chuyên đề học tâp phần hoá học vô cơ bài tập về boron và hợp chấtcủa chúng

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNGTỔ HÓA HỌCCHUYÊN Đ HỌC TÂPPHẦN HOÁ HỌC VÔ CƠBÀI TẬP V BORON VÀ HỢP CHẤTCỦA CHÚNG 2... LD do chFn đH tài Qua nhiu lần tìm hiểu, ch%ng em nhận th"y rằng

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG

TỔ HÓA HỌC

CHUYÊN Đ HỌC TÂP PHẦN HOÁ HỌC VÔ CƠ BÀI TẬP V BORON VÀ HỢP CHẤT

CỦA CHÚNG

2 Nhan Hoàng Phúc

Cần Thơ, 2021

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

PH+N M, Đ+U 3

1.1 L/ do ch1n đ ti 3

1.2 M4c tiêu c#a đ ti 3

1.3 Ph7m vi nghiên c9u 3

1.4 K< ho7ch th=c hiê n 4

1.4.1 Th>i gian th=c hiê n đ ti 4

1.4.2 Phân công th=c hiê n đ ti 4

PH+N NÔI DUNG 5

2.1 Bi tập v c"u t7o, t/nh ch"t vật l/ c#a boron v h p ch"t c#a boron 5

2.1.1 Bi tập 1 5

2.1.2 Bi tập 2 5

2.1.3 Bi tập 3 7

2.1.4 Bi tập 4 7

2.2 Bi tập v qui luật, t/nh ch"t c#a boron v h p ch"t c#a ch%ng 8

2.2.1 Bi tập 5 8

2.2.2 Bi tập 6 8

2.2.3 Bi tập 7 9

2.2.4 Bi tập 8 9

2.2.5 Bi tập 9 10

2.3 Bi tập v phương trình phản 9ng c#a boron v h p ch"t c#a ch%ng 10

2.3.1 Bi tập 10 10

2.3.2 Bi tập 11 11

2.3.3 Bi tập 12 11

2.3.4 Bi tập 13 13

2.3.5 Bi tập 14 13

2.3.6 Bi tập 15 14

2.4 Một số d7ng bi tập khác v boron v h p ch"t c#a boron 14

2.4.1 Bi tập 16 14

Trang 1

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

2.4.2 Bi tập 17 15

2.4.3 Bi tập 18 16

PH+N KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

PHẦN MC ĐẦU

1.1 LD do chFn đH tài

 Qua nhiu lần tìm hiểu, ch%ng em nhận th"y rằng trong chương trình giáo d4c bậc Trung h1c phổ thông ở hầu h<t các trư>ng hiện nay, đặc biệt l v bộ môn hóa h1c, các b7n h1c sinh vẫn chưa có cơ hội ti<p x%c nhiu v các ch# điểm hóa h1c v các d7ng bi tập đa d7ng khác nhau Trong đó phải kể đ<n l các d7ng bi tập c=c kỳ th% vị c#a boron v h p ch"t c#a boron

 Điu đó đã khi<n cho ch%ng em bâng khuâng, suy nghĩ, lm lm cách no để có thể gi%p cho các b7n h1c sinh cũng như những ngư>i đam mê môn hóa h1c có thể bi<t v ti<p x%c nhiu hơn với các quy luật c#a boron v h p ch"t ch"t c#a boron cũng như s= mới mẻ v lý th% c#a bi tập v những ch"t "y mang l7i Qua s= tìm tòi, suy nghĩ thì nhóm ch%ng

em quy<t định sẽ nghiên c9u sâu hơn v có trắc l1c ki<n th9c một cách ch/nh xác v quy luật, s= khác biệt, liên quan đ<n t/nh ch"t đặc trưng c#a boron v h p ch"t c#a boron, bên c7nh đó ch%ng em còn sưu tầm nhiu lo7i bi tập khác nhau v boron v h p ch"t c#a ch%ng qua các ti liệu h1c tập, sách vở, các trang m7ng h1c thuật cùng với với s= hướng dẫn c#a Thầy cô

