Hóa học bồi dưỡng giáo viên THPT

TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG PHẦN CẤU TẠO CHẤT Trường THPT chuyên Thái Bình A- MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ LÍ THUYẾT I đặc trưng cấu tạo phân tử: Một phân tử hình thành tồn bền nhờ kết tương tác hạt nhân electron dẫn đến lượng hệ cực tiểu (năng lượng phân tử phải thấp lượng hệ ban đầu) Trong phân tử có phân bố vị trí tương đối hạt nhân nguyên tử nên có hình dạng khơng gian phân tử với độ dài liên kết góc xác định 1) Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết hai nguyên tử A B lượng cần thiết để vừa đủ phá vỡ liên kết hay lượng toả hai nguyên tử A B trạng thái kết hợp với Tuy nhiên lượng liên kết độ sâu cực tiểu lượng cong Thí dụ: phản ứng H2  H cần lượng 436 kJ.mol-1 Phân tử H2 bền vững nên cho hai nguyên tử H kết hợp với nhau: H  H2 toả lượng 436 kJ.mol-1 Như hai giá trị lượng giá trị ngược dấu Quy ước lượng liên kết có dấu dương để biện luận liên kết bền lượng liên kết lớn??? nên EH-H = 436 kJ.mol-1 Trong phân tử có nhiều liên kết lượng liên kết tính trung bình 2) Độ dài liên kết Độ dài liên kết phân tử khoảng cách trung bình hai hạt nhân nguyên tử tạo liên kết phân tử trạng thái lượng thấp Độ dài liên kết thường kí hiệu d Phương pháp phổ vi sóng hay phương pháp nhiễu xạ electron thường dùng để xác định độ dài liên kết Trị số độ dài liên kết khoảng từ 0,74Å (phân tử H2) đến 4,47Å (phần tử CS2); thông thường khoảng 1,0 – 2,0Å liên kết hai nguyên tử nguyên tố chu kì 2, 3, Độ dài liên kết thường gần số phân tử khác Chẳng hạn liên kết đơn C-C hầu hết phân tử hiđrocacbon không liên hợp vào khoảng 1,53-1,54Å Trong C6H6 (benzen) độ dài liên kết hai nguyên tử C cạnh 1,40 Å Trị số nằm khoảng độ dài liên kết C-C 1,54Å độ dài liên kết đôi C=C 1,34Å Độ dài liên kết nhỏ, liên kết bền Bán kính liên kết: Từ số liệu thấy độ dài liên kết dAB xấp xỉ 1/2(dAA + dBB) với dAA, dBB độ dài liên kết A-A, B-B tương ứng Chẳng hạn, coi A Cl, B Cl; biết dCl-Cl = 1,99A, dC-Cl = 1/2(dC-C + dCl-Cl) = 1/2(1,54 + 1,99) = 1,765Å Trị số thực nghiệm cho biết dC-Cl = 1,766Å Do người ta coi 1/2dAA bán kính liên kết hay bán kính cộng hố trị rA ngun tử Å 3) Góc liên kết : Góc liên kết góc tạo hai nửa đường thẳng xuất phát từ hạt nhân nguyên tử qua hai hạt nhân hai nguyên tử liên kết với nguyên tử Các trường hợp điển hình góc liên kết theo định nghĩa là: - Phân tử thẳng, góc liên kết 180o (2); chẳng hạn C2H2, CO2,… - Phân tử có góc, góc liên kết khác 180o, chẳng hạn BF3 hay C2H4 có góc 120o, H2O có góc 104,5o,… HOAHOC.ORG © NGƠ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 - Phân tử tứ diện, góc liên kết 109o28’, chẳng hạn CH4,… Trong số trường hợp, người ta ý đến góc tạo từ nguyên tử hay mặt phẳng, góc nhị diện hay góc xoắn (hay góc vặn) Dưới hình ảnh số phân tử cho thấy chúng có kích thước riêng 4) Các dạng liên kết hoá học Xét cách đại cương, liên kết hố học có bốn dạng: - Liên kết cộng hố trị (hay liên kết nguyên tử) - Liên kết ion (hay liên kết điện hoá trị) - Liên kết kim loại - Liên kết hiđro, tương tác Van de Van; gọi chung tương tác yếu Thực tế khơng có ranh giới rõ rệt dạng liên kết Tuy nhiên, để thuận lợi xem xét, người ta đề cập riêng dạng đó, hai dạng đầu thường đề cập đến nhiều II Quy tắc bát tử (Octet): Từ phân tích kết thực nghiệm cấu tạo hoá học phân tử, năm 1916 nhà hố học Cơxen (Kossel) Liuyxơ (Lewis) đưa nhận xét mà ngày gọi quy tắc bát tử (hay quy tắc octet): Khi tạo liên kết hố học, ngun tử có xu hướng đạt tới cấu hình lớp ngồi bền vững ngun tử khí trơ với 8e Cần lưu ý quy tắc áp dụng cho số giới hạn nguyên tố, chủ yếu nguyên tố chu kỳ Quy tắc bát tử (octet) thể dạng liên kết cụ thể Thông thường liên kết ion, sau cho – nhận electron lớp vỏ ngồi có đủ số electron ngun tử khí Thực tế quy luật cho đa số trường hợp nguyên tố nhóm A (Học viên lấy thí dụ trường hợp khơng tuân theo quy tắc bát