thì V = — -------- — — -----------= 14,95ml1,1.10

u _ n w 3,262.0,0149.40.100 ^Khi b = 0 thì V =-----------L——-----------= 17,67 ml1,1.10

Vậy 14,95ml < V < 17,67ml.

136





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



4.8. Giả sử thể tích dung dịch thu được (C hoặc D) bằng tổng thể tích các dung dịch A, B. Ta có các phương trình :

v .a = V’.5a = (V + V')0,2 (1)V'a = v.5a = (V + V')0,4 (2)

Từ 2 phương trình trên dễ dàng rút ra V = 3V'.Thay, giá trị V hoặc V' vào một trong hai phương trình trên ta có a. Ví dụ thay V ở phương trình (1) bằng 3V' ta có

3V'a + V'5a = 4V’.0,2 Rút ra a = 0,1M.

4.9. Ta có Mgỉucozơ =180Nồng độ % khối lượng của dung dịch glucozơ

^ 18.100 0 — ----= 8,257%18 +200

Nồng độ molan (Cm) của dung dịch glucozơ bằng :

^ _ 18.1000 -1 _ _ Q51^01^0m 180.200

Lập biểu thức liên hệ giữa và Cm.Gọi KLPT của chất tan là M.

cCứ 100 gam dung dich cóc gam tức — mol chất tan, tức cứ M

c(100 - C) gam dung môi có — mol chất tan.M

Vậy 1000 gam dung môi có Cm moi chất tan, tức

C.10Ọ0r =v-'m M(IOO-C)

4.10. Sở dĩ Pbl2 dễ tan trong nước nóng vì quá trình hoà tan Pbl2 thu nhiệt lớn (ÀH > 0):

Pbl-) z=t Pb2+ + 21“ AH > 0

137





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



'Vị**0

Còn khi để nguội thì xẩy ra quá trình ngược lại, toả nhiệt (ÀH < 0). Vì quá trình nguội từ từ, số mầm kết tinh ít, nên tinh thể được tạo thành dễ dàng. Nếu ta làm nguội nhanh sẽ thu được dạng bộtvàng Pbl2.

4.11. Kết tủa phân đoạn là quá trình kết tủa lần lượt của các chất (ion) trong dung dịch khi thêm thuốc thử (chất làm kết tủa) vào. Chất nào ít tan nhất (tích số tan nhỏ nhất, dĩ nhiên còn phụ thuộc thành phần kết tủa) sẽ kết tủa trước tiên, sau đó lần lượt các chất tan nhiều hơn (tích số tan lớn hơn).

Ta có các phản ứng : c r + Ag+ -» AgCli trắng

CĩÓị~ + 2Ag+ -» Ag2Cr04 ị đỏ gạch

Kết tủa AgCl bắt đầu xuất hiện khi [Ag+] bằng :1 1Q —10

[Ag+][C n = TA Cl -> ^ * 1 = — r -= 1 0 M1CT1

còn kết tủa Ag2Cr04 bắt đầu xuất hiện khi [Ag+] bằng :

[Ag+]2[CrO^-] = TAg2Qo 4. -> [Ag+] = J ^ ~ = ÌO^M.

Như vậy kết tủa AgCl tạo thành trước.

Khi Ag2Cr04 bắt đầu kết tủa thì nồng độ C1 bằng :1 irj —10

[CT] = — - = 10~6M 1.10

Như vậy kết tủa Ag2Cr04 bắt đầu xuất hiện khi tỉ lệ nồng độ

= 100[CrC>4~] _ 10~4 = ,

[Cl- ] 10"64.12. Ta có phản ứng :

CaCl2 + Na2S04 ^ CaS04 ị + 2NaCl

hoặc Ca2+ + SO4- ^ CaS04 ị

138





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



[Ca2+][SO^~] = -° ’2'0, ■~ x, ° '3-0 ' 05 ~ x = 6.10~50,5 0,5

hay X2 -0 ,035x + 2,85.10~4 =0.

Giải phương trình trên và lấy nghiệm hợp líX = 1,29.10-2 mol.

Vậy khối lượng thực tế của CaS04 bằng :

1,29.10~2 136 = 1,75gam

4.13. Gọi V là số ml nước cần trộn.V' là số ml etylen glicol cần trộn

m CH -C H I IOH OH

Ta thấy : cứ v . l gam nước có v .1 ,1 2 gam etylenglicol V' 1 12hay — —— mol etylenglicol.

62

V' 1 12 1000Vậy lOOOg nước có — —— .———mol etylenglicol, đó chính là

nồng độ molan Cm.

Theo định luật Raoult (trang 239 SGK)

Atđ =Kd.Cm ->Cm = ^ í-

^ V ’.1,12.1000 10Tức------ _ 62. V 1,86

V ’ ■ >Rút ra — = 0,3 tức cứ 3 phần thế tích etylenglicol thì 10 phần

thể tích nước.

Gọi X l à s ố m o l k ế t tủ aCaS04 đượct ạ o t h à n h , t a c ó :





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



§2. Sự ĐIỆN LI

4.14. Xem SGK trang 244 - 246.

4.15. Khi cho khí C02 sục từ từ qua dung dịch Ca(OH)2 (nước vôi trong) (xem hình 50 trang 243 SGK) ta thấy bóng đèn tối dần tới cực tiểu sau đó lại sáng dần lên. Sở dì thế vì nồng độCa(OH)2 giảm dần theo phản ứng.

Nghĩa là chất dẫn điện (các ion Ca2+, OH ) giảm dần. Sau đó do phản ứng hoà tan kết tủa :

2 + Nồng độ chất dân điện (các ion Ca , HCO3 ) tăng dần lên.

4.16. Trước hết tính độ giảm độ đông đặc theo lí thuyết

Ca(OH)2 + C02 CaC03 i +H20

C02 + H20 + CaC0 3 Ca(HC03)2 tan

Ạt= 1,86.0,01 = 0,0186°.

Tính hệ số VantHoff i =At thực tế j ^ ----------

Àt lí thuyết

Đối với ure : i =. 0,0186= 1 tức a = — - =0 tức ure không n - 10,0186

phân li thành các ion.

Đối với axit axetic CH3COOH ^ CH3COO + H+

Tức a = — —- - = 0,038 tức 3,8%.2 -1

Đối với magie clorua MgCl2 ^ Mg2+ +2CĨ

140





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



0,056 1- — —— = 3,0

0,0186

3,0-1 ■a = — =1,0 ; tức 100%MgCl2 phân li thành ion.

4.17. Ta có :H2O ^ H + +OH"

(chính xác 2H20 ^ H30 + + OH~)

Vì [H+][OH“] = lo -14, do đó [H+ ] = [OH~ ] = VlO-14 =10“7M , —7

tức trong 1 lít nước có 10 mol H20 phân li thành ion do đó độ phân li của nước bằng :

a - J t feOlj t o . li = l g _ lg 10-,o =lt8 ‐ .[H20] tổng cộng 1000

18

tức 1,8.10 _7%

Vì quá trình phân li H20 ^ H+ + OH“ là 1 quá trình thu nhiệt, do đó khi nhiệt độ tăng, độ điện li của nước tăng.

4.18. Lấy ở mỗi lọ một ít dung dịch cho vào ống nghiệm, sau đó thêm một ít quỳ tím vào và quan sát sự đổi màu của quỳ tím. Lọ nào quỳ tím trở thành đỏ là dung dịch HC1 ; 2 lọ quỳ tím trở thànhxanh là dung dịch NaOH và Na2C 03. Lấy dung dịch HC1 chovào 2 lọ nàv, lọ nào có khí bay ra là dung dịch Na2C03, còn không có khí bay ra là dung dịch NaOH

Na2C 03 + 2HC1 -> 2NaCl + H20 +cc T

NaOH + HC1 -> NaCl + H20

Hai lọ không làm quỳ tím đổi màu là các dung dịch NaCl và Ba(N03)2. Lấy dung dịch Na2C 03 cho vào 2 lọ này, lọ nào tạo

141

/





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





Như vậy ở25°c tích số của các hằng số axit - bazơ liên hợp bằng tích số ion cỉ

4.21. Trong dung dịch :

bằng tích số ion của nước : Ka.Kb =10 14.

+CH3 - COOH CH3 - COO- + H

Liên hệgiữa hằng số axitKa, nồng độaxit c và độđiện li a được biểu diễn theo hệ thức :

a 2Ca 11 - a

Do đó đối với trường hợp đề bài ta có phương trình :

(1,34.10~2)2.0,1 = (4.1,34.10~2 )2C' = 1 82 10_5

1-0,0134 1-4.0,0134

Rút ra c = 0,006moì.ỉ 1

Như vậy cần phạ loãng dung dịch n lần :

n = —-— = 1,67 lẩn 0,006

4.22. Ta có phản ứng :.

H S0 + 2NaOH NaS0 + 2H20hoặc H+ + OH" H20

Tính số m o ỉ:Trước phản ứng : nH+ = 0,2.0,05.2 = 0,02 mol

n„u- =0,3.0,06 = 0,018 molUH

Vậy sau phản ứng số mol H+ còn = 0,02 - 0,018 = 0,002 molDo đó [H+] = - ^ ! ? _ = 0,004 = 4.1Cr3mol.r1

0,2+ 0,3

và pH = -lg4.103 = 2,4.