 Sau một th>i gian tìm tòi nghiên c9u, ch%ng em nhận ra việc nghiên c9u v các quy luật, t/nh ch"t v các bi tập v boron v h p ch"t c#a bron mang l7i một nguồn ki<n th9c r"t bổ /t, đặc biệt l nhiu cách giải bi tập một cách sinh động, không trở nên khô khan, máy móc Do đó, với s= đồng ý c#a giáo viên bộ môn, nhóm ch%ng em quy<t định sẽ ch1n chuyên đ “Bi tập v boron v h p ch"t c#a boron” để lm đ ti nghiên c9u chuyên đ c#a nhóm Ch%ng em hy v1ng rằng chuyên đ nghiên c9u ny c#a nhóm sẽ mang l7i hiệu quả một cách tối ưu, gi%p /t cho việc h1c tập v nghiên c9u c#a nh trư>ng v đặc biệt có thể phổ bi<n rộng rãi trong chương trình giáo d4c c#a ch%ng ta

1.2 MKc tiêu cLa đH tài

Đ ti đư c th=c hiê  n với các m4c tiêu sau:

 Sưu tầm đư c /t nh"t 15 bi tập với nội dung chỉn chu, ki<n th9c ch/nh xác, chuyên sâu, bi tâ p đư c sưu tầm v thi<t k< theo các nô i dung sau:

Câu hỏi giải th/ch (qui luật, s= khác biệt ) liên quan đ<n t/nh ch"t đặc trưng c#a boron v h p ch"t

Chuỗi phản 9ng (/t nh"t 10 phản 9ng/chuỗi) liên quan đ<n boron v h p ch"t c#a ch%ng

 Nhóm th=c hiê n hiểu đư c v nô  i dung th=c hiê n v báo cáo

 Hon thnh đ%ng ti<n đô  đă t ra

Bên c7nh đó, nhóm th=c hiê n mong muốn tìm hiểu thêm nhiu ki<n th9c mới v boron v

h p ch"t c#a ch%ng, cũng như sưu tầm nhiu bi tâ p mới, l7, lm phong ph% thêm nguồn bi tâp cho các b7n h1c sinh chuyên hóa

1.3 PhNm vi nghiên cQu

Ph7m vi nghiên c9u c#a ch%ng em xoay quanh những ti liê u quen thuô c c#a hóa h1c vô

cơ, cá d7ng bi tâc p v Boron v những h p ch"t c#a ch%ng 

Trang 3

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

1.4 KS hoNch thTc hiê  n

1.4.1 ThUi gian thTc hiê n đH tài

14/10/2021  L=a ch1n chuyên đ

 Thảo luâ n với giáo viên hướng dẫn

15/10/2021 – 15/11/2021

 Phân công việc lm cho từng thnh viên

 Ti<n hnh nghiên c9u v tổng h p ti liệu

 Hon thnh nô i dung chuyên đ chuyên đ 30/11/2021  Hon thnh chuyên đ, nô p bi đ%ng th>i gian qui

định

1.4.2 Phân công thTc hiê n đH tài

Sưu tầm ti liệu tham khảo Nhan Hong Ph%c, Lý Khánh Trân Sưu tầm bi tập v c"u t7o, t/nh ch"t, qui

luật c#a boron v h p ch"t c#a ch%ng Nhan Hong Ph%c Sưu tầm bi tập v phương trình phản 9ng

v một số d7ng bi tập khác v boron v h p

ch"t c#a ch%ng

Lý Khánh Trân

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

PHẦN NÔI DUNG

2.1 Bài tập vH cấu tNo, tDnh chất vật lD cLa boron và hợp chất cLa boron

2.1.1 Bi tập 1

1)T7i sao khi ngưng t4 hơi boron, ngư>i ta không thu đư c phân tử B m thu đư c sản2

phẩm polime ? ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển 3)

2) Phân tử B , n<u có, sẽ có c"u t7o như th< no theo thuy<t Obitan phân tử ? C"u t7o phân2

tử có phù h p với công th9c phân tử B=B không ? ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm –

Hoàng Nhuận, Quyển 3)

Hướng dẫn giải 1) Do trong phân tử B , nguyên tử boron chưa bão hòa v số phối tr/ v hóa trị nên khi2 ngưng t4 hơi c#a boron, có thể xảy ra khả năng t7o thnh những liên k<t hóa h1c mới Đó l quá trình t7o thnh những polime