tử) III Thuyết liuytxơ (Lewis) (năm 1916): Nội dung thuyết: Trong phân tử tạo từ nguyên tử nguyên tố phi kim, liên kết hoá học hai nguyên tử thực cặp (đơi) e dùng chung, nhờ mà ngun tử có cấu hình lớp ngồi bền vững ngun tử khí trơ với 8e Electron nguyên tử tham gia liên kết e hố trị Đơi e tạo liên kết phải có spin đối song HOAHOC.ORG © NGƠ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Ví dụ: Phân tử Cl2 có liên kết hai nguyên tử Cl thực nhờ cặp e góp chung cặp e cặp e liên kết, kí hiệu  hay , e cịn lại gọi e khơng liên kết a) Phân loại liên kết cộng hoá trị Căn vào vị trí cặp e dùng chung so với hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết, người ta chia liên kết cộng hoá trị thành hai loại: - Liên kết cộng hố trị khơng phân cực (hay khơng có cực): Đôi e dùng chung khoảng cách hai hạt nhân nguyên tử Đó liên kết phân tử đơn chất Cl2, Br2 (trường hợp hiệu độ âm điện  0,4) - Liên kết cộng hoá trị có cực (hay phân cực): Đơi e dùng chung lệch phía ngun tử ngun tố có tính phi kim mạnh (hay có độ âm điện lớn hơn) Đó liên kết hố học phân tử hợp chất H2O, NH3, CH4, (hiệu độ âm điện khoảng 0,40  1,70) b) Tính định hướng khơng gian liên kết cộng hố trị Liên kết cộng hố trị có tính định hướng khơng gian Trong liên kết cộng hoá trị, cặp e dùng chung (hay cặp e liên kết) phân bố khoảng không gian hai hạt nhân tham gia liên kết Liên kết cộng hố trị có tính chất bão hồ Chẳng hạn hợp chất Cl với H, có nguyên tử H liên kết với nguyên tử Cl tạo thành HCl; khơng thể có nhiều nguyên tử H liên kết với nguyên tử Cl Do số nguyên tử liên kết với nguyên tử cho trước bị hạn chế hoá trị nguyên tử Bài tập: Cho nguyên tố H, F, Cl, Br, I 1) Hãy viết CTPT chất tạo từ nguyên tố cho 2) Trong số chất nêu chất có liên kết khơng có cực, có cực? Hãy rõ vị trí cặp electron liên kết chất Công thức cấu tạo Liuytxơ (Lewis): Biểu diễn liên kết cấu tạo phân tử trực quan Công thức: Mỗi dấu chấm biểu thị electron Hai chấm hay vạch – cặp electron nguyên tử hay phân tử Các electron electron hố trị Cơng thức hố học rõ thứ tự liên kết nguyên tử kí hiệu phân bố electron hố trị gọi công thức Lewis (do Lewis đề xướng) Thông thường cặp electron liên kết viết dấu vạch, electron không liên kết biểu diễn chấm Công thức Lewis khơng dùng cho hợp chất có liên kết cơng hố trị mà dùng cho hợp chất có liên kết ion Bài tập: Viết cơng thức Lewis cho phân tử : a) nitơ, b) nước, c) Canxi clorua Cách viết công thức Lewis: a) Các khái niệm cần dùng: + Nguyên tử trung tâm phối tử: Trong cơng thức hố học, có nguyên tử trung tâm nguyên tử cần nhiều e để tạo cấu hình tám electron (octet) lớp ngồi (hay ngun tử có số oxi hoá cao nhất); nguyên tử khác cặp electron không liên kết nguyên tử trung tâm gọi phối tử Ví dụ: phân tử NH3, nguyên tử trung tâm N, phối tử gồm 3H cặp e không liên kết N (ở vỏ hoá trị) Trong phân tử HCN, nguyên tử trung tâm C, phối tử gồm 1H 1N (ở khơng có cặp e khơng liên kết vỏ hoá trị) + Lõi nguyên tử: Phần lõi nguyên tử (khi nguyên tử thành phần cơng thức hố học xét) gồm hạt nhân electron lớp bên Ví dụ: Xét lõi nguyên tử nguyên tử HCN ta có: lõi nguyên tử N gồm hạt nhân hai e phân lớp 1s2; lõi nguyên tử C gồm hạt nhân electron phân lớp 1s2 ; lõi nguyên tử H gồm hạt nhân, thực tế H thường coi trường hợp ngoại lệ HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 + Điện tích: - Điện tích lõi nguyên tử: số đơn vị điện tích nguyên tử ta bỏ electron lớp hoá trị nên số nguyên dương, có trị số số e hố trị vốn có ngun tử - Điện tích hình thức ngun tử = (Điện tích lõi nguyên tử - tổng số e riêng nguyên tử – tổng số e tạo liên kết có nguyên tử tham gia/2) Ví dụ: Xác định điện tích hình thức N NH3, NH4+ - Trong NH3: Từ cấu tạo Lewis, ta thấy: Điện tích lõi N Số e không liên kết N Tổng số e tạo liên kết có N tham gia (hay có liên kết) Vậy điện tích hình thức N = – – 6/2 = - Trong NH4+: Xét tương tự trên, ý N khơng cịn e