143





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



CH3 - COOH ^ H+ + CH3COO'GọiX là nồng độmol của H+, ta có : 0,1 -X X X

4 .23 . Trong dung dịch

„2KQ=2.10-5

a . 0 ,1 -X

Giả sử X 0,1 ta có X = 2.10 .0,1

X = 1 , 4 1 4 . 1 0 ~ 3

(giả thiết X <§: 0,1 là đúng, chấp nhận được). Do đó

pH = -lgx = -lgl,414 .10 ~3 = 2,85Thêm 0,4g tức —— -0 01 mol NaOH vào dung dịch, lúc đó

40xẩy ra phản ứng :

CH3 - COOH + NaOH CH3 - COONa + H20

Nồng độ mol của CH3 - COOH = 0,1 - 0,01 = 0,09 M và củaCH3 - COONa = 0,0IM. Ta có dung dịch đệm và pH có thể

tính theo công thức :pH = pKa - l g ậ - = 4 ,7 - lg M Ẹ = 4 ,7 - lg9 = 3,75

L-b U,Ui

Biến thiên ApH = 3,75 - 2,85 = 0,90 đơn vị.4.24. Trong dung dịch :

H A ^ H + + A “Nhưng vì axit rất yếu nên phải kể đến sự phân li của nước

H2O ^ H + +OET

Gọi a là độ điện li của axit và c là nồng độ axit, ta có biểu thức :

a " [HA] “ (l-cc)C

144





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





4.27. Ta có các phản ứng

AgCl ^ Ag+ + c f với T = 1.8.10-10

Ag+ + 2NH3 ^ Ag(NH3) | với p = 1.0.108

Phương trình tổngAgCl + 2NH3 Ag(NH3)Ị + e f (1)

Hằng số cân bằng của phản ứng (1)

K T [Ag(NH3)^ [C n [Ag+][Cr][Ag(NH3)U [NH3]2 [Ag+] [NH3]2

= 1,8.10“10.1,0.108 = 1,8.10~2Gọix là nồng độ Ag(NH3>2 ta có :

AgCl + 2NH3 ^ Ag(NH3) Ị+GF

ban đầu 1 0 0

cân bằng 1 - 2x X X

Như vậy Kc = — — — = 1,8.1(T2( l - 2x)

hay —- — = 0,134 rút ra X= 0,106M l - 2x

Như vậy AgCl tan hoàn toàn (vì nồng độ [Ag(NH3 >2 ] khi AgCl

tan hoàn toàn chỉ bằng =0, IM)0,1

4.28. Ta cóphảnứng :2N0 + 2NaOH NaNƠ + NaN0 + H20 ( )

2,24 22,4

146

Tính nNQ2 = ———= 0,lmol





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



_0 ,05 _ n i w „ 0,5 .0 ,2001-0 ,1 .in_ 4 wC N a N 0 “ o s " - C NaOHdư =---------------------------= 10 M

Trong dung dịch : NaN03 -» Na+ + NO3

NaN02 -> Na+ + NO2

NaOH -> Na+ + OH~

h 2o ^ H+ + OH-

NO2 +H2( > ^ H N 0 2 + 0 H " ( 2 )Hằng số cân bằng của phản ứng (2) là :

k c = ^ = - S j = i o ->°.7Ka 1CT3’3

Gọi Xlà nồng độ [OH ] được tạo ra trong phản ứng (2), lúc cân bằng ta có [NO2 ] =0,1- X ; [HN02]= X; [OH ] = 10 4 + X

Ta có : Kc = X'10~ +x) = ìcr10/7 0,1 - X

Giải ra có : X» 10-7 tức <*:lo-4.Do đó : [OH ] =1CT4 + 10“7 = 10~4

-> [H+] = 10~ 10 và pH = 10.

4.29. Ta có thể viết phản ứng hoà tan như sau :

Mg(OH + NH ^ Mg2+ + NH + 2H20 (I)Phản ứng trên là tổ hợp của các cân bằng sau :

1. Mg(OH)2 ^ Mg2+ + 20H ứng với T3

2. N H Ị ^ H + +NH3 ứngvới KNH+=Ka

3. H+ + OH~ ^ H20 ứng với Kh2o

147





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





Chương 5

Điện phân

5.1. So sánh sự giống-iihau và khác nhau giữa các quá trình ơxi hoá- khử trong điện phân và trong phản ứng oxi hoá - khử.

5.2. Hãy giải thích tại sao lượng chất thoát ra ở điện cực khi điện phân tỉ lệ thuận với KLNT (hoặc KLPT), với cường độ dòng điện, thời gian điện phân mà lại tỉ lệ nghịch với số electron tham gia phản ứng điện cựe (n).

5.3. Mắc nối tiếp 3 bình điện phân : bình 1 đựng dung dịch CuCl2 ;

bình 2 đựng dung dịch KC1 (có màng ngăn xốp), bình 3 đựngdung dịch AgN03. Hỏi khi ở catôt bình 1 thoát ra 1,6 gam kim loại, thì ở các điện cực còn lại thoát ra những chất gì ? Bao nhiêu gam (đối với chất rắn) và bao nhiêu lít (đktc, đối với chất khí).Ghi chú : Không dùng định luật Faraday.

5.4. a) Viết các phương trình phản ứng điện phân nóng chảy các chất sau : MCln, MxOy, M(OH)x, trong đó M là kim loại.

b) Viết các phương trình phản ứng điện phân các dung dịch sau : CuS04, BaQ2 (có và không có màng ngăn xốp), NaOH, HQ, Na2S04.

5.5. Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịchchứa a mol NaCl, b mol Cu(N03)2 đối với 3 trường hợp a = 2b ; a > 2b và a < 2b. Viết các phương trình phản ứng điện phân xẩy ra cho tới khi H20 bắt đầu bị điện phân cả ở 2 điện cực.

5.6. Mắc nối tiếp 3 bình điện phân sau đây :

bình 1 : 100ml dung dịch CuCl2 0,1 M

bình 2 : 100ml dung dịch FeCl3 0,1 M

bình 3 : 100ml dung dịch Àg2S0 4 0,02 M.

149





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





3. Tính SĐĐ của pin4. Tính nồng độ các chất khi pin hết.

5.13. 1. Cho Gác aminoaxit : a - alamin, p - alamin, axit 4 - aminobutanoic. Cho các giá trị pKa : 2,35 ; 3,55 ; 4,03 ; 9,87 ;

• 10,24 ; 10,56. Hãy gắn các giá trị pKa này vào các vị trí thích hợp của các aminoaxit cho trên.

2. Glyxin (kí hiệu HG) là1 a - aminoaxit có công thức NH2 -CH2 - COOH ; các pKa tương ứng là pKa = 2,4, pKa = 9,8Hoà tan 1,5 g glyxin vào 1 lít nước. Thêm dung dịch HC1 đặc hoặc NaOH đặc để làm thay đổi pH của dung dịch.a) Hãy biểu diễn trên trục pH các dạng chủ yếu của glyxin trong dung dịch.b) Tính nồng độ của dạng chủ yếu ở pH = 1 ;8 và 11c) Điều chỉnh pH của dung dịch đến 6,1. Đặt 2 điện cực Pt vào dung dịch và tiến hành điện di. Hỏi glyxin di chuyển về anot hay catot, tại sao ?

Hướng dẩn trà lời

571. So sánh sự giống nhau và khác nhau giữa các quá trình oxi hoá - khử trong điện phân và trong phản ứng oxi hoá - khử

+ Giống nhau : Đều là các quá trình cho - nhận electron

+ Khác nhau : Trong phản ứng oxi hoá - khử quá trình cho - nhận electron là do va chạm trực tiếp giữa chất oxi hoá (ví dụCl2) và chất khử (ví dụ Na), lúc đó1 electron chuyển từ lớp ngoài cùng của nguyên tử Na sang lớp electron ngoài cùng của nguyên tử C1; qụá trình cho - nhận electron tự xẩy ra

2. leI Ỷ

2Na + ỏ2 -» 2NaCl

151





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trong điện phân quá trình cho - nhận gián tiếp, ví dụ khi điện

phân dung dịch CuCl2 ; ion C1 nhường electron ở anot, còn ion2 + 7 — 2 +Cu nhận electron ở catot; các ion C1 và Cu không va chạm

nhau ; ngoài ra cần dùng dòng điện để thực hiện quá trình đó.

5.2. Hãy tiến hành 2 thí nghiệmThí nghiệm 1 : Tiến hành điện phân nóng chảy NaCl và KC1 trong 2 bình điện phân mắc nối tiếp (như hình vẽ), lúc đó cường độ dòng điện như nhau, nghĩa là số electron đi vào và đi ra khỏi các bình điện phân như nhau, thời gian điện phân như nhau. Ví dụ khi có 1

mol electron đi qua, thì ở bình (1) thoát ra 23 gam NaCl KC1natri

Na++ le = Na

Còn ở bình (2) thoát ra 39 gam kali

K+ + le = K

Rõ ràng là lượng chất thoát ra ở điện cực tỉ lệ thuận với KLNT hoặc KLPT của chất thoát ra ở điện cực.

