BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG 1 Bài 1 1 Sau 35 ngày thì khối lượng và hoạt độ của 175mg Na3 32PO4 còn lại bao nhiêu? Biết chu kì bán hủy của 32P là 14,3 ngày 2 Vụ nổ nguyên tử đầu tiên đươc tiến hành ở Alamogordo.
BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG Bài 1: Sau 35 ngày khối lượng hoạt độ 175mg Na332PO4 cịn lại bao nhiêu? Biết chu kì bán hủy 32P 14,3 ngày Vụ nổ nguyên tử đươc tiến hành Alamogordo, New Mexico vào tháng năm 1945 Đến tháng năm 2012 90Sr (chu kì bán hủy 28,9 năm) cịn lại phần trăm? Một mẫu nước chứa tritium (1,7ml) có hoạt độ 86,5 mCi tiêm vào người nặng 150 lb Sau thời gian cho phép, hoạt độ tritium (3H) coi điểm thể người, bác sĩ hút lấy mẫu máu chứa 2ml nước xác định hoạt độ Kết phân tích cho thấy mẫu máu có hoạt độ 3,6µCi Tính phần trăm lượng nước có thể người? Biết 1lb = 453,6 g; dnước = 1g/ml Bài 2:Chuỗi phân rã thiên nhiên 238 U92 (t1/2 = 4,47.109 năm ) 206 Pb82 bao gồm số phân rã anpha beta loạt bước Hai bước bao gồm 234 Th90 (t1/2 = 24,10 ngày) 234 phản ứng hạt nhân hai bước phân rã Pa91 (t1/2 = 6,66 giờ) Hãy viết 238 U lượng giải phóng theo MeV sản phẩm phân rã.Các khối lượng nguyên tử bằng: 238U = 238,05079u; 234Th = 234,04360u; 234Pa -13 = 234,04332u He = 4,00260u; 1u = 931,5MeV mn = 1,00867u; 1MeV = 1,602.10 J Phân rã 238U dẫn đến 226Ra88 (t1/2 = 1620 năm) mà sau xạ hạt anpha để tạo thành 222 Rn (t1/2 = 3,83 ngày) Nếu thể tích mol radon điều kiện 25,0L thể tích radon cân bền với 1,00kg radi bao nhiêu? Kết phân tích mẫu vật cho thấy chứa 1mg lệ khối lượng 238 U 2,793 ml khí He (đktc); mẫu cho thấy tỉ 238 U/206Pb = 0,31116 Giả sử ban đầu mẫu vật chứa 238 U Tính tuổi mẫu vật Bài 3: Nguyên tử nguyên tố X, Y, Z, T, G, J có electron cuối ứng với lượng tử sau: Nguyên tố n l m s X -1 -1/2 Y 1 1/2 Z -1 -1/2 T 0 1/2 G -1 -1/2 J -1/2 Xác định X, Y, Z, T, G, J cho biết vị trí chúng bảng tuần hồn Bài 4: Electron điền cuối ion A-, B+, C2+, D2- có số lượng tử n.m = ; l + ms =0,5 a Xác định ion b Hợp chất X tạo thành từ C,D Oxi có %O khối lượng 31,58%, số nguyên tử C,D,O X hợp thành cấp số cộng Xác định công thức phân tử X Bài 5: Lí thuyết lượng tử dự đoán tồn orbital g ứng với số lượng tử phụ l=4 Hãy cho biết số electron tối đa mà phân lớp g có Dự đoán mức lượng 5g nằm mức lượng nào? Nguyên tử có electron phân mức 5g thuộc nguyên tố có Z bao nhiêu? Bài 6: Tính lượng electron nguyên tử Hydro trạng thái trạng thái kích thích electron lớp M Nguyên tử Hydro trạng thái bền hơn? Khi nguyên tử bị khử kích thích trở vè trạng thái bản, phát xạ có độ dài sóng bao nhiêu? Tính lượng ion hố I1 nguyên tử Hydro, I2 He+ (Z=2) I3 Li2+ (Z=3) chúng trạng thái Giải thích sử biến thiên giá trị I1-I2-I3 Tính mức lượng electron nguyên tử Hydro Hydro trạng thái nhận lượng 99,0% lượng ion hố Bài 7: Vào năm 1985, Ramsay Clève độc lập tìm heli khống