khơng liên kết N tham gia liên kết với H Vậy điện tích hình thức N = – – 8/2 = +1 Đây điện tích nhóm NH4+ b) Các bước để viết cấu tạo Lewis: HCN Bước 1: Viết công thức cấu tạo sơ chất dựa vào hoá trị nguyên tử giả thiết có liên kết đơn hình thành Nếu chưa biết thứ tự liên kết nguyên tử, dùng giả thiết để viết thứ tự ta có: H:C:N (a) hay H : N : C (b) Bước 2: gọi n1 tổng số e hoá trị ngun tử - Thơng thường dựa vào cấu hình e nguyên tử H: 1s2  1e C: 1s2 2s2 2p2  4e N: 1s2 2s2 2p3  5e Vậy n1 = (1 + + 5) e = 10 e Chú ý: Nếu cơng thức là: + Ion âm: đơn vị điện tích âm cộng thêm 1e vào tổng + Ion dương: đơn vị điện tích dương trừ 1e từ tổng HCN phân tử trung hồ nên khơng áp dụng phần Bước 3: Tìm cơng thức Lewis (gần đúng) - gọi n2 tổng số e tạo liên kết công thức đưa bước Số e cịn lại khơng tham gia liên kết n3 = n1 – n2 - Số e cần lấy để tạo bát tử cho nguyên tử âm điện công thức ban đầu n4 Khi áp dụng ba bước cho HCN n2 = 4e, n3 = n1 – n2 = 6e Trong (a), N âm điện C nên phải tạo bát tử cho N Trong cơng thức ban đầu N có 2e, cần 6e thành e Như n4 = 6e Bước 4: Tìm cơng thức Lewis - Tìm số e cịn lại, kí hiệu n5 = n3 – n4 + Nếu n5 = 0: tính điện tích hình thức ngun tử cơng thức vừa viết bước + Nếu n5  0: số e cần dùng để tạo bát tử cho nguyên tử trung tâm Chú ý: Việc thực nguyên tử trung tâm nguyên tử nguyên tố thuộc chu kì trở Sau tính lại điện tích hình thức cho ngun tử công thức vừa viết áp dụng: Với HCN có n3 = n4 = 6e nên n5 = HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Do tính điện tích hình thức cho ngun tử phân tử H : C : N : (c) H: - = C: – = N: – –1 = -2 - Sau thực trên, nguyên tử trung tâm nguyên tử nguyên tố chu kỳ chưa đạt bát tử, ta phải chuyển hay số cặp e không liên kết (ở nguyên tử âm điện hơn) thành cặp e liên kết, cho có bát tử nguyên tử trung tâm Từ (c) ta thấy nguyên tử trung tâm C thiếu 4e có bát tử Vậy ta phải chuyển 4e (2 cặp e) không liên kết N thành 4e (2 cặp) liên kết: H:C: N: H: CN: (f) Tính lại điện tích hình thức ngun tử (f): H: – = C: – = N: –2 – = Kết luận: (f) công thức Lewis cần tìm cho HCN (Học viên tự xác định để loại bỏ cơng thức (b) Bài tập áp dụng: Tìm cơng thức Lewis PCl3 c) Xác định công thức Lewis CO32- + Công thức giả định là: (a) O : : O C O + Khi tính số e hố trị, cần ý anion có điện tích –2: n1 = (6 x + x + 2) e = 24 e Từ (a) có n2 = 6e  n3 = n1 – n2 = (24 – 6) e = 18e + Số e cần để tạo bát tử cho O n4 = 6e = 18e Vậy n5 = n3 – n4 = + Tính điện tích hình thức cho nguyên tử : (b) : O : C : O: C: – = +1 : O: O: – – = -1; Như nguyên tử cacbon chưa đạt bát tử + Từ (b) có khả chuyển electron từ ba nguyên tử O cho nguyên tử C để C có electron thu cơng thức cấu tạo tương đương với liên kết đơi C = O điện tích hình thức cho nguyên tử oxi: :O::C:O: :O: (I) : O : C : :O :O: : O : C :O : :O: (II) (III) Tính điện tích hình thức ngun tử C: – = O: – – = -1 (có O) O: – – = Vậy cơng thức Lewis cho CO32- + Thực nghiệm cho biết ion CO32- có cấu tạo phẳng, nguyên tử O đỉnh tam giác đều, góc OCO  120o, liên kết C-O có độ dài nhau, 131 pm HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Để giải thích kết này, người ta giả thiết có cộng hưởng cấu tạo (I), (II), (III) với Ba công thức Lewis tương đương nhau; chúng gọi công thức cộng hưởng CO3 2- Giả thuyết cộng hưởng cấu tạo áp dụng cho trường hợp ion phân tử khác NO3-, SO42-, PO43-, C6H6, + áp dụng giả thuyết ta tính điện tích nguyên tử oxi CO32- theo cơng thức: Điện tích hình thức ngun tử xác định = Điện tích tồn nhóm/ Số cấu tạo cộng hưởng Cụ thể: Điện tích hình thức nguyên tử oxi = - 2/3 Kết cho thấy: điện tích ion CO32- khơng cố định ngun tử oxi nào, điện tích phân bố cho nguyên tử oxi nhóm Người ta nói: có giải toả điện tích Thực chất giải toả điện tích giải toả electron Bằng cách tìm cấu tạo Lewis cho cơng thức hố học với quan niệm giải toả electron góp phần khẳng định vai trị đáng ý cơng thức