Thí nghiệm 2 : Tiến hành điện phân nóng chảy NaCl, MgCl2, A1C13 trong 3 bình điện phân mắc nối tiếp (như hình vẽ)

' 0 * 1 | ' q y | / 1*0 )'NaCl MgCl2 AICI3

Ví dụ : Khi có 1 mol electron đi qua các bình điện phân thì ở catot bình 1 thoát ra 23 gam natri

Na+ + le = Na

lynur

152





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



1 24Còn bình 2 thoát ra — mol Mg tức — = 12 gam

Mg2+ + 2e = Mg

1 27Còn bình 3 thoát ra — mol AI tức~ r = 9 gam3 3

Al3+ + 3e =a i

5.3. Ta có sớ đồ :

( 1)

ở catot: Bình 1

Bình 2

Bình 3

Ở anot: Bình 1

Bình 2 Bình 3

(2) (3)Cu2+ + 2e = Cui

2H20 + 2e = H2t + 20H

Ag+ + le = A g ị

2 C l" -2e = Cl2f

2C1- — 2e = Cl2t 2H20 - 4e = 0 2t + 4H+

Ta thấy khi cùng 1 số mol electron đi qua các dung dịch, thì ở bình 1 thoát ra 64 g Cu, bính 3 thoát ra 2.108 = 216 g Ag cònbình 2 thoát ra 22,4 / (đktc) H2. Như vậy khi ỏ bình 1 thoát ra 1,6 g Cu thì ở catòt bình 2 thoát ra.

22,4.1,6

64Còn ở catot bình 3 thoát ra

216.1,664

= 0,56 /.H2

-5 ,4 gam Ag

153





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



ở các anot bình1 và 2, thể tích Cl2 bay ra bằng thể tích H2 tức

0,56 lít Q 2, còn bình (3) lượng 02 bay ra chỉ bằng — (vì 2H20 - 4e

= 0 2 1 + 4H+), do đó thể tích 02 bằng = 0,28 lít.

5.4. a) Điện phân nórig chảy :

MCL nc >Mn+ + nCl"

ở catot: 2 X Mn+ + ne = MỞ anôt: n X 2C1 - 2e = Clot

2MC1,đ.p

Ở catot: X 2x

Ở anot: X y

2y | MxOy— +y 0 2-

y + 2v M x ' + — e = M

X

2 0 2 - 4 e =0 2t

2MxO„ - d p " c >2xM + y 02 t

M(OH)x M x+ +X OH

4 I Mx+> ■'

ở anot: X X

Ở catot: X 4 Mx+ + xe = M

OH - 4e = 02 t + 2H2O t

4M(OH)x d p n c >4M + x 02 t +2xH20 t b) Điện phân dung dịch :

* CuS04 -» Cu2+ + SO42"

HjO H+ + OH"

154





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Ở catot: X 2 t Cu2+ + 2e = Cu ị Ở anot: X 1 2H20 - 4e =02t + 4H+

2Cu2+ + 2H20 - -dp >2Cu ị + 02 t +4H+

hoặc 2CuS04 + 2H20 - -dp- >2Cu ị + 02 t +2H2S04

* BaCl2 -» Ba2+ + 2c f

H2O f i H+ +OH'

Ở ca to t: 2H20 + 2e = H2t + 20 H“

ở ạnot: 2C1~ - 2e = Cl2t

2CF + 2H20- -_đp: >H2 t +C12 t + 2 0 H '^ m.n L

hoặc BaCl2 + 2H20 — ^ - > H2 T +C12 T +Ba(OH)2

Nếu không có màng ngăn xốp thì một phần Cl2 thoát ra sẽ tác dụng với dung dịch Ba(OH)2.

2 d 2 + 2Ba(OH)2 -> BaCl2 + Ba(C10)2 + 2H20* NaOH -» Na+ + OH“

H20 z ± H+ + OH~

ở ca tot: X2 2H20 + 2e = H^t + 20H~

ở anot: X1 4 OH" - 4e = 0 2t + 2H20

2H?0 —— — : —>2H? T +0 2 tz (NaOH) l

* HC1 H+ + Cl~ h 2o < ^ h + + o h _

Ởea tot: 2H+ + 2e = H2t

Ở anot: 2C1~ - 2e ^ Cl2t

2HC1 - ^ ->H2t + Cl2t

155





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



V c

a -

Ở catot: X 2

ở an ot: X 1

Na2S04 -» 2Na + SO4"

H2O ^ H + +OH"

2H20 + 2e = H2 T+20H'

2H20 - 4 e = 02 T+4H+

5.5. Trong dũng dịch :

NaCl -> Na+ +c f - C11SO4 -> Cu2++ s ó ị -

H2O ^ H + +OH“Giai đoạn đầu :ở ca tot: Cu2+ + 2e = Cui

ởanot 2C1~- 2e = c u t

Cu2+ + 2C1~ dg. ->Cu ị + Cl2 t

hoặc CuS04 + 2NaCl -p >Cu ị + Cl2 t + Na2S04 (1)

Trường hợp 1 : a = 2b, cả C11SO4 và NaCl bị điện phân theo tỉ lệ1 : 2 (phương trình1) nên cùng hết đồng thời, do đó sau phản ứng (1) thì nước bị điện phân :

■ 2 H , 0 — — % r- > 2 H2 t + 0 2 t1 (Na S04) 1 1

Trường hợp 2 : ạ > 2b thì sau phản ứng (1) còn NaCl, do đó các phản ứng điện phân tiếp theo là :

2NaCl + 2H20 đp--> H2 t +C12 T +2NaOHm.n

2H2° Á \ >2 U l U ' ° r \NaOH /

156





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trường hợp 3 : a < 2b, sau phản ứng (1) còn C11SO4 do đó các phản ứng điện phân tiếp theo là :

2CuSOa + 2KUO - -ỂP-> 2Cuị + OoT +2H0SO,

2H20- đpNa S 0H S 0

. . Ta có sơ đồ điện phân :

■»2Ht T +Oo t

TrnynMTở catot: Bình 1 Cu2+ + 2e = Cu ị

2+Bình 2 Fe3+ + le FeFe2+ + 2e = Feị

Bình 3 Ag+ + le = A g ị Dùng công thức định luật Faraday để tính khối lượng các kim loại

Altm = —— nF

Trong đó - m là khối lượng chất thoát ra ở catot (gain)

- A là KL mol NT của kim loại (g/moll )- I cường độ dòng điện (Ampe)- t thời gian tính theo giây hoặc giờ - F hằng số Faraday bằng 96500 nếu t tính theo giây

^ L .v _ y-, 96500còn trong bài này t tính theo giờ nêu r = -■—■■- ■= 26,83600

- n là số electron tham gia phản ứng ở catot64.1,34.0,1 Bình 1 : Sau 6 ' mCu =

2.26,8

Sau 12' mCu = 0,16.2 = 0,32 g

-0,16 g

157





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Sau 18' mCu = 0,16.3 = 0,48 g

Sau 24' mCu = 0,16.4 = 0,64 g

Vì số mol C11SO4 = số mol Cu2+ = 0,1.0,1 = 0,01 mol, do đó lượng Cu thoát ra tối đa bằng 0,01.64 = 0,64 g. Như vậy sau 24' khối lượng Cu thoát ra ở catot không đổi. Bình 2 : nFeQ3 = 0,1.0,1 = 0,01 mol

3+ 2+Thời gian cần đế điện phân hết Fe thành Fe :

t = m'n^ trong đó — = sồ mol Fe3+ = 0,1.0,1 = 0,01 mol AI A

t = 0,01. *' ã*? = 0,2 giờ tức12 phút 1,34

Như vậy sau6 ' và sau 12’ ở catot bình 2 chưa có kim loại thoátrấ ; sau 18'Fe thoát ra.rấ ; sau 18' tức sau 18 - 12 =6 ' điện phân Fe2+ thành Fe°, lượng

56.1,34.0,1 _ n i „ m f t = 2ẩ 8 aL4s

sau 24’ tức 24 - 12 = 12’ điện phân Fe2+, lượng Fe thoát ra

mFe = 0,14. 2 = 0,28 g

Vì lượng Fe3+ có trong dung dịch 0,01 mol tức 0,56g, do đó2+khối lượng catot không tăng nữa khi toàn bộ lượng Fe bị điện

phân hết và thời gian cần thiết điện phân Fe2+ = 12' =24 '.0,28

Vậy tổng thời gian đã điện phân là 24 + 12 = 36’. Bhịh 3 : nAgso = 0,1 . 0,02 = 0,002 mol. Lượng Ag thoát ra

_ 108.1,34.0,1 _ nsau 6 là iĩiẠg = —— :—-— = 0,54g tức 0,005 mol mà lương1.26,8Ag tổng cộng chỉ có 0,002 . 2 = 0,004 mol ; chứng tỏ sau thời. _ 6'.0,ÒÒ4 . ’ . . _ A + ... vgian — — = 4,8 phut, ion Ag đã bi điện phân hết và khối

0,005lượng catot không thay đổi.

158





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



5.7. Quá trình điện phân đung dịch AgN03 :

ở catot Ag+ + le = Ag

(thực tế phải điện phân trong dung dịch phức chất của Ag4) Lượng Ag thoát ra (theo lí thuyết).

108 . — . 965m - --------Ị0Q_— = 0,0864g

Ag 1.96500 6

Lượng Ag thực tế thoát ra

m'Ae = 0,0864 . — = 0,06912g g 100

Vậy bề dày của lớp mạ (tính theo n)

, = 0 ^ 1 2 1 = 8,23 ,10,5 8

5.8. Phản ứng điện phân muối MCln nóng chảy :

2MC1„ - —— >2M + nCl2 t (1)Theo phản ứng (1) ta có tỉ lệ

2M = nI22147,8 “ 2,24Rút ra M = 39nkhi n = 1 ; M = 39 đó là kali. Vậy muối là KC1 khi n = 2 ; 3... đều không có giá trị KLNT thích hợp

5.9. Phản ứng điện phân

2NaCl +2H20 — »H2 T + Cl2 T + 2NaOH (1)z m.n

í í

Tính n NaC1 = 0,5 . 0,6 = 0,3 mol

nu = - 0,25mol22,4

159





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Theo phản ứng (1) khi NaCl bị điện phân hết thì số mol H20 3thoát ra chỉ có : =0 ,15 mol, do đó phải có HọO bị điện2 z

phân để tạo thêm 0,25 - 0,15 = 0,1 moi.