Clevite (một khống chất bao gồm uran oxit, oxit chì, thori kim loại đất hiếm) Khí từ quặng cho vạch phổ vùng 588 nm (vạch D3 hình 1), vạch lần quan sát thấy phân tích quang phổ tai lửa mặt trời che khuất toàn phần vào năm 1868 Vạch gần với hai vạch D1 D2 Natri 587 588 D3 He 589 590 nm D2 D1 Na Hình Vạch phổ 588 nm Tính lượng photon E [J] có bước sóng D3 heli hình 3d 3p 3.6 3s E / 10–18 J 3.4 3.2 [ E] [C] 2p 3.4 3.2 2s [ B] [ A] 3.0 0.0 3.6 [D] 3.0 1s Hình Giản đồ lượng obitan nguyên tử Heli (electron nằm obitan 1s) Trong chuyển dịch từ [A] đến [E] hình 2, chuyển dịch ứng với vạch D3-trong quang phổ heli? Phản ứng số phản ứng từ [A]đến[D]giải thích tạo thành heli khống Clevite? [A] 238U 234Th + α [B] UHe2 U + 2He [C] 240U 240Np + β– [D] 235U + n 95Y + 139I + 2n Argon cịn tìm thấy khoángMalacon Phản ứng số phản ứng từ [A]đến[D]giải thích hình thành argon quặng? [A] ArF2 Ar + F2 [C] [B] ArXe Ar + Xe K 40Ar + ε/β+(bắt electron / phát xạ positron) [D] 40 I 126Ar + β– 126 Bài 8: Phổ phát xạ ion giống H thể khí ghi lại sau: Tất vạch phổ cho electron từ trạng thái kích thích trạng thái n = a Xác định chuyển mức A, B b Nếu λB = 142.5 nm λA có giá trị bao nhiêu? Bài 9: Dùng cơng thức tính lượng orbital Slater, tính xem cấu hình electron ion Co2+ bền hơn: a) 1s22s22p63s23p63d54s2 b) 1s22s22p63s23p63d7 Xác định hàm sóng biểu thức lượng electron d cuối Bài 10: Một số định luật học lượng tử mối tương quan độ bất định vị trí x momen động lượng p tiểu phân vi mơ Tích độ bất định khơng thể bé giá trị xác định, nửa giá trị số Planck: x p Với momen động lượng tách khối lượng vận tốc: p = mV, số Planck có giá trị = 1.0510–34 Js Khơng cần tính tốn xếp tiểu phân sau theo thứ tự tăng dần độ bất định cực tiểu vận tốc, Vmin: a) electron phân tử H2 ; b) nguyên tử H phân tử H2; c) proton hạt nhân cacbon; d) phân tử H2 ống nano; e) phân tử O2 phòng rộng m Bài 11: Hàm sóng 1s nguyên tử hiđro sau : 1s ao3 e r ao r khoảng cách tính từ hạt nhân , ao bán kính Bohr Hỏi : Mật độ xác suất có mặt electron vị trí lớn ? Xác suất phát electron khoảng cách r lớn (xác suất theo bán kính) Bài 12: Hàm sóng orbital có dạng sau: 210 (r, ) (a ) 5/2 r.e r/2a0 cos 2 Xác định minh hoạ ô lượng orbital (dựa vào số lượng tử) Hãy khảo sát mật độ xác suất cao theo bán kính orbital Biết hàm góc Y10 () Bài 13: cos Xác định n, l orbitals sau: Bài 14: Trong bảng có ghi lượng ion hoá liên tiếp I n (n = 1, , 6) theo kJ.mol1 nguyên tố X Y X Y I1 I2 I3 I4 I5 I6 590 1146 4941 6485 8142 10519 2352 4619 6221 37820 47260 1086 A B oxit tương ứng X Y X, Y vào trạng thái oxi hố cao Viết (có giải thích) cơng thức hợp chất A, B Bài 15: Năng lượng ion hoá nối tiếp Na Mg (eV) liệt kê theo cặp sau: (5,1; 7,6), (15,0; 47,3), (71,6; 80,1), (98,9; 109,3) Điền vào bảng sau giải thích: Nguyên tố I1 I2 I3 I4 Na Mg Bài 16: Thực nghiệm cho biết độ dài bán kính ion