cấu tạo Lewis nghiên cứu giảng dạy hoá học + Bậc liên kết xác định tổng số cặp electron tạo liên kết Từ ta có: bậc liên kết đơn C - C; bậc liên kết đôi C = C; bậc liên kết ba C  C; + Khi có cấu tạo cộng hưởng thì: Bậc liên kết tổng bậc liên kết thuộc hai nguyên tử xét cấu tạo cộng hưởng chia cho số cấu tạo cộng hưởng áp dụng cho CO32-: Chọn liên kết ba liên kết C với O, ta thấy tổng bậc liên kết là: + + = Ta có cấu tạo cộng hưởng ((I), (II), (III)) Vậy bậc liên kết C với O CO32- bằng: 4/3 = (*) Kết cho thấy liên kết C với O CO32- có bậc trung gian liên kết đôi C = O (bằng 2) với liên kết đơn C - O (bằng 1) Trị số độ dài liên kết phù hợp với kết đó: Liên kết C = O H2C = O 121 pm Liên kết C - O H3C – OH 143 pm Như biết, thực nghiệm xác định độ dài liên kết C với O CO32- 131 pm Bài tập: Hãy viết cấu tạo Lewis cho NO3- (chú ý trình bày rõ bước, cấu tạo cộng hưởng, xác định bậc liên kết N với C) IV Thuyết sức đẩy cặp electron: Mơ hình đẩy cặp electron vỏ hoá trị: Mỗi liên kết cộng hoá trị hai nguyên tử tạo thành nhờ cặp electron liên kết hay cặp electron dùng chung Đôi e liên kết phân bố khoảng không gian hai hạt nhân nguyên tử tạo liên kết Liên kết cộng hố trị liên kết có định hướng khơng gian làm cho phân tử có hình dạng định đặc trưng cho phân tử cho chất cho Nhiều nguyên tử sau góp chung e để tạo liên kết cịn có e khơng liên kết Chẳng hạn N NH3 ngồi cặp electron liên kết với nguyên tử H, cịn có cặp e khơng liên kết Các cặp electron dù liên kết hay không liên kết đẩy tích điện âm Trong phân tử AXn, A nguyên tử trung tâm, X phối tử; n số phối tử X có AXn Nếu A cịn có m cặp e khơng liên kết, cặp kí hiệu E, ta có kí hiệu AXnEm Mơ hình VSEPR xét phân bố không gian A với X, với E Coi nguyên tử trung tâm A có dạng cầu Tâm hình cầu hạt nhân nguyên tử A electron phi hoá trị bên (lõi), vỏ cầu e lớp ngồi (e hố trị) Mỗi cặp e hố trị chiếm khoảng khơng gian cầu HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Như vậy, mức độ định, hình dạng phân tử phụ thuộc vào khoảng không gian chiếm e hoá trị nguyên tử trung tâm A Hình dạng phân tử phụ thuộc chủ yếu vào phân bố cặp e hay đám mây e hoá trị nguyên tử A Nội dung thuyết sức đẩy cặp e hoá trị (VSEPR) Vào năm 1940, N Sidgwick, H Powell đưa thuyết sức đẩy cặp electron hoá trị sau nhà bác học khác, có R Gillespie, bổ sung hồn chỉnh + Cấu hình liên kết nguyên tử (hay ion) phụ thuộc vào tổng số cặp electron hoá trị liên kết hay không liên kết nguyên tử + Các obitan có cặp e hố trị phân bố cách xa để có lực đẩy nhỏ chúng Có khơng tương đương cặp e liên kết cặp e không liên kết Đôi e liên kết chịu lực hút đồng thời hai hạt nhân nguyên tử A X tạo liên kết nên chuyển động chủ yếu vùng khơng gian hai hạt nhân Trong đó, cặp e không liên kết chịu lực hút hạt nhân A nên chuyển động xa Kết cặp e không liên kết chiếm khoảng không gian rộng so với khoảng không gian chiếm cặp e liên kết + Obitan có cặp electron không liên kết chiếm không gian lớn so với obitan chứa cặp electron liên kết sức đẩy cặp electron liên kết giảm so với cặp khơng liên kết Thí dụ góc liên kết phân tử CH4, NH3 H2O tương ứng 109o28’, 107o 104,5o phân tử có số cặp electron không liên kết 0, + Không gian cặp electron liên kết giảm độ âm điện nguyên tố liên kết lớn góc liên kết NF3 102o so với 107o NH3 Tương tự góc liên kết tgiảm dãy: PI3 (102o), PBr3 (101,5o), PCl3 (100,3o) PF3 (97,8o) a) Mơ hình đẩy cặp electron liên kết: AXn với n =  n=2: hai cặp e phân bố đường thẳng Phân tử thẳng BeH2 Góc liên kết XAX o 180 n=3: ba cặp e phân bố ba đỉnh tam giác Phân tử có hình tam giác đều, phẳng Góc XAX 120o Ví dụ: BF3, AlCl3, n=4: bốn cặp e phân bố bốn đỉnh tứ diện đều, tâm A Phân tử có hình tứ diện Góc XAX 109o28’ Ví dụ: CH4, NH4+, n=5: có phân bố đồng cặp e mặt cầu Khi kẻ đường nối nguyên tử X với ta có hình lưỡng tháp tam giác Ví dụ minh hoạ: phân tử PCl5 có phân bố lưỡng chóp tam giác nên