H - % - >2HZt + o , t1 (NaOH) 1 L

Như vậy trong dung dịch sau điện phân-chỉ có NaOH và nồng độ của nó bằng

c% = — -------0,3 .40 .100------------------------------= 2 23%500.1,1-0,25.2-0,15.71-— .32m ddđầu m H2 t m Cl2t y

2 2 mo2t5.10. Các phản ứng điện phân :

2Cu(N0 )2+2H 20 đp >2Cu ị + 0 t + 4HN0

4AgN0 + 2H20 đp >4Ag ị + 0 t + 4HN0

Gọi X, y là nồng độ mol của Cu(N03)2 và AgN03 trong dung

dịch ban đầu, ta có hệ phương trình.0,2x . 64 + 0,2y . 108 = 3,440 ,2x .2 .26 ,8 0 ,2y . l.26 ,8- .

+ 0,402= 4

thời gian điện phân thời gian điện phân hết Cu2+ hết Ag+

Giải hệ phương trình trên ta có :x = y = 0,lM

5.11. Có thể dùng phương pháp điện phân để kiểm tra số Avogađro. Vì hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron tức :

F = 1,602.10~19.6,022.1023 c.mol-1 = 1,602.10-l9 .N

160





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trong đó N là số Avogađro.Muốn xác định N ta cần tiến hành đĩện phân, ví dụ dung dịch AgN03 khá loãng (để hiệu suất đạt 100%) với các thiết bị đo chính xác : Khối lượng Ag thoát ra m ; cường độ dòng I ; thời gian t và tính N theo định luật Faraday

A.I.t . A.I.tm ==■n.l,602.10~19N

5.12.1. Sơ đồ pin theo quy ước

tức N =1,602.10 19.m.n

(- ) Zn ỊZn (N 03)2 II A gN 03 ỊAg (+)

2. Tại cực âm Zn-_2e = Zn2+ X 1

Tại cực dương Ag+ + le = Ag X2

Phản ứng xẩy ra khi pin hoạt đông

Zn + 2Ag+ —>•Zn2+ + 2Ag

3. SĐĐ của pin = E° -E°Ag+/Ag Zn2+/Zn

= 1,532 V 4. Khi SĐĐ củà pin bằng không, ta eó

ỊAg' í- (E2nÊẴg)-2 -1,56.2

°-059. 10= ( 0 ,8 0 + 0 , 7 6 ) + — — lg,-2

10,-1

Ig[Zn2+] 0,059 0 , 0 5 9

= -52

Do đô [A*+]2[Zn2+

ío -52

Theo phản ứng cứ 2 mol Ag+ bị khử thì có 1 mol Zn bị oxi hoá, gọiX là lượng kẽm đã bị oxi hoá khi pin ngừng hoạt động.

Ta có [Ag+] = 0,1 - 2x [Zn2+] = 0,1 +X

Tức (0,1 - 2 x Ỵ 0 , 1 + X

,-52 1 _ X _ __ : ( 0 ,1 -2 x ỵ10 ' hoặc coi0 ,1 + X

= 0, tứcX = 0,05 M

161





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Vậy [Zn2+] = 0,05 + 0,1 = 0,15 M.

[Ag+] =4lO~52.0,15 = 3,9 . 10"27M.

5.13. 1. Công thức cấu tạo của các aminoaxit và vị trí của các giá trị

pKa tương ứng : Trong dung dịch aminoaxit tồn tại dưới dạng ion lưỡng cực (amphion).Ví dụ glyxin

NH2 - CH2 - COOH ^ - c h 2 - c °0 "

NH3 -C H 2 - C O O '

Do đó các giá trị pKa tương ứng của các axit như sau :

CH3 -CH-CỌỌ“ CH2 -C H2 - C 0 0 "I 2,35 I ; 3,35

NH3 n h ị9,87 10,24

CH2 -C H2 -C H2 - C 0 P _ I z z C03NHÍ '

10,562. a) Các dạng tồn tại của glyxinò các giá trị pH khác nhau :

CH2 -COOH • +H . CH2 - c o c r < = = = ± CH2 -COCT + H201 +OH~ 1 ___ +H + INII3 NHỈ NII2

, + J.QU-kíhìệu H2G+ «■ HG± ^ = = = ± (G~)

+OH- +H+

1 2,4 7 . 9,8141----- 1----- 1 : 1 ----- H---- ị----- 1---- —ị----- 1----- 1---- H--- —4----- 1---- H----- 1—►0 h 2g +Ị HG± ; G- pH

b) Tính của glyxin :

CM = — = 2.10"2 moLl" 1M 1.75

162





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Gọi CMlà tổng nồng độ của glyxin dưới tất cả các dạng ta có

CM= [H2G+] + [HG±] + [G~].Ở pH = ỉ dạng chủ yếu là H2G+, còn G~ <ỄCCM có thể bỏ qua do đó

Cm = [H2G+] 1 + [HG*][H2G+] = [H2G+] 1 +

1 ‐ 5 0[H+l

-1= 2.10-2 1 +

,-2

K . I Ì[H+]J

l(r2-4ìKT1 )

m o l . f

-1

Ở pH = 8 : [H2G+] « CMnên ta có

CM= [HG1 + [GJ ^H G *] 1 + -[G] A[HG*]

=[HG±] 1 + ■K a2

[H+]

1 +10 = l,87.10_2.mol./_i

V 10“° )

Ở pH - 1 1: [H2G+] « C m ; CM =[HG±] + [G-]

Cm =[G~].

[G“]= c m.

r -ỊH C h l G_ , [H+]1 + [G-]

[H+]

A

1+ -

Ka2 ;

V K a2 ,

= 10-2 10'-11

v1 + 10 = 1,88.10 2 mou 1

c) Vì Kaj . Ka2 = [CTJ [H+]2[H2G+1

1 lY 2 4 + 9 8Ado dó pH = i(p K ai + pKa2) = i =6,1z L \ l )

Như vậy pH = 6,1 gọi là điểm đẳng điện vì vậy glyxin đứng im không di chuyển về cực nào cả.

163





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Chương 6

Nhóm halogen

§1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN Tố PHI KIM

6.1. Viết cấu hình electron của các nguyên tố phi kim có số hiệu nguyên tử z = 7, 16, 18, và 35.

6.2. Hãy nói rõ sự biến thiên về độ âm điện của các phi kim trong chu kì 2 và của cãc halogen.

6.3. Npi rõ bản chất liên kết trong các hợp chất của phi kim với phi

kim : HF, C02, S02, PC15, SF6.

6.4. Viết công thức electron và công thức Liuyt của H2, Cl2, HC1,

H20 , PC15, NaH.

6.5. Căn cứ vào đâu để phân biệt một nguyên tố là kim loại hay phi

kirn : vào độ âm điện, vào cấu hình ẹlectron hay vào các tính. chất vật lí ?

6 .6 . Tại sao các nguyên tử mới sinh như H, o , C1 hoạt động hơn các

phân tử tương ứng H2, 0 2, Cl2 ? Cho các thí dụ minh hoạ.

6.7. Khí hiđro điều chế được từ một loại nước, có KLNT bằng 1,008.

Hiđro đó gồm2 loại động vị Ị H và J-H (đơteri). Hỏi trỏng100

gam nước cho trên có bao nhiêu đổng vị đơteri ?

6 .8 . Có thể điều chế H2 bằng cách điện phân H20 (có mặt chất điệnli làm xúc tác), bằng cách cho Zn tác dụng với dung dịch HC1hoặc dung dịch NaOH. Phương pháp nào cho H2 nguyên chấthơn ? Muốn có H2 hoàn toàn tinh khiết phải dùng biện pháp gì ?





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





§3. CLO

6.17. Tại sao khí clo ẩm (có hơi nước) lại có tính oxi hoá. Nước Javen là gì ? Nó đữợc sử dụng chủ yếu để làm gì ? Có thể điều chế trực tiếp nước Javen bằng phương pháp điện phân được khồng ?

6.18. Kể một số phương pháp điều chế Cl2. Phương pháp nào được dùng trong công nghiệp ?

6.19. Từ một lượng như nhau KMn04 hoặc Mn02, hoặc K 2Cr20 7 khi tác

dụng với axit clohiđric đặc, dư, thì chất nào cho nhiều Cl2 nhất ?

6.20. Cho 1 lít H2 tác dụng với 0,672 lít c ỉ2 (ở đktc) rồi hoà tan sản phẩm vào 19,27 gam nước ta được dung dịch A, lấy 5 gam dung dịch A cho tác dụng với AgN03 dư thì thu được 0,7175 gam kết

tủa. Tính hiệu suất phản ứng giữa H2 và Cl2.

6.21. Viết công thức phân tử và gọi tên các axit chứa oxi của clo. Hãy sắp xếp (có giải thích) các axit đó theo thứ tự tăng dần tính axit.

6.22. Clo trong tự nhiên gồm 2 loại đồng vị27 C1 và 17 C1 và khối

lượng nguyên tử của C1 là 35,453. Tính% số_mol của mỗi loậi đồng vị.

6.23. Cho Cl2 tác dụng với bột Fe ta được muối A, cho 0,3175g muốiA tác dụng với AgN03 dư, thấy tạo thành 0,7175 gam kết tủa. Xác định công thức phân tử của muối A.