2)N<u B có tồn t7i thì theo thuy<t MO, ta có :2

- Vậy phân tử B có t/nh thuận từ v v hình th9c, đư c coi l một liên k<t đơn B-B ch92 không phải liên k<t ba BB đư c suy diễn từ c"u hình electron hóa trị 2s2sp1 c#a nguyên

tử B

- Th=c t< tinh thể Boron bao gồm những nhóm B liên k<t với nhau t7o thnh lớp Riêng12 trong từng nhóm B , các nguyên tử Boron đư c liên k<t với nhau bằng liên k<t hai12 electron-hai tâm v liên k<t hai electron-ba tâm (tương t= liên k<t ba tâm trong h p ch"t boran)

2.1.2 Bi tập 2

1)Boron l nguyên tố kim lo7i hay không kim lo7i ? Hãy nêu ra một số số đặc điểm để

minh h1a câu trả l>i c#a câu hỏi ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển

3)

2)Nêu thnh phần hóa h1c c#a các h p ch"t borua, boran, borat Cho v/ d4 (Bài tập vô cơ

– Nguyễn Đức Vận)

Trang 5

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

3)Giải th/ch s= giống nhau v c"u t7o phân tử v t/nh ch"t vật lý c#a borazol v benzen:

Góc hóa trị Độ di liên

k<t d, nm

Nđnc,

ºC

Nđs,

ºC

Khối lư ng

riêng, g/ml

Khối lư ng phân tử

B3N3H6 120º 1,14 -58 63 0,86 ở 5 ºC 81

C6H6 120º 1,40 5,5 80 0,88 ở 15 ºC 78

Những t/nh ch"t hóa h1c có giống nhau không? ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng

Nhuận, Quyển 3)

Hướng dẫn giải 1) Boron l nguyên tố không kim lo7i Vì boron l nguyên tố thi<u h4t điện tử, dễ dng k<t

h p với những ch"t giu điện tử

2) - Borua l h p ch"t c#a boron với kim lo7i Các borua kim lo7i thư>ng có công th9c c"u t7o v công th9c phân tử không phù h p với quan điểm hóa trị bình thư>ng, có thnh phần v c"u tr%c ph9c t7p, chẳng h7n các borua c#a ion Nb B, Nb2 3B2, NbB, Nb3B4,…

- H p ch"t c#a boron với hidrogen ngư>i ta g1i l các baran, v/ d4 B2H6, B4H10,…

- Borat l muối c#a acid boric, chẳng h7n như borac, một lo7i borat phản 9ng với công th9c Na2B4O7.10H2O Các borat thư>ng có c"u tr%c ph9c t7p v ở d7ng polime Muối có thể phản 9ng với acid tetraboric với công th9c sau:

3) S= giống nhau v t/nh ch"t c#a barazol v benzen đư c giải th/ch bằng s= giống nhau v c"u t7o c#a phân tử Cả hai phân tử có d7ng hình l4c giác đu v t"t cả các liên k<t trong m7ch vòng c#a mỗi phân tử đu có năng lư ng v độ di như nhau Trong cả hai phân tử

có ba liên k<t không định chổ nên bởi ba cặp electron giữa các nguyên tử Trong barazol, ba cặp electron đó thuộc nguyên tử N đư c sử d4ng chung cho cả phân tử nh>

đư c chuyển đ<n obitan trống c#a B t7o thnh liên k<t cho-nhận Độ bội c#a liên k<t trong barazol v benzen l như nhau, các liên k<t B-N cũng như các liên k<t CC có độ di như nhau (bán k/nh nguyên tử c#a B, C v N l 0,88; 0,77 v 0,7 A tương 9ng), hai phân tử có cùng số electron như nhau

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

2.1.3 Bi tập 3

1) Mô tả công th9c c"u t7o c#a diboran Giải th/ch c"u t7o c#a ch"t đó với quan điểm liên k<t ba tâm

2) Bi<t rằng anhidrit boric có thể đư c điu ch< ở tr7ng thái vô định hình, tr7ng thái vô định hình cũng đặc trưng cho các h p ch"t khác c#a boron Hãy giải th/ch nguyên nhân

Hướng dẫn giải 1) , lớp vỏ ngoi cùng c#a nguyên tử boron trong phân tử BH có ba cặp electron v một3 obital t= do, vì vậy nguyên tử boron có t/nh ch"t nhận nghĩa l có khuynh hướng k<t h p với một cặp electron Khi không có phân tử l7 có ch9a cặp electron t= do, thì s= l"p đầy obital trống c#a nguyên tử boron chỉ có thể đ7t đư c khi hai phân tử BH k<t h p với3 nhau t7o ra B2H6, trong đó một cặp electron c#a phân tử BH ny đặt vo obital t= do c#a3 nguyên tử Boron trong phân tử BH kia K<t quả t7o ra liên k<t ba tâm 3