phân tử có ba loại góc liên kết: mặt phẳng có góc ClPCl 120o, cịn có góc ClPCl 90o góc 180o Theo mơ hình VSEPR, năm cặp e phân bố mặt cầu vỏ hoá trị sau: Ba cặp với hạt nhân A mặt phẳng, ba cặp ba đỉnh tam giác tâm A Các liên kết tạo mặt phẳng gọi liên kết ngang Hai cặp e lại phân bố hai đầu đoạn thẳng vng góc với mặt phẳng tam giác A Hai cặp e tạo hai liên kết trục Do phân bố nên độ dài liên kết ngang ngắn (2,02 nm) độ dài liên kết trục (2,14 m) Kết xếp đưa tới lưỡng tháp tam giác đáy chung tam giác tâm A, hai đỉnh hai cặp e tạo hai liên kết trục n = 6: AX6 với phân bố cặp e mặt cầu vỏ hoá trị Khi kẻ đường nối nguyên tử X với ta có hình bát diện.Ví dụ minh hoạ: phân tử SF6 Sáu cặp e phân tử phân bố vỏ hoá trị nguyên tử A sáu đỉnh hình bát diện Trong trường hợp khơng có phân biệt liên kết ngang với liên kết trục độ dài Ví dụ minh hoạ trường hợp phân tử SF6 Trong phân tử này, góc hai trục liên kết cạnh 90o b) Mơ hình đẩy cặp e liên kết không liên kết: AXnEm n + m  HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Nguyên tử trung tâm A vừa có n cặp e liên kết, vừa có m cặp e khơng liên kết (kí hiệu E) Do khơng có tương đương cặp e liên kết với cặp e không liên kết, hai trường hợp AXn với AXnEm có số cặp e hình dạng hai phân tử khơng hồn tồn giống Xét số trường hợp thường gặp: 1) (n + m)  * AX2E: Ba nguyên tử A, X, X khơng cịn nằm đường thẳng trường hợp AX2 Lúc phân tử có dạng gấp khúc Ví dụ: SnCl2, góc ClSnCl  120o Có thể dùng phân tử SO2 làm thí dụ với đẩy hai cặp electron liên kết S = O với cặp electron không liên kết nguyên tử S * AX3E: Nguyên tử trung tâm A có tổng cộng cặp e phân tử khơng có dạng tứ diện AX4 mà có hình tam giác Ví dụ điển hình NH3, góc HNH  107o * AX2E2: Nguyên tử trung tâm A có cặp e có cặp e khơng liên kết nên hình dạng phân tử khác với AX4 hay AX3E Phân tử có góc gần với góc tứ diện Ví dụ: H2O có góc HOH  104o Bài tập: Dùng mơ hình VSEPR dự đốn hình dạng phân tử AXE3 2) (n + m) = (nguyên tử trung tâm A có cặp e) Nếu AX5 phân tử có hình lưỡng tháp tam giác Song có mặt cặp e khơng liên kết làm biến dạng hình *AX4E: Sự phân bố E cặp e liên kết mơ tả hình Kết phân tử có hình bập bênh Ví dụ: phân tử SF4 *AX3E2: Ba cặp e liên kết tạo liên kết A-X; đẩy tương hỗ cặp e với với cặp e không liên kết (E), kết tạo phân tử hình chữ T Ví dụ: ClF3, HClO2 3) (n + m) = (nguyên tử trung tâm A có cặp e) * AX5E: Bốn năm cặp e liên kết phân bố mặt phẳng; cặp e liên kết lại phân bố trục gần vng góc với mặt phẳng Do cặp e liên kết (hay phần AX5) tạo hình tháp vng Trong cấu tạo này, liên kết ngang liên kết trục khơng tương đương hình học Chẳng hạn BF5, liên kết trục có độ dài 169 pm cịn liên kết ngang có độ dài tới 177 pm * AX4E2: Theo mơ hình VSEPR, cặp e không liên kết (E) phân bố trans so với cặp e liên kết; mà cặp e liên kết phân bố mặt phẳng tạo hình vng phẳng Ví dụ: phân tử XeF4 Việc áp dụng mơ hình VSEPR giải thích hình dạng hợp chất có liên kết bội (C2H2, C2H4, ); độ âm điện nguyên tử phối tử có ảnh hưởng đến hình dạng phân tử Hình dạng phân tử gắn liền với tính chất hố học phân tử Nhược điểm: khó khăn khơng thể vượt halogenua kim loại kiềm thổ dạng MX2 có cấu hình thẳng hợp chất Be cịn hợp chất Ba có cấu tạo gấp khúc Nguyên nhân ảnh hưởng obitan khác nguyên tử Bari V Thuyết liên kết hố trị (VB): Những luận điểm thuyết liên kết hoá trị a) Liên kết hoá học tạo nên cặp electron có spin ngược chiều hai nguyên tử Trong có che phủ obitan hai nguyên tử tạo nên vùng có mật độ điện tích cao dẫn đến việc giảm hệ, nghĩa liên kết hình thành HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG b) Liên kết hình thành theo phương khơng gian mà khả che phủ obitan nguyên tử cực đại (thường gọi gọn nguyên lí che phủ cực đại) c) Hai obitan nguyên tử che phủ nhiều, liên kết tạo nên bền + Theo quan niệm thuyết VB, liên kết hố học ngun tử hình thành xen phủ AO hoá trị, AO có e độc thân