6.24. Hãy lấy 3 thí dụ (phản ứng) trong đó có một phản ứng axit clohiđric đóng vai trò chất oxi hoá, một phản ứng axit clohiđric đóng vai trò chất khử và một phản ứng trong đó axit clohiđric không tham gia cho nhận electron.

6.25. Có 4 lọ mất nhãn đựng riênglẻ tữngdung dịch của 4 chấtSâu : HC1, NaCl, BaCl2, NaCIO. Trình bày phương pháp hoá học để nhận biết 4 chất đó.

166





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



6.26. Trộn V lít dung dịch A chứa 9,125 gam HC1 với V' lít dung dịch B chứa 5,475 gam HC1 ta được 2 lít dung dịch c (biết thể tích có tính chất cộng tính, nghĩa là V + V' = 2) và hiệu nồng độ mol của dung dịch A và B là 0,4 mol//.

Tính nồng độ mol của các dung dịch A, B, c.

6.27. Trộn V lít dung dịch HC1 0,5M với 2 lít dung dịch Ba(OH)2Ò,05M ta thu được dung dịch X có pH = 2,3 (biết lg2 = 0,3). Tính V.

6.28. Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) 500ml dung dịch HC1 0,0IM và NaCl 0,1M. Vẽ đồ thị biến thiên của pH dung dịch theo thời gian điện phân, biết cường đậ dòng điện

không đổi bằng 1,34A, hiệu suất điện phân 100% và thể tích dung dịch coi khống thay đổi trong suốt quá trình điện phân.

6.29. Khi bị nung nóng, kali clorat có thể bị phân huỷ theo hai cách :

KC103 — — > KC1 + 0 2

KCIO3 — — > KCIO4 + KC1a) Cân bằng các phương trình phản ứng theo phương pháp thăng

. bằng electron.b) Tính số gam các chất trong chất rắn còn lại khi nung 147gam KCIO3, biết rằng có 20,16 lít 02 (ở đktc) thoát ra, KCIO3bị phân huỷ hoàn toàn.

6.3Q. Có 6 gói bột màu tương tự như : CuO, FeO, Fe30 4* Mn02,

Ag20 và hỗn hợp Fe + FeO. Chỉ được dùng thêm dung dịch HC1, có thể phân biệt được6 gói bột đó không ? Nếu được, hãy trình bày cách phân biệt bằng phương pháp hoá học.

6.31. Chỉ được dùng thêm Cu, hãy trình bày phương pháp hoá học để nhận biết các dung dịch sau : HC1, HNO3, NaOH, AgN03,

NaN03 và HgCl2.

167





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



6.32. Nung 1026 gam hỗn hợp X chứa 49,51% CaOCl2, 28,85%,Ca(C10)2 và 21,64% CaCl2 thu được chất rắn Y chỉ có canxi clorua và canxi clorat.a) Viết các phương trình phản ứng xẩy ra'

b) Tính % khối lượng của CaCl2 trong hỗn hợp Ỵc) Nung hỗn hợp Y tới phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn chỉ có một muối duy nhất và V lít khí z (ở đk tc). Tính V.

6.33. Cho cân bằng hoá học

H2 + Cl2 t~=^2HC1a) Tính hiệu ứng nhiệt AH của phản ứng thuận, biết năng lượng

liên kết (E, kJ/mol) của H2, Cl2 và HCĨ tương ứng bằng 436 ; 242 và 432.b) Hỏi cân bằng trên chuyển dịch về phía nào khi thay đổi nhiệt độ, áp suất và khi chiếu sáng (xúc tác).

6.34. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp FeS và FeC03 bằng dung dịch HNO3đặc, nóng thu được hỗn hợp khí A gồm 2 khí X, Y có tỉ Jchối so với hiđro bằng 22,909.1. Tính % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu

2. Làm lạnh hỗn hợp khí'A xuống nhĩệt độ thấp hơn thu được hỗn hợp khí B gồm 3 khí X, Y, z có tỉ khối so với hiđro bang 31,50. Tính% khí X bị đime hoá thành z.Phản ứng đime hoá toả nhiệt hay thu nhiệt ?

6.35. Cho biết hợp chất xianogen (CN)2 cồ nhiều tính chất giống halogen x 2.

a) Viết công thức electron của (CN)2.

b) Viết các phương trình phản ứng khi cho (CN)2 tác dụng với dung dịch NaOH.

6.36. 1. Tinh thể axit pecloric thường được viết dưới dạng HC104.H20. Nhưng thực nghiệm cho thấy trong tinh thể có 4 liện kết đỏng nhất. Hãy đề nghị một công thức cấu tạo phù hợp với thựe nghiệm,

168





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2. Hợp chất A chứa lưu huỳnh, oxi và halogen. Trong mõi phân tử A chỉ có 1 nguyên tử s. Thuỷ phân hoàn toàn A được dung dịch B. Các thuốc thử cho dưới đây dùng để thử những ion nào trong dung dịch B :a) A gN 03 + HNO3

b) Ba(N03)2 . 'c) NH3 + Ca(N03)2d) KMnơ 4 + Ba(N03)2

e)Cu(N0Kết quả thực nghiệm khi dùng các thuốc thử đó như sau :a) Kết tủa vàng nhạtb) Không kết tủa

c) Không có hiện tượng đặc trưngd) Màu tím bị biến mất và có kết tủa trắnge) Không có kết tua.Để xác định chính xác công thức của A người ta làm thí nghiệm sau : Lấy 7,190g chất A hoà tan vào nước thành 250ml dungdịch. Lấy 25ml dung dịch này, thêm một ít HNO3 và lượng dư AgN03 thu được 1,452g kết tủa sạch khô.

Xác định CTPT chính xác và viết CTCT của A.6.37. Chất X ở dạng tinh thể màu trắng có các tính chất hoá học sau :

- Đốt nóng X ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng.

- Hoà tan X vào nước được dung dịch A. Cho khí S02 đi từ từ qua dung dịch A thấy xuất hiện màu nâu, khi tiếp tục cho S02đi qua thì màu nâu mất đi, thu được dung dịch B. Thêm một ít dung dịch HNO3 vào dung dịch B, sau đó thêm lượng dư.

AgN03 thấy xuất hiện kết tủa màu vàng.- Hoà tan X vào nước, thêm vào một ít dung dịch H2S04 loãng và KI thấy xuất hiện màu nâu và màu nâu bị mất đi khi thêmdung dịch Na2S20 3 vào.

169





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



%%''Ol

1. Viết các phương trình phản ứng có thể xẩy ra dưới dạng ion (thu gọn)2. Để xác định chính xác công thức phân tử của X người ta hoà tan 0,100 gam X vào nước, thêm lượng dư KI và vài ml dungdịch H2S04 loãng, dung dịch có màu nâu. Chuẩn độ I2 thoát ra(chất chỉ thị là hồ tinh bột) bằng dung dịchNa2s20 30,1M tớimất màu thấy tốn hết 37,40ml dung dịch Na2S2Õ3.Tìm công thức phân tử của X.

Hướng dẫn trá lởi

§1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN T ố PHI KIM

6.1. Cấu hình electron của các nguyên tố có

z = 7(N) ls2 2s2 2p3

z = 16 (S)ls2 2s2 2p63s2 3p4

u n T t t

hoặc (Ne) 3s2 3p4

z = 18 (Ar) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6

(Ne) t ị t ị t t

t ị T ị t ị t ị t ị t ị T ị t ị t ị

z = 35(Br) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6.3d104s2 4p5

hoặc (Ar) 3d10 4sz (Ar) | t ị | U | t ị | t ị | t ị | ỊU | Ị t ịỊ ti \ f

6.2. Trong chu kì 2, độ âm điện củá các phi kim tăng dần từ trái sang phải, cụ thể là độ âm điện của bo là 2,0, cacbon 2,5, nitơ 3,0, oxi 3,5 và flo 4,0.Trong các halogen (nhóm VII A) đi từ trên xuống dưới độ âm điện giảm, cụ thể là flo 4,0, clọ 3, 0, brom 2,8 và iod 2,5.

170





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



6.3. Bản chất của các liên kết giữa phi kim với phi kim trong cáchợp chất chodưới đây thuộc loại liên kết cộng hoá trị có cựctrong đó các cặp electron chung bị hút lệch về phía nguyên tốphi kim hơn : flo trong HF ; oxi trong C02, S02 ; clo trong PCI5và flo trong SF6.

6.4. Gông thức electron và công thức Liu yt:

H2 H : H H -H ' Cl2 : C l: C1: ••ặ - C1:

HCỈ H : C l: H - C l: H20 H : 0 : H H - O - H

:c i: .ạ C1*• • • • • • • \ / • * PCỈ5 :c i : p :c i : ‘ . p L ••• • . . • • - - ^ p C1 •• • I •

: c i : i c i : •• .* i *•- • • : C1:

• ••X-•• .. o * ^ o *

h n o 3 H : o : N H— o — N ' . ■ ... . •• •• \ *•• o . O ;

6.5. Căn cứ vào cấu hình electron để phân biệt kim loại và phi kim. Các kim loại thường có 1,2 hay 3 electron lớp ngoài cùng. Dĩ nhiên có một số kim loại có 4, 5 hay6 electron ngoài cùng. Chính cấu tạo nguyền tử quyết định các tính chất vật lí của kim loại như dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo... và bản thân độ âm điện phụ thuộc vào cấu tạo nguyên tử, tức phụ thuộc vào cấu hình electron.

6.6. Các nguyên tử mới sinh, hoạt động hơn (tham gia phản ứng dễ hơn) các phân tử, vì đối với các phân tử cần một năng lượng nào đó để phá vỡ liên kết thành các nguýên tử, rồi các nguyên tử mới tham gia phản ứng.