Trong phân tử B2H6, hai nguyên tử boron ở tr7ng thái lai hóa sp (lai hóa t9 diện) Hai3 obital lai hóa sp t7o liên k<t hai tâm với hai nguyên tử H, nghĩa l liên k<t đư c hình3 thnh do s= ghép chung cặp electron c#a hai nguyên tử Cặp electron còn l7i t7o ra do obital lai hóa th9 ba v obital 1s c#a nguyên tử H đư c đặt v obital còn trống c#a nguyên tử boron bên c7nh, t7o ra liên k<t ba tâm B-H-B, nghĩa l hình thnh hai liên k<t những chỉ có một cặp electron

Phân tử diboran có c"u t7o không gian như hình dưới đây, trong đó các nguyên tử B v các nguyên tử H ở hai đầu nằm trong cùng mặt phẳng Hai nguyên tử H tham gia liên k<t

ba tâm nằm đối x9ng với nhau qua tr4c BB Hai nhóm BH hình thnh hai t9 diện lệch4 chỗ c7nh chung

2) Vì để t7o ra m7ch cao phân tử gi%p bn hóa h p ch"t

2.1.4 Bi tập 4

1)Boron v nhôm l hai nguyên tố k nhau ở nhóm IIIA, t7i sao có phân tử Al2Cl6 nhưng l7i không có phân tử B2Cl 6

2)Nhiệt độ nóng chảy v nhiệt độ sôi c#a boron v các ch"t trong nhóm IIIA đư c thể hiện trong bảng sau:

B Al Ga In Tl

tº

tº

Nhiệt độ sôi giảm liên t4c, nhiệt độ nóng chảy thay đổi b"t thư>ng T7i sao nhiệt độ nóng chảy cao ở B nhưng l7i th"p ở Ga ?

Hướng dẫn giải

Trang 7

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng

1) Để có thể bn đư c ở tr7ng thái không nước, AlCl có khuynh hướng đime hóa Do hiệu3 9ng lập thể m phân tử BCl không có khuynh hướng ny Vì k/ch thước nguyên tử B3 nhỏ quá nên s= có mặt c#a 4 nguyên tử Clo l7i có thể t/ch tương đối lớn, quanh nó sẽ xảy

ra tương tác đẩy nhau lớn lm phân tử không bn vững

2) Tinh thể B có c"u t7o đặc kh/t Nó bao gồm những hình hai ch4c mặt B (c9 12 nguyên12

tử B t7o ra một t< bo tinh thể hai ch4c mặt) Liên k<t giữa những nguyên tử B l liên k<t cộng hóa trị, do đó B r"t khó nóng chảy Trái l7i tinh thể gali có m7ng lưới phân tử, t7i mắt m7ng lưới l phân tử Ga , vì vậy gali có nhiệt độ nóng chảy th"p Nhưng nhiệt độ2 bay hơi cao l do khi sôi phân tử Ga phải phân h#y thnh Ga nguyên tử.2

2.2 Bài tập vH qui luật, tDnh chất cLa boron và hợp chất cLa chúng

2.2.1 Bi tập 5

1) Giải th/ch s= bi<n đổi các t/nh ch"t đặc trưng trong nhóm h p ch"t bo trihalogenua (BX ):3

( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển 3)

EB-X, kJ/mol Ho, kJ/mol Hoth, kJ/mol

2) Hãy mô tả c"u tr%c phân tử BX Obitan lai hóa c#a Bo ở tr7ng thái lai hóa no ? Tr7ng3

thái lai hóa ny thay đổi như th< no khi bo halogenua hình thnh một liên k<t liên phân

tử với một bazơ, v/ d4 như pyridin (C5H5N) ? S= thay đổi c"u tr%c xung quanh B với s= hình thnh liên k<t liên phân tử nói trên sẽ thuận l i hơn khi X l F hay I ? Hãy sắp x<p

BF3, BCl v BBr theo chiu tăng t/nh acid Lewis d=a vo s= xem xét c"u tr%c nói trên.3 3

( Hệ thống bài tập hóa học vô cơ - Ths.Nguyễn Thanh Tú)