Al3+; Mg2+; Na+; F-; O2-; N3- theo đơn vị Ǻ sau (không theo thứ tự đúng): 1,71; 1,16; 1,19 ; 0,68 ; 1,26 ; 0,85 Sắp xếp giá trị bán kính ion cho phù hợp Có giải thích Tại chu kì bảng tuần hoàn, giá trị độ lưc electron Be, N, Ne dương, giá trị lưc elctron ngun tố cịn lại chu kì lại âm? Cho biểu đồ sau: Hãy giải thích biến đổi lượng ion hoá nguyên tố bảng Bài 17: Momen lưỡng cực o-dichlorobenzene 2,77D Một đồng phân (A) trichlorobenzene có momen lưỡng cực Một đồng phân (B) trichlorobenzene có momen lưỡng cực lớn Xác định A, B tính giá trị momen lưỡng cực lớn Bài 18: Xác định phần trăm đặc tính ion điện tích mà nguyên tử mang phân tử HCl HI Phân tử Momen lưỡng cực (D) Độ dài liên kết (nm) HCl 1,07 0,127 HI 0,44 0,161 Bài 19: 1.So sánh góc liên kết momen lưỡng cực phân tử NH3 NF3 2.Dự đốn dạng hình học phân tử sau: (1)PCl5, (2)SF4, (3)ClF3, (4)I3-, (5)SOF2, (6)SOCl2, (7)SOBr2, (8)SbH3, (9)PH3, (10)AsH3 Sắp xếp góc liên kết theo thứ tự giảm dần:a) (5),(6),(7) (góc XSX) b) (8),(9),(10) Thực nghiệm cho biết ba hợp chất CHBr3, SiHBr3, CH(CH3)3 có cấu tạo tứ diện Có ba trị số góc liên kết tâm 110o; 111o; 112o(khơng kể tới H xét góc này) Độ âm điện H 2,20; CH3 2,27; Csp3 2,47; Si 2,24; Br 2,50 Dựa vào mơ hình đẩy cặp e hóa trị (VSEPR) độ âm điện, cho biết trị số góc hợp chất giải thích Bài 20: Phân tử NH3 có dạng hình chóp tam giác (ngun tử N đỉnh hình chóp) Ion NH +4 có dạng hình tứ diện (ngun tử N nằm tâm tứ diện đều) Dựa vào xen phủ obitan, mô tả hình thành liên kết phân tử NH3 ion NH +4 Chất lỏng NSF3 phản ứng với [XeF][AsF6] hình thành [F3SNXeF][AsF6] (1) Ở trạng thái rắn, bị dun nóng, (1) xảy chuyển vị nguyên tử, chuyển thành [F4SNXe][AsF6] (2) Phản ứng (2) với HF, thu sản phẩm [F4SNH2][AsF6] (3), [F5SN(H)Xe][AsF6] (4), XeF2 a Từ hợp chất (1) đến (4), liên kết S-N dài nhất, ngắn nhất? b Từ (1) đến (4), hợp chất có liên kết thẳng hàng quanh nguyên tử N? c Dùng thuyết VSEPR, liên kết quanh nguyên tử Xe (1) thẳng hàng hay gấp khúc? d Trong hợp chất (2) (3), nhóm NXe NH2 chiếm vị trí trục hay xích đạo liên kết với S? e Trong hợp chất (2) (3), liên kết S-Ftrục hay S-Fxích đạo dài hơn? Bài 21: Clo, brom, iot kết hợp với flo tạo thành hợp chất dạng XFm Thực nghiệm cho thấy m có giá trị khác X Cl Br, m có giá trị khác X I a) Hãy viết công thức hợp chất dạng XFm nguyên tố Cl, Br, I b) Dựa vào cấu tạo nguyên tử độ âm điện nguyên tố, giải thích hình thành hợp chất Cho: Độ âm điện F 4,0; Cl 3,2; Br 3,0; I 2,7 Bài 22: So sánh giải thích khả tạo thành liên kết C Si Cho phân tử sau: POF3 ; BF3 ; SiHCl3 ; O3 Dự đốn trạng thái lai hóa ngun tử trung tâm v cấu trúc hình học phân tử Giải thích bảng số liệu sau: AlX3 Nhiệt độ nóng chảy (0C) F Cl Br 1291 192 98 Nhơm clorua hồ tan vào số dung môi bay nhiệt độ không cao tồn dạng dime (Al2Cl6) Ở nhiệt độ cao (7000C) dime bị phân li thành monome (AlCl3) Viết công