Ví dụ hiđro mới sinh (thường kí hiệu H) khử được Fe3+ thành Fe2+

Fe3+ + H Fe2+ + H+

171





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Còn hiđro phân tử thì không khử đượcHiđro nguyên tử dễ dàng khử hợp chất nitro thành amin

R - n o2 — R- NH2 + 2H2o2 (Zn+HCl) 1 1

Trong khi đó muốn khử bằng H2 phải có nhiệt độ và XUCtác6.7. Gọi Xlà % số đồng vị ^ H (đơteri) ta có .

Mh = 1,008 = 2 x + 1 (1 -X ) 'Rút ra X = 0,008 tức 0,8%, nghĩa làcứ 1000 nguyên tử hiđro có 8 đồng vị ị H và 992 đồng vị Ị H. Số đồng vị đơteri bằng :

— . 6,022.1023 . 2 . -^ - = 5,35.1022 đồng vị Ị tì.18 - 103.

số mol số phân tử %của đơđerỉ.H20 nước

số nguyên tử hidro

6.8. Phương pháp điện phân nước (có mặt KOH, NaOH...) thu được H2 tinh khiết hơn. Khi điện phân H2 bay ra ở catôt, còn 02 bay ra ở anôt.

§2. NHÓM HALOGEN

6.9. Theo cấu hình electron của các halogen F, Cl, Br, I, ta thấy :

Đổi với fìo : 9F ls2 2s2 2p5

Do cấu hình electron của F có 1 electron độc thân, nó dễ dàng thu thêm 1 electron để có cấu hình electron bền của Ne, biến

thành ion âm F , cấu hình electron của flo không thể có trạng thái kích thích nên nó không cổ các số oxi hoá dương như các halogen khác.

172

ti tị u fị t





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Đôi với clo :

J7CI ls2 2s2 2p6 3s2 3p5

QT] r m i t t i t ị l ú tl . t ị t ị t*

Ngoài số oxi hoá như flo, cấu hình electron của clo có phân lớp 3d trống nên các electron 3s, 3p có thể nhảy lên phân lớp 3d nghĩa là tạo thành các cấu hình electron ở trạng thái kích thích (trạng thái hoá trị) do. đó nó có các số oxi hoá +1, +3, +5, +7.

6.10. Quy luật biến đổi tính chất của các halogen1. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần từ F đến I. Nhiệt độ nóng chảytương ứng của flo, clo, brom, iot là -219,6°c ; -101,0°c ;-7,3°c ; +113,6°c. Nhiệt độ sôi tương ứng của flo, clo, brom,iot là -188,l°c ; -34,l°c ; +59,2°c ; +185,5°c. Màu sắc thẫmdần từ flo đến iot : F2 màu lục,nhạt (khí), Cl2 màu vàng lục(khí), brom màu nâu đỏ (lỏng), .I2 màu tím (rắn). Độ âm điện giấm dần từ flo đến iot; F(4,0), Cl(3,0), Br(2,8), 1(2,6).

6.11. Xem TL giáo khoa chuyên Hoá - Hoá học 10, tập 2.6.12. Có thể dùng chất oxi hoá như O3, Fe3+, Cu2+, Cl2, Br2 để oxi

hoá I thành I2 và nhận biết I2 bằng hồ tinh bột (tạo thành hợp chất màu xanh chàm), ví dụ

O + 2KI + H20 0 2T + I + 2KOH2FéCl3 + 2KI-> 2FeCl2 + I2 + 2KC1

Br2 + 2KI -> 2KBr + I26.13. Axit HF là một đơn axit nhưng ta có thể điều chế được muối

axit NH4HF9 là do sự đime hoá phân tử HF (do liên kết hiđro) H - F ... H - F hay H2F2.

173





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



6.14. Các phản ứng điều chế iot:

2NaI + Cl2 -> 2NaCl + I2

NaClO + 2KI + H20 -> NaCl + Ỉ2 + 2KOH

2NaN02 + 2NaI + 2H20 -» 2NOt + I2 + 4NaOH

O3 + 2KI + H20 0 2t + I2 + 2KOH.

6.15. a) Gọi X, y, z là số mol NaCl, NaBr, Nai có trong 25ml dung dịch ATN1 : Khối lượng của các muối khi cô cạn

58,5x + 103y + 150z = 1,732 (1)

TN2 : Br2 + 2NaI 2NaBr +.I2Muối Nai đã chuyển thành muối NaBr, do đó muối khan gồm NaCl và NaBr :

58,5x+ 103 (y + z) = 1,685 (2)TN3 : Cl2 + 2NaI -» 2NaCl + I2

Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2.Trong dung dịch chỉ có muối NaCl

58;5 (x + y + z) = 1,4625 (3)Giải hệ 3 phương trình trên ta có :

X= 0,02 y = 0,004 z = 0,001Nồng độ mol cùa các ion trong dung dịch A :

[Cf]= — =1M; [Br- ] = ^5 21 =02M;[I_] = - ^ 1 =0,05M 0,02 . 0,02 0,02

[Na+] = 1 +0,2 + 0,05 = 1,25M., „ , '

b) Khối lượng Br2 và I2 có thế điều chê từ lm dung dịch A.r> _ 0,004.1000.80 _ - Khối lượng Br2 =..------- ——------= 16000g = 1 6 kg.

T _ 0,001.1000.127- Khối lượng I2 = --------------------= 6350g = 6,35kg.

174





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



6.16. Gác phương trình phản ứng

Cl2 + 2 F - > 2 C f + I23C12 + f + 3H20 -> IOJ +6G f + 6H+

4C12 + I~'+ 80H" -> IO 4 + 8C1“ + 4H20

§3. CLO

6.17. Khi có hơi nước (ẩm) khí Cl2 có tính oxi hoá mạnh do tạo thành axit hipoclorơ.

Cl2 + H20 fìci + HCIO

Axit này có tính oxi hoá rất mạnh do bị phân huỷ thành oxi nguyên tử:HCIO HC1 + o

Nước Javen là dung dịch chứa hỗn hợp muối NaCl, NaClO do Cl2 phản ứng với dung dịch NaOH :

Cl2 + 2 N a O H N a C l + NaClO + H20 nước Javen

Nước Javen chủ yếu được dùng để tẩy trắng, sát trùng. Ta có thể điều chế trực tiếp nước Javen bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl không có màng ngăn xốp :

2NaCl + 2H20 Jp >H2t + Cl2t + 2NaOH

Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H20

DI nhiên có một phần Cl2 bay ra ngoài.

6.18. Một số phương pháp điều chế Cl2.. 1. Điện phân muối natri clorua nóng chảy hoặc dung dịch

2NaCl - dpl£-> 2Na + Cl2t

175





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Phương pháp này được dùng chủ yếu để điều chế natri kim loại

2NaCl + 2H20 đp > H2t + C12Í + 2NaOH^ m.n.x A z'

Phương pháp này được dùng chủ yếu trong công nghiệp

2. Cho dung dịch HC1 đặc tác dụng với các chất oxi hoá mạnh (chứa oxi) như Mnơ2, KMn04, KCIO3, K 2Cr20 7

Mnơ 2 + 4HC1 -> MnCl2 + Cl2t + 2H20 (1)

2KMnơ 4 + 16HC1 -> 2KC1 + 2MnCỈ2 + 5Cl2t + 8H20 (2)

KCIO3 + 6HC1-> KC1 + 3Cl2t + 3H20 y (3)

K 2Cr20 7 + Ị4HC1 -> 2KC1 + 2CrCl3 + 3C12T + 7H20 (4)6.19. (Xem phản ứng ở bài tập 8.18)

Theo các phản ứng ta thấy cứ muốn có1 mol Cl2 cần1 mòl Mn022 2 tức 32 + 55"= 87g hoặc — mol KMn04 tức, — (39 + 55 + 4.16) = 63,2g

hoặc - mol K 2Cr20 7 tức - (2.39 + 2.52 + 7.16) = 98g. Như vậy

từ những lượng như nhau Mnơ2, KMn04, K 2Cr20 7 thì KMn04cho lượng Cl2 nhiều nhất.

6.20. Các phản ứng :H + C1 -»2HC1 (1)HC1 + AgNƠ3 -> A gC lị + HNO3 (2)

' Tính: nH = —-— = 0,045mol; 112 22,4

0,672 ,nn - = 0,03 mol2 22,4

Do lượng Cl2 thiếu nên phải tính hiệu sụất phản ứng theo Cl2. Số mol HC1 theo lí thuyết





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



^HCl — —2.0,03 —0,06 mol.

Lượng kết tủa AgCl: _ 0,7175 _ _ _ _ _ 1

n AgCi ~14 3 5~ = m o1

Cách 1 : Lượng HC1 có trong 5g dung dịch A 0,005.36,5 ='0;i825g

Do đó lượng H20 bằng 5 - 0,1825 = 4,8175g Như vậy tổng số mol HC1 thực tế tạo thành bằng

0,005.19,274,8175

Hiệu suất phản ứng

= 0 ,02mol

h% = ° ’02; 1,00 = 33,3%.0,06

Cách 2 : GọiX là tổng số mol HC1 tạo thành, ta có :0,005(19,27 +36,5x)----------------- -- ----:----------- = X

5trong đó 19,27 + 36,5x là tổng khối lượng dung dịch D. Giải ra có X = 0,02 mol và hiệu suất tính như trên.