Có thể hình dung rõ xét số giai đoạn hình thành phân tử H2 từ nguyên tử H Mức độ xen phủ AO hay đám mây e nguyên tử tham gia liên kết đặc trưng cho độ bền liên kết Liên kết hoá học tạo bền xen phủ AO mạnh + Liên kết hoá học nguyên tử phân bố theo phương mà có xen phủ lớn (cực đại) AO tham gia liên kết (2 mây electron AO tham gia liên kết) Sự định hướng hoá trị nguyên tử tham gia liên kết thể có trị số xác định góc liên kết (góc hố trị) phân tử nhiều ngun tử Để xác định số liên kết CHT ta cần xét đến phân bố electron ô lượng tử trạng thái kích thích Để giải vấn đề hình dạng phân tử cần dùng đến hình dạng obitan nguyên nguyên tử hay obitan lai hố a) Một số áp dụng Góc liên kết (góc hố trị) số tính chất phân tử thực nghiệm phát Dựa vào thuyết hoá trị định hướng (VB), ta giải thích kết - Phân tử H2S + Thực nghiệm cho biết, H2S có góc HSH  92o + Ta biết S có cấu hình e [Ne] 3s2 3p4 Như S có 6e hoá trị phân bố AO: 4px, 4py 4pz H có electron obitan 1s1 Theo thuyết VB, 2e độc thân S tạo liên kết S-H với 2e nguyên tử H AO có e độc thân (chẳng hạn AO-3px, AO-3py) có trục vng góc với nhau, tức góc hai trục AO 90o Vì AO-s có đối xứng cầu nên vùng có xen phủ AO-s với AO-3p phân bố trục AO-3p tương ứng Điều có nghĩa thơng thường góc phân tử H2S, tức HSH 90o Tuy nhiên hai vùng có mật độ e cao cạnh có đẩy Sự đẩy làm cho góc HSH mở rộng Kết góc 92o kết thực nghiệm + Cùng phân nhóm thứ với S cịn có Se, Te tạo hợp chất với H2 có góc tương tự trên, cụ thể H2Se có góc HSeH  91o, H2Te có góc HTeH  90o - H2O Thực nghiệm thu góc HOH  104,5o + O nhóm thứ với S Các e hố trị AO tương ứng: Rõ ràng cho O dùng AO-p nguyên chất để xen phủ với AO-1s H H2S Muốn có che phủ cực đại obitan 1s H 2py, 2pz O nguyên tử H phải tiến lại nguyên tử O theo phương trục y trục z Như góc hố trị HOH phải 90o Góc thực nghiệm thu 104,5o lớn góc lý thuyết 90o nhiều + Theo số liệu trên, góc tứ diện 109o29’ gần với trị số 104,5o Do người ta giả định O H2O trạng thái lai hoá sp3 Trong AO-sp3 có AO mà AO có 2e (1 cặp) gọi cặp e không liên kết O, AO-sp3 cịn lại AO có 1e Theo thuyết VB, để tạo liên kết O-H cần có xen phủ AO-1s H với AO-sp3 mà AO có 1e Vậy góc liên kết (góc hố trị) HOH phải góc tứ diện 109o29’ Người ta cho cho AO-sp3 có cặp e khơng liên kết tạo vùng có mật độ e cao, đẩy Sự đẩy làm hẹp góc tạo trục AO-sp3 lại, kết ta quan sát góc 104,5o HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Như cịn định tính, thuyết hố trị định hướng giải thích kết thực nghiệm góc liên kết H2O.Theo thuyết liên kết hoá trị, liên kết cộng hoá trị hình dung ghép đơi electron hai ngun tử liên kết liên kết nằm theo phương mà obitan nguyên tử che phủ nhiều Vậy xác định phương liên kết dựa vào tiêu che phủ cực đại obitan nguyên tử, nghĩa theo giá trị cực đại obitan nguyên tử Xác định phương liên kết xác định hình dạng phân tử Đây thành tựu lớn học lượng tử áp dụng vào lý thuyết cấu tạo phân tử b) Lập luận tương tự giải thích hình dạng phân tử XH3: NH3 PH3 AsH3 SbH3 o o o NH3 > H2O Giải thích: H | C N H O H | H H H H H H Số cặp e chưa tham gia liên kết nhiều đẩy nhau, góc liên kết nhỏ b H2O > H2S Giải thích: Vì độ âm điện O > S, độ âm điện nguyên tử trung tâm lớn kéo mây đôi eliên kết phía nhiều làm tăng độ lớn góc liên kết c So sánh nhiệt độ nóng chảy chất: MgO > NaCl > KCl Giải thích: bán kính ion K+ > Na+ Điện tích ion Mg2+ > Na+ O2- > Cl(Năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích ion tỉ lệ nghịch với bán kính ion) 3.So sánh nhiệt độ sơi chất: C2H5Cl < C2H5OH < CH3COOH Giải thích: -C2H5Cl khơng có liên kết hiđro -Liên kết hidro phân tử axit bền liên kết hidro phân tử rượu C2H5 – O … H – O H C2H5 O…H–O CH3 – C C – CH3 O–H…O Muốn xác định phân tử có cực hay khơng, trước hết cần phải biết xếp nguyên tử phân tử(dạng hình học phân tử) Momen lưỡng cực (đo độ phân cực) đại lượng có độ lớn có chiều HOAHOC.ORG © NGƠ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Trong phân tử, liên kết phân cực xếp đối xứng nhau, momen lưỡng cực có độ lớn ngược chiều.Chúng triệt tiêu phân tử không phân cực Ngược lại lực không cân bằng, phân tử có cực PbI2 dễ tan nước nóng q trình hịa tan PbI2 thu nhiệt lớn: PbI2  Pb2+ + 2IH > Còn để nguội xảy trình ngược lại, tỏa nhiệt (  H < 0) Vì q trình ngi từ từ, số mầm kết tinh ít, nên tinh thể tạo thành dễ dàng Nếu làm nguội nhanh thu dạng bột vàng PbI2 Câu : F N F F S F I F F F F F Lai hóa sp2 Tam giác phẳng Khơng cực momen lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu Câu Lai hóa sp3 Tháp đáy tam giác Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu Lai hóa sp3d Hình chữ T Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu a) Gọi ZA, ZB số proton nguyên tử A, B Gọi NA, NB số notron nguyên tử A, B Với số proton = số electron (2Z A  N A )  (2Z B  N B )  65 Z  Z B  21 Z A   Ta có hệ : (2Z A  2Z B )  (N A  N B )  19   A  (0,5đ) Z B  Z A  13 Z B  17 2Z  2Z  26 A  B ZA =  A Be Cấu hình e : 1s22s2 Bộ số lượng tử: n = 2, l = 0, m = 0, ms =  ZB = 17  B Cl Cấu hình e : 1s22s22p63s23p5 Bộ số lượng tử: n = 3, l = 1, m = 0, ms =  b) Ta có Z =  Be thứ 4, có lớp e  Be chu kỳ Nguyên tố s, có 2e ngồi  phân nhóm nhóm II Tương tự cho Cl: ô thứ 17, chu kỳ 3, phân nhóm nhóm VII c) : Cl : Be : Cl : Hình dạng hình học phân tử: đường thẳng Trạng thái lai hoá : sp Cl Be Cl HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG d) Khi tạo thành phân tử BeCl2 nguyên tử Be obitan trống; Cl đạt trạng thái bền vững cịn có obitan chứa electron chưa liên kết nguyên tử clo phân tử BeCl2 đưa cặp electron chưa liên kết cho nguyên tử Be phân tử BeCl2 tạo liên kết cho-nhận Vậy BeCl2 có khuynh hướng polime hố: Cl Cl Cl Be Be Cl Cl Cl Be Cl Be Cl Câu Be Cl Cl H H H B H Xe O B H H B lai hóa sp 3, phân tử B 2H gòm tø diƯn lƯch cã c¹nh chung, O O liên kết BHB liên kết tâm Xe lai hãa sp ph©n tư chØ cã electron, electron dạng tháp tam giác H electron cđa B Cl Cl Có phân tử Al2Cl6 nguyên tử Al đạt cấu trúc bát tử vững bền Khơng có phân tử B2F6 vì: phân tử BF3 bền có liên kết pi khơng định chỗ tạo thành obitan trống B với cặp electron không liên kết F kích thước nguyên tử B bé so với nguyên tử F nên tương tác đẩy nguyên tử F lớn làm cho phân tử B2F6 trở nên bền Cl Al Al Cl Cl Cl Al lai hãa sp 3, ph©n tư Al Cl gßm tø diƯn lƯch cã cạnh chung, có liên kết cho nhận tạo thành cặp e không liên kết Cl obitan trèng cđa Al.Trong Al Cl nguyªn tư Al đạt cấu trúc bát tử vững bền * lk lk lk * lk O * O  : ( s ) (  s ) ( z ) ( x ) = ( y ) ( x ) 1= ( y ) O lk s 2 * s 2 lk z lk x lk y 2 * x * y O : ( ) (  ) ( ) ( ) = ( ) ( ) = ( ) O O O  có electron độc thân nên thuận từ O 2 khơng có electron độc thân nên ngịch từ 2 H F N N H H Các vectơ momen lưỡng cực liên kết cặp electron không liên kết chiều nên momen lưỡng cực phân tử lớn F F F Các vectơ momen lưỡng cực liên kết cặp electron không liên kết ngược chiều nên momen lưỡng cực phân tửbé NH3 F B F Phân tử dạng tam giác Các vectơ momen lưỡng cực liên kết triệt tiêu lẫn nhau(tổng không) phân tử không phân cực HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 n(AgCl) = (2,1525:143,5) = 0,015; n(CrCl3 6H2O) = (2:266,5) = 7,5.10-3 n(Cl- tạo phức) = 3(7,5.10-3) - 0,015 = 7,5.10-3 Trong phân tử phức chất tỷ lệ mol Cl  : Cr3+ = (7,5.10-3) : (7,5.10-3) = 1:1 Công thức phức: Cr(H2O)5Cl2+ Cr3+ (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3)  Cr3+ : [Ar] 3d3 24 24 Cl 900 3d 4s 4p H2O A Ar H2O Phøc thuËn tõ H2O Cr lai hóa sp3d2 H2O 900 H2O Bát diện Câu - Trong phân tử H2O , H2S, H2Se, H2Te; O, S, Se, Te (R) trạng thái lai tạo sp3, phân tử có cấu tạo dạng góc : R H H - Vì độ âm điện O lớn nên cặp e liên kết bị hút phía O mạnh  khoảng cách cặp e liên kết phân tử H2O nhỏ  nên lực đẩy tĩnh điện mạnh  góc liên kết lớn Thứ tự tăng dần góc liên kết : H2Te , H2Se, H2S, H2O - Ở