thức cấu tạo Lewis phân tử dime monome; Cho biết kiểu lai hoá nguyên tử nhôm, kiểu liên kết phân tử ; Mơ tả cấu trúc hình học phân tử Bài 23: Xét đồng phân cis- trans- điimin N2H2: * Hãy viết công thức cấu tạo đồng phân * Trong cấu tạo ngun tử N dạng lai hóa nào? Hãy trình bày cụ thể * Đồng phân bền hơn? Hãy giải thích Bài 24: Mơ tả tạo thành phân tử O2 cách: a) Thuyết VB b) Thuyết MO Qua rút ưu khuyết điểm hai thuyết mô tả phân tử O2 Mặc dù Cl2+ chưa cô lập ion thể khí phát phổ hấp thu electron Khi cho Cl2 tác dụng với IrF6 không tạo thành Cl2+ mà sinh Cl4+ có cấu trúc hình chữ nhật Cho ion Cl4+ tạo thành tương tác Cl2 Cl2+ a Viết phương trình xảy b So sánh khoảng cách lượng liên lết Cl-Cl Cl2 Cl2+ c Dùng MO để đề nghị tương tác Cl2 Cl2+ để tạo thành ion Cl4+ Phản ứng KrF2 với AsF5 -78oC thu hợp chất [KrF][AsF6], [KF]+ tương tác mạnh với [AsF6]- qua cầu nối F d Dự đoán cấu trúc [KrF][AsF6] So sánh độ dài liên kết Kr-F KF2 [KF]+ [KrBr]+ ion giả định, chưa tổng hợp e Hãy v giản đồ MO ion Cho biết Kr hay Br có độ âm điện cao hơn? f Xác định HOMO cho biết HOMO phân cực phía nào? Bài 25: V giản đồ MO cho phân tử bên giải thích biểu đồ bên dưới: Dựa vào kiện câu 1, so sánh (có giải thích) lượng ion hóa của: a) H2 H b) O2 O Bài 26: Xác định tên MO sau tổ hợp từ AO tương ứng (có v hình): Bài 27: V giản đồ MO phân tử HF Dựa vào câu 1, cho biết mật độ electron MO liên kết phân tử HF mang nhiều đặc tính AO1s-H hay AO2p-F? Câu hỏi tương tự vớ MO phản liên kết Bài 28: 1.Xây dựng giản đồ lượng MO phân tử NO LiF Hãy viết cấu hình electron, tính độ bội liên kết xác định từ tính hai phân tử Độ ion liên kết Li – F 87%, độ dài liên kết Li – F 0,152nm Hãy tính moment lưỡng cực (tính Debye) phân tử LiF Bài 29: Muối LiCl kết tinh theo mạng lập phương tâm diện Ô mạng sở có độ dài cạnh 5,14.10-10 m Giả thiết ion Li+ nhỏ tới mức xảy tiếp xúc anion - anion vµà ion Li+ xếp khít vào khe ion Cl- Hãy tính độ dài bán kính ion Li+ , Cl- mạng tinh thể theo picomet (pm) Bài 30: Thực nghiệm cho biết pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng 19,4g/cm3 có mạng lưới lập phương tâm diện Độ dài cạnh ô mạng đơn vị 4,070.10-10m Khối lượng mol nguyên tử Au 196,97g/mol Tính phần trăm thể tích không gian trống mạng lưới tinh thể Au Xác định trị số số Avogadro Bài 31: Hãy chứng minh phần thể tích bị chiếm đơn vị cấu trúc (các nguyên tử) mạng tinh thể kim loại thuộc hệ lập phương đơn giản, lập phương tâm khối, lập phương tâm diện tăng theo tỉ lệ : 1,31 : 1,42 Bài 32: Cobalt (M=58,933 g/mol) kết tinh dạng lục phương chặt khít với chiều cao tinh thể c=0,408nm Tính thơng số mang a, bán kính kim loại, khối lượng riêng cobalt Bài 33: Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương với thơng số mạng a = 0,534nm Tính bán kính ngun tử cộng hóa trị silic khối lượng riêng (g.cm-3) Cho biết MSi = 28,086g.mol-1 