6.21. Các axit chứa oxi cửa clo :HCIO axit hịpoclorơ HC102 axit clorơ HC103 axit cloricHCIO4 axit pecloric

Tính axit (độ mạnh) tăng dần4ừ 0 >HC10 (rất yếu) đến HCIO2 (trung /"A,

T H -► o -► C1 — O bình), HCIO3 (mạnh), HCIO4 (rất IImạnh). Sở dĩ thế vì liên kết - o — H trong HCIO4 bị phân cực mạnh nhất do các cặp electron dùng chung giữa C1 và o bị hút mạnh về phía o .

177





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



ó

6.22. Gọi X là % số đồng vị 17-C1 ta có phương trình

Mci = 35,453 = 37x + 35 (1 - x).

Rút ra X = 0,2265 tức C1 chiếm 22,65% và C1 chiếm

77,35%.Chủ ý : trên đây là tính gần đúng theo số khối. Muốn tính chính xác ta phải dựa vào KLNT của các đồng vị :35 C1 có KLNT là 34,96885 và37C1 là 36,96590, lúc đổ

Mci = 35,453 = 36,96590x + 34,96885(1 - x)

Giải ra X= 0,2424 tức37 C1 chiếm 24,24% và35 C1 chiếm 75,76%.

6.23. Phản ứng giữa CỈ2 và Fe và giữa A với AgN£>3 :

. 2Fe + nCl2 —>• 2 FeCln (1)

FeCln + nAgN03 -> nA gClị + Fe(N 03)n (2)Theo phản ứng (2) ta có tỉ lệ

56.+ 35,5n n.143,50,2708 ~~ 0,7175

rút ra n = 3. Vậy công thức của A là FeCl3.

6.24. Axit HC1 đóng vai trò chất khử :

Mnơ 2 + 4HC1 MnCl2 + Cl2t + 2H20 Axit HC1 đóng vai trò chất oxi hoá

2HC1 + Z n Z n C l2 + H2T Axit HC1 không tham gia cho - nhận electron

3Cu + 2NaN03 + 8HC1 -> 3CuC12 + 2NaCl + 2NOt'+ 4H20

6.25. Cho quỳ tím vào các dung dịch :H er làm quỳ tím đổi thành màu đỏNaClO làm xanh và sau đó bị mất màu do NaClO oxi hoá.

/





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N





Giải phương trình này ta có : Xị = 0,145 và x = -0,345 (loại) Vậy nồng độ mol của A là 0,145M và B là 0,145 -ỉ- 0,4 = 0,545M.

6.27. Phản ứng xẩy ra :

2HC1 + Ba(OH)2 -» BaCl2 + 2H20

hoặc H+ + OH~ H20 .

Vì pH = 2,3 tức [H+] = 102,3 = 5.10 3, nghĩa là axit dư, số mol

OH = 2 . 0,05 . 2 = 0,2 m o l ; số mol H+ lúc đầu = v.0 ,5 . Vậy

nồng độ mol của H+ sau phản ứng bằng

[H+] =Q,5V~ 0’2 = 5 .1032:+V

Giải ra ta có V = 0,424/.6.28. Các phản ứng điện phân lần lượt xẩy ra :

2HC1 đp >H2t + Cl2t. (1)

2NaCl + 2H20 đp— >H2t + Cl?t + 2NaOH (2)^ m.n * *

Trước khi điện phân [H+] = [HC1] = 0,01M do đó pH = -lg[H+]

-2 ’ , ' • , = -lg 10 = 2 . Khi HC1 bị điện phân hết, trong dung dịch chỉcó NaCl và pH = 7. Trong quá trình điện phân HC1 nồng độ [H+] giảm dần và pH tăng dần từ 2 đến 7 ; trong quá trình điện

phân NaCl do NaOH tạo thành tức [OH ] tăng dần và do đó [H+] giảm dần và pH tiếp tục tăng. Sau khi NaCl bị điện phân hết thì H20 bị điện phân, thể tích dung dịch giảm dần nên [OH ] cũng tăng dần và pH tiếp tục tăng (nhưng chậm)Dưới đây là cách tính-pH ở một vài thời điểm điện phân :

Số mol HC1 bị điện phân bằng 2 lần số mol Cl2 họặc H2 thoát ra

= — = J i= I ^ h l .2 = 0,05t M nF 2.26,8

180





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Trong đó t là thời gian tính theo giờ. Như vậy [H+] còn lại bằng

pH = -lg ( 1 02 - 0,11)

Khi t = 0 pH = -lg 10“2 = 2

Khi t = 0,01 ; pH = -lg (l(f 2 - 0,1 . 0,01) = -lg 0,009 = 2,04

Khi t = 0,05 ; pH = -lg (10~2 - 0,1.0,05) = -lg 0,005 = 2,3

Theo phản ứng điện phân (2) số mol NaOH = số mol OH tạo thành, bằng2 lần số mol Cl2 hoặc H2, bằng

m = 2 — = 2 1 ,34 tM 'nF 2.26,8

Dođó[O H ] = 2ĩ2Ểl= 0,lt.0,5

Khi t = 0,1 (tính từ khi bắt đầu điện phân NaCl)

[OH~] = 0,1. 0,1=0,01 = 10~2

+ 10-14 -12 . -12Do đó [H ] = = 10 12 và pH = -lg 10 12 = 1210"2

Khi t = 0,2 ; [OH ] = - = 2.10“2

[H+] = i2 — = 5.1(f13vàpH = - lg5 .1(f 13 = 12,:§2.10

Khi t = 0,5 ; [OH~] = -5.10-2

0.510 —

[H+ ] = — — —= 2.lO-13 và pH = -lg2.10 =1 275.10 *

y.v,-..

181





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Ta có thể biểu diễn sự biến thiên của pH theo thời gian điện phân như trên hình sau :

6.29. a) Cân bằng các phương trình

2KCIO3 2KC1 + 3 0 2Txt . L

X 2

X 3

+5 -1

C1 + 6e = C1 -2-l o

. 2 0 - 4 e = 0 9 t

4 KC103

X 1

KC1 +3KCIO4

X3

+5 -1C1 +6e = C1+5 +7

C1 - 2e = C1

( 1)

(2)

b) GọiX, y là số mol KCIO3 phân hủy theo cách (1) và cách (2) tương ứng : Ta có hệ phương trình

, 147 ' T_ :x T2 2 5 = KCI° 3

182





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



3 _20 ,16 _ _ _ _ —X= — —- = 0,9 mol = no2 22,4 ° 2

Rút ra X = 0,6 mol và y= 1,2 - 0,6 = 0,6 mol Trong chất rắn có :X+ y mol KC1

0,6 + 0,15 = 0,75 mol KC1 tức 0,75 . 74,5 = 55,875g và - y4

mol KC104 = -.0,6 = 0,45 mol tức 0,4.5 . 138,5 = 62,325g.,

6.30. Cho dung dịch H Q 'dự vào các gói bột (dĩ nhiên chỉ cần lấy mỗi gói một ít) và quan sát các hiện tượng xẩy ra :

CuO + 2HG1 —> CuCĩ 2 + H2O : dung dịch có màu xanh thẫm

FeO + 2HC1 -> FeCl2 + H20 : dung dịch màu lục rất nhạt

FejC^ + 8HC1 -» FeCl2 + 2F eơ 3 + 4H20 : dung dịch có màu vàng lục nhạt

Mnơ 2 + 4HQ ->• MnQ2 + Q2I"+ 2H20 : khí màu vàng lục bay ra.

Ag20 + 2HC1 2AgCli + H20 : có kết tủa trắng

fFe + 2HC1 -» FeCl2 + H2t : có bọt khí không màu thoát ra

LFeO + 2HC1-> FeCl2 + H20

Các hiện tượng rõ rệt: dung dịch xanh thẫm Cuơ 2 (nhận được CuO)

Khí màu vàng lục bay ra (nhận biết Mn02) VKết tủa trắng (nhận biết Ag20

Khí không màu bay ra, H2 (nhận biết Fe + FeO)

Muốn phân biệt rõ hơn FeO và Fe30 4 : lấy 1 ít hỗn hợp Fe + FeO cho vào 2 dung dịch FeCl2 và FeCl2 + FeCl3. Nơi nào màu vàng lục trở thành lục nhạt, đó là Fe30 4, do phản ứng

2FeCl3 + F e -> 3FeCl2

1B3





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



VỠ/

CÓ thể dùng H2 khử CụO

Cuò + H2 — Cu + H20

sau đó cho Cu vào 2 dung dịch, nơi nào Cu tan ra và dung dịch có màu xanh đậm, nơi đó là dung dịch FeCỈ3 :

Cu + 2Fe'Cl3 -> CuCl2 + 2FeCl2.

6.31. Cho vào mỗi dung dịch một mẩu nhỏ đồng kim loại và quan sát hiện tượng :

Gu + HC1 -» không phản ứng

3Cu + 8HNO3 3Cu(N03)2 + 2NOt + 4H20 : khí không màu bay ra hoá nâu trong không khí do

2NO + 0 2 -> 2N 02

Cu + NaOH -» không phản ứng

Cu + 2AgN03 -» Cu(N03)2 + 2A g ị : lớp bạc trắng bám vào miếng Cu.

Cu + NaN03 -» không phản ứng

Cu + HgCl2 —>•CuCl2 + H g ị : lớp bậc trắng bám vào miếng Cu.

Qua đó ta đã biết HNO3 và 2 nhóm : NaOH, NaN03, HC1 vànhóm AgN 03, HgCl2. Sau đó cho 2 nhóm này lần lượt tác dụng vớinhau từng đôi một.