Hướng dẫn giải

1) - Ho

c#a BX đu âm đáng kể nói lên B tác d4ng mãnh liệt với các halogen v các h p3 ch"t BX đu bn Giá trị3

o H



giảm dần nói lên m9c độ mãnh liệt c#a phản 9ng giữa B v halogen giảm dần theo khả năng oxi hóa c#a các halogen v nói lên độ bn nhiệt c#a các trihalogenua giảm dần dần từ florua đ<n iodua

- Năng lư ng liên k<t BX giảm dần tương t= như nhiệt t7o thnh chuẩn v phù h p với s= bi<n đổi c#a khả năng oxi hóa c#a halogen

- Nhiệt thăng hoa c#a BX đu bé nói lên phân tử BX l những phân tử không không có3 3 c=c (không t7o liên k<t ion) l=c Van Der Waals trong tr7ng thái rắn r"t bé, nhiệt thăng hoa tăng từ BF đ<n BBr l l do l=c Van Der Waals giữa các phân tử tăng theo k/ch3 3 thước c#a phân tử

Bi tâ p v boron v h p ch"t c#a ch%ng 2)Khi hình thnh một liên k<t liên phân tử nói trên, c"u tr%c xung quanh nguyên tử trung tâm B chuyển thnh c"u tr%c lai hóa sp t9 diện S= thay đổi c"u tr%c ny bị cản trở3 không gian khi xung quanh nguyên tử B có những nhóm hoặc nguyên tử lớn (chẳng h7n Iot) v s= hình thnh liên k<t liên phân tử l không thuận l i Vì th<, BF đư c d= đoán3

có khuynh hướng t7o thnh liên phân tử m7nh nh"t (BF có d= đoán có t/nh acid Lewis3

m7nh nh"t)

2.2.2 Bi tập 6

1)Trong những ch"t khử như than, magie, hidro v nhôm, ch"t no có thể dùng để điu ch<

bo tinh khi<t ? ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển 3)

2)T/nh ch"t hóa h1c c#a boron khác Al ở điểm no v giống Si ở điểm no ? ( Bài tập

HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển 3)

Hướng dẫn giải 1) D=a vo nhiệt t7o thnh chuẩn c#a các oxit, có thể k<t luận luận chỉ có Mg v Al có thể khử đư c B2O3 thnh B Việc điu điu ch< boron tinh khi<t gặp khó khăn vì boron dễ dng h p với kim lo7i t7o t7o thnh borua kim lo7i

2) - Boron l nguyên tố không kim lo7i trong trong khi đó nhôm l nguyên tố kim lo7i

- Boron l nguyên tố không kim lo7i giống với Silic v giống ở các điểm sau:

 Khả năng t7o liên k<t cộng hóa trị có c=c trong các h p ch"t

 Khả năng t7o ph9c với các ion F , H - +

 T7o nên h p ch"t hidrua có cùng thnh phần X2H6 ( trong đó X l B, Si) v cả hai hydrua đó đu kém bn

 Borua kim lo7i v silixua kim lo7i đu bao gồm các kiểu ion, xâm nhập v cộng hóa trị

 Oxit c#a B v oxit c#a Si đu có d7ng tinh thể v v d7ng th#y tinh

 Hidroxit c#a B v Si đu có t/nh acid y<u

 Halogenua c#a B v Si đu th#y phân m7nh

2.2.3 Bi tập 7

1)Giải th/ch t7i sao h p ch"t bo trihalogenua (BX ) không có khả năng polymer hóa như3

phân tử BH ? 3 ( Bài tập HHVC Hoàng Nhâm – Hoàng Nhuận, Quyển 3)

2)Mô tả c"u t7o phân tử BF , t7i sao nói rằng trong phân tử bo halogenua có cơ ch< “cho-3

nhận” (Bài tập vô cơ – Nguyễn Đức Vận)

Hướng dẫn giải 1) Vì:

- Trong phân tử BX , ngoi 3 liên k<t đư c t7o nên giữa các nguyên tử B v F thì còn một3 liên k<t cho - nhận đư c t7o nên từ cặp electron c#a một trong trong ba nguyên tử F chuyển đ<n OB 2p trống không lai hóa c#a B, lm cho nguyên nguyên tử B trong BX3

đư c bão hòa hóa trị Do đó, phân tử BX không có khả năng polime hóa như BH 3 3

Trang 9

sp2