điều kiện thường nước thể lỏng phân tử nước có khả tạo liên kết H liên phân tử : O  H O  H H H - Trong phân tử H2R , R có số oxi hố -2, nhiên từ O đến Te bán kính R lại tăng lên  khả cho e tăng từ O đến Te, tức tính khử tăng theo thứ tự H2O, H2S, H2Se, H2Te Câu a Gọi PX, NX số proton nơtron X PY, NY số proton nơtron Y Ta có: PX + nPY = 100 (1) NX + nNY = 106 (2) Từ (1) v (2): (PX+NX) + n(PY+NY) = 206  AX+nAY = 206 (3) Mặt khác: AX / (AX+nAY) = 15,0486/100 (4) Từ (3), (4): AX = PX+NX = 31 (5) Trong X có: 2PX - NX = 14 (6) T (5), (6): PX = 15; NX = 16  AX = 31 X photpho 15P có cấu hình e : 1s22s22p63s23p3 nên e cuối có bốn số lượng tử là: n =3, l=1, m = +1, s = +1/2 Thay PX = 15; NX = 16 vào (1), (2) ta có nPY = 85; nNY = 90 nên: 18PY – 17NY = (7) Mặt khác Y có: 2PY – NY = 16 (8) Từ (7), (8): PY = 17; NY = 18  AY = 35 n = Vậy: Y Clo 17Cl có cấu hình e 1s2 2s22p63s23p5, nên e cuối có bốn số lượng tử là: n = 3; l =1; m = 0, s = -1/2 * Xác định chất 0,5 đ, bốn số lượng tử 0,25 đ HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Cl b A: PCl5 ; B: PCl3 Cl Cấu tạo A: (0,5đ) - PCl5 có cấu trúc lưỡng tháp tam giác - Nguyên tử P trạng thái lai hoá sp3d Cl P Cl Cấu tạo B: - PCl3 có cấu trúc tháp tam giác - Nguyên tử P trạng thái lai hoá sp3 Cl P Cl Cl Cl c Đúng pt: PCl5 + P2O5 = POCl3 PCl5 + 4H2O = H3PO4 + HCl 2PCl3 + O2 = POCl3 PCl3 + 3H2O = H3PO3 + HCl Nhận xét: a Nhìn chung lượng ion hố tăng dần Giải thích: Từ trái sang phải chu kỳ, điện tích hạt nhân nguyên tố tăng dần số e tăng thêm điền vào lớp n xây dựng dở Kết e bị hút hạt nhân mạnh làm bán kính nguyên tử giảm, dẫn đến lực hút nhân với e ngồi tăng làm e khó bị tách khỏi nguyên tử làm lượng ion hoá tăng b.Be N có lượng ion hố cao bất thường Giải thích: Be có cấu hình e: 1s22s2 có phân lớp s bão hồ Đây cấu hình bền nên cần cung cấp lượng cao để phá vỡ cấu hình N có cấu hình e: 1s22s22p3 phân lớp p bán bão hoà, cấu hình bền nên cần cung cấp lượng cao để phá vỡ cấu hình Câu Ngun tố C có cấu hình electron cuối :3p5    +1 -1 2 Cấu hình electron C:1s 2s 2p 3s2 3p5 Vị trí C: STT 17, chu kì 3, nhóm VII A C Clo ZC = 17 ZB ZA = 56 ZA = , A Nitơ ZA + 17 = 3ZB ZB = , B Oxi CTCT X Cl - N = O NOCl trạng thái lỏng có tính dẫn điện chất lỏng phải có ion NO+ Cl- Do phân tử NOCl có liên kết ion liên kết cộng hóa trị Câu I.1) a Gọi Px, PY số proton X, Y nx, ny số nơtron X, Y Px + nPy = 100 (1) Nx + nNy = 106 (2) Px + Nx + n(PY + Ny) = 206 Ax + nAy = 206 (3) 15, 0486 Ax = (4) Ax + nAy 100 => Ax = 31 HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Trong nguyên tử X : 2Px – Nx = 14 Px = 15 => X photpho Nx = 16 Thay Px, Nx vào (1) , (2) n (Ny – Py) = ( 5) 2Py – ny = 16 (6) => Ny = 2Py - 16 n(Py – 16) = 5  16n Py = n n Py 21 18,8 17,67 17,25 17 Py = 17, n =5 , Ay = 35 => Y clo Cl b PCl5 : nguyên tử P lai hóa sp d dạng lưỡng tháp tam giác Cl P Cl Cl Cl c P2O5 + PCl5 = 5POCl3 PCl5 + H2O = H3PO4 + 5HCl I.2) - C Si có bốn electron hóa trị nhiên khác với CO2 (O = C = O) SiO2 phân tử đơn giản với liên kết Si =O lượng liên kết đôi Si=O xa lượng bốn liên kết đơn Si-O tinh thể SiO2 gồm tứ diện chung đỉnh O O Si O O a SiO2 tinh thể nguyên tử liên kết với liên kết cộng hóa trị bền CO2 rắn tinh thể phân tử, liên kết với lực Vanderwall yếu b X không phân cực X tồn dạng trans Z phân cực.Vậy Z tồn dạng Cis H Cl Z + H2  H  C  C  H Cl H H Cl H C C CTCT Cl C C (X) H H Cl (X) Cl (Z) CTCT Y s ẽ l H Cl C C H C-H  X= 2,5 – 2,1 = 0,4 Cl C-Cl  X = 0,5 Vậy Y phân cực HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Câu r Si = (a )/8 = (0,534 )/8= 0,118 Số ngun tử Si có mạng sở: 8.(1/8) + 6.(1/2) + = Khối lượng riêng Si = 2,33 g.cm-1 2.1 P : 1s22s22p63s23p3 ; As : 1s22s22p63s23p63d104s24p3 P As có electron hóa trị có electron độc thân XH3 X H H H X trạng thái lai hóa sp3 2.2 XH3 hình tháp tam giác, góc HPH > góc AsH, độ âm điện ngun tử trung tâm P lớn so với As nên lực