Cho AgN03 vào 3 dung dịch NaOH, NaNƠ3, HC1

2AgN03 + 2NaOH —» Ag2O ị +2NaNp3 + H20 : kết tủa đenđen

AgNƠ 3 + NaN 03 —> không phản ứng.

AgN03 + HC1 -> ẠgClị + HNO3 : kết tủa trắng

184





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Nếu cho HgCl2 vào 3 dung dịch NaOH, NaN03, HC1 thì

HgCl2 + 2NaOH —» H gơ ị + 2NaCl + H20 : kết tủa vàng vàng

HgCl2 + NaN03 -> không phản ứng ^

HgCl2 + HC1 -» không phản ứng.Ghi chú : có nhiều cách khác để nhận biết, ví dụ cho Cu vào hỗn hợp NaN03 + HC1:

3Cu + 8HC1 + 2NaN03 -> 3CuC12 + 2NOt + 2NaCl + 4H206.32. a) Cáe phản ứng xẩy ra khi nung :

' 2CaOCl2 — 2CaCl2 + 0 2t (1)

3Ca(C10)2 — > 2CaCl2 + Ca(C103)2 (2)

C.aCl2 — — > (CaCl2).b) Tính số mol các chất:

1026.49,51 „ ,nranri = ----- = 4 mol

° 2 100.127

1026.28,85 „ _ ,nCa(C10^ = 100148

1026.21,64 ■ ĩiranu - --------------= 2 moi

UaU2 100.111Tính tổng khối lượng của chất rắn Y : theo các phản ứng (1,2) :

• 2 _ 22 22 SnCaCl2 = 4 + 2.± + 2 = y .m o l tức y -1 1 1 = 814g

Khối lượng Ca(C103)2 = -.207 = 138g.Do đó % khối lượng của CaCl2 trong Y :

; 814.100%CaCỉọ = —— ———= 85,5%.• 814 + 138

185





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



c) Phản ứng khi nung Y :

Ca(C103)2 —£-> CaCl2 + 3 0 2t (3)

2Theo phản ứng (3) : no2 = 3nCa(a o3)2 = 3 .- = 2mol

Do đóv 2= 2 . 22,4 = 44,8 lít.6.33. Cho cân bằng

(k) + C12 (k) 2HG1(k) ( 1 )

a) Tính AH của phản ứng (1)

AH —Eị-ỉ—H ^Cl—C1~ 2.E^_Q = 463 + 242 —2.432 = —159 kJ

b) Khi tăng nhiệt độ cân bằng (1) sẽ chuyển dịch về phía giảm nhiệt độ, nghĩa là phía trái, tức HC1 bị phân huỷ nhiều hơn.Khi tăng áp suất cân bằng (1) không bị dịch chuyển vì số mol khí 2 vế bằng nhau.Khi chiếu sáng (xúc tác) cân bằng (1) không bị chuyển dịch, chỉ có phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn để đạt tới trạng thái cân bằng.

6.34. 1 . Các phản ứng hoà tan (dạng ion) :FeS + 10H+ +9NC>3 Fe3+ + SO3 " + 9N 02 1 + 5H20 (1)

FeCOj + 4H+ + NO3 Fe3+ + C 02 t + N 02 t + 2H20 (2)

GọiX, y là sốmol FeS, FeC03 trong hỗn hợp, theo các phản ứng (1, 2) nC0 2 =ỵ cònsố mol nN0 2 =9x + y.

46(9x + y) + 44y

4x + 2yGiảira có X = y. QA

Do đó %FeS = • - - = 43,14%88 + 116

%FeC03 = 100 - 43,14 = 56,86%

186





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



2. Phản ứng dime hoá :

2 N O ^ N2ơ 4 (3)

Giả sử hốn hợp đầu gồm 1 mol FeS và 1 mol FeG03, số mol

N 02 = 9 + 1 = 10 mol, số mol C02 = 1 mol. GọiX là số mol

N 02 tham gia trùng hợp thành N20 4. Vì khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng trùng hợp không đổi nêri tỉ khối của hỗn hợp khí tỉ lệ nghịch với số moi, do đó ta có biểu thứcsố mol N 02 còn số mol N20 4 số mọl C02

tạo thành

10- X + — +

1.0 + 1

22,90931,50

Giải ra ta cóX = 6 tức có — ^ = 60% N 02 tham gia trùng hợp.

Vì khi hạ nhiệt độ xẩy ra phản ứng đime hoá chứng tỏ phản ứng đime hoá (3) Ịà toả nhiệt.Quả thật, nếu lấy1 bình khí màu nâu (N 02 ) nhúng vào chậu nước đá, màu nâu bị nhạt dần đo tạo ra N20 4 không màu.

6.35. a) Xianogen (đixian) (CN>2

có công thức electron như sau: N ::: c : c ::: N : còn công thức Liuyt là :N = C - C = N:b) (CN)2 tác dụng với dụng địch NaOH tạo thành hỗn hợp muối

(CN>2 + 2NaOH -» NaCN + NaOCN + H20 natri xianua natri xianat

6.36. 1. Công thức cấu tạo của tinh thể axit pecloric phu hợp với thực

nghiệm l à : ■ . ~ .o

[H3Q+] o = c i = o- II

0

187





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



0/

2. - Thuốc thử a (AgN03 + HNO3) dùng để thử các ion halogenua Cl , Br , I . (AgCl trắng, AgBr vàng nhạt, Agl vàng đậm)

- Thuốc thử b (Ba(N03)2) dùng để thử ion sunfat SO4- (BaS04

kết tủa trắng).- Thuốc thử c (NH3 + Ca(N03)2) dùng để thử ion florua F (CaF2 kết tủa trắng)

- Thuốc thử d (ẸM1ỊO4 + Ba(N03)2) dùng để thử ion sunfit SO - (SO - bị oxi-hoá thành SƠ _ và tạo kết tủa BaS04)

- Thuốc thử e (Cu(N0 3)2) dùng để thử anion iodua I (bị Cu2+

oxi hoá thành I2, tạo kết tủa Cui màu trắng).Dựa vào kết quả thực nghiệm ta thấy hợp chất làm mất màu

+4thuốc tím, chứng tỏ s ở trạng thái oxi hoá thấp s , vì có kết tủa vàng nhạt chứng tỏ trong A phải có Br và có thể có Cl. Vậy các công thức có thể có của A là

SOBr2, SOBrCl

Khi hoà tan SOBr2, SOBrCl vào nước xẩy ra các phản ứng sau.:

SOBr2 + 2H20 H2S03 + 2HBr

SOClBr + 2H20 -> H2S03 + HBr + HC1

Khi cho các dung dịch tác dụng với AgN03 sẽ tạo thành các kết tủa.

Br~ + Ag+ —» AgBr (M =188)

Cl" + Ag+ -> AgCl (M = 143,5)

Nếu A là SOBr2 ta sẽ thu được số mol AgBr gấp đôi số mol A, tức7,19 1

nAeBr = 2.— .— = 0,069mol g 208 10và khối lượng kết tủa = 0,069 . 188 = 12,972 gam, không phù hợp với thực nghiệm.

188





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



Nếu A là SOClBr ta sẽ thu được số mol AgBr = số mol AgCl 7 19 1bang so mol A = -- = 0,044 mol163,5 10

Khối lượng kết tủa bằng 0,044 (188 + 143,5) = l,45gĐiều đó phù hợp với thực nghiệm. Vậy CTPT chính xác của A là SOClBr và CTCT là

/C1 ỏv.0 = < ’ :o : : s* :*

Br • - ị ;

6.37. Khi đốt nóng ở nhiệt độ cao X cho màu vàng, chứng tỏ X là hợp chất của natri. Khi cho S02 đi qua dung dịch X xuất hiện màu nâu chứng tỏ I2 hoặc Br2 tạo thành, nghĩa là chất X phải thuộc loại

muối NaIOx hoặc NaBrOx nhưng do tạo ra kết tủa màu vàng với AgN03, chứng tỏ đó là Agl và chất X thuộc loại NaIOx.Các phản ứng xẩy ra (dạng ion) : ■ ' (2x - 1) S 02 + 210“ + (2x - 2)H20 ->

^ I2 + (2x - ì )S 024~ + (4x - 4)H+ (1)

S02 + I2 + 2H20 2 Ĩ + SƠ 4- + 4H+ (2)

IO“ + (2x - 1 ) 1 + 2x H+ -> xl2 + XH20 (3)

+ O -> 21 + S4Og (4)2. Theo phản ứng (4) :

nl2 = nNa2S2o 3 = .0,0374.0,1 = 0,00187 mol

Theo phản ứng (3)

ni = xnx =x. — — ----- =0,0018712 A 23 + 127 + 16x150

Giải ra X = 4Vậy công thức của X là Naỉ0 4 .

189





BỒI DƯỠNG T

OÁN - LÍ -

HÓA CẤ

P 2

3 100

0B T

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N



MỤC LỤC

Chương 1. CẤƯ TẠO NGUYÊN TỬ Trang

5Chương 2. LIÊN KẾT HOÁ HỌC 38Chương 3. LÍ THUYẾT VỀ PHẢN ÚNG HOÁ HỌC 107Chương 4. DUNG DỊCH - SựĐIỆN LI 129Chương 5. ĐIỆN PHÂN 149

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHONW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

RẦN

HƯNG ĐẠO T

P.QU

Y NHƠ

N

Documents

TÀI LIỆU GIÁO KHOA CHUYÊN HÓA HỌC THPT BÀI TẬP HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ VÔ CƠ - NGUYỄN DUY ÁI (TRÍCH ĐOẠN)