Kim cương có cấu trúc lập phương tâm mặt (diện), ngồi cịn có ngun tử nằm hốc (site) tứ diện ô mạng sở Bài 34: Fe – γ kết tinh dạng lập phương tâm mặt với thông số mạng a : Tính số hốc (lỗ) trống tâm mặt bốn mặt thuộc ô mạng sở Xác định bán kính R Fe – γ , biết khối lượng riêng Fe – γ ρ = 7,87 g.cm-3 Gang hợp kim Fe chứa lượng nhỏ C Hỏi carbon với bán kính r = 0,077 nm chui vào hốc mặt mặt ô mạng Fe – γ không làm biến dạng tinh thể Fe – γ không ? Bài 35: Dihidro nguyên liệu quan trọng dùng tên lửa Thường tích trữ dạng ngun tử nhiều vật liệu khác Khi cho H2 tác dụng trực tiếp với Zirconi tạo ZrHx, kim loại chiếm nút mạng lập phương tâm mặt Bán kính Zirconi R= 160 pm a Nếu cho bánh kính nguyên tử H r = 37 pm H s chiếm tối đa loại hốc trống ô mạng Zr mà không làm biến dạng ô mạng sở này? b Nếu H chiếm hốc trống kiểu khác với kiểu hốc xác định câu a, cơng thức hidrua thu gì? Hợp chất titan sắt thành phần TiFe Tinh thể loại hợp chất gồm nguyên tử titan chiếm hốc trống ô mạng lập phương đơn giản sắt, thông số mạng a = 298 pm c Trong hợp chất TiFe, H chiếm hốc tạo từ nguyên tử Ti hai nguyên tử Fe Xác định dạng hình học hốc cơng thức hidrua tạo thành Khả trữ hidro vật liệu M biểu thị dung lượng thể tích hấp phụ C (được định nghĩa tỉ số khối lượng hidro bị hấp phụ thể tích đơn vị tế bào vật liệu nguyên chất) d Tính C ZrHx câu b TiFeHy câu c Vật liệu tốt hơn? Bài 36: Bạc (R=144 pm) kết tinh dạng cfc Hoàn thành bảng số liệu sau: Đặc điểm Thơng số mạng Số phối trí Độ đặc khít Số hốc T Kích thước hốc T Số hốc O Kích thước hốc O Giá trị Tùy theo kích thước mà nguyên tử lạ vào tinh bạc tạo dung dich rắn khác nhau: *Dung dịch rắn xâm nhập: nguyên tử lạ chiếm hốc trống tinh thể *Dung dich rắn thay thế: nguyên tử lạ thay nguyên tử bạc nút mạng Vàng (R=147pm) tạo dung dich rắn với bạc theo kiểu nào? Biểu thị cấu trúc hóa học dung dich rắn theo phân mol x Au Hơp kim bạc – vàng tương ứng với thành phần vàng chiếm 10% khối lượng Xác định công thức hợp kim khối lượng riêng Bài 37: Fuleren tên chung nhóm vật liệu nano có cấu trúc lỗ Cấu trúc fuleren lớn C1500 rỗng hình cầu khảo sát kỹ; vật liệu nano chất đồng hình lý tưởng cacbon Fuleren có n ngun tử cacbon gồm 12 ngũ giác (n/2-10) lục giác, với n số chẵn lớn hon 20 Trả lời câu hỏi sau cho độ dài liên kết cacboncacbon fuleren 0.14 nm nguyên tử cacbon chất điểm a) Tính diện tích bề mặt fuleren có n nguyên tử cacbon (nm2) (1 nm2 ≡ 10-18 m2) b) Tính bán kính fuleren(nm) hàm n cho fuleren khối cầu hoàn hảo c) Hình bên fuleren lớn C1500 Một số ứng dụng giả định fuleren lớn làm “quả bóng phân tử” trơi khơng khí Ở 300 K 101325 Pa, khối lượng riêng lỗ rỗng hình cầu nhỏ khơng khí (80% N2 20% O2) Tính số nguyên tử cacbon nhỏ bán kính nhỏ fuleren (nm) cần thiết để thỏa mãn điều kiện Biết phân tử fuleren đủ bền để giữ nguyên cấu trúc khối cầu hoàn hảo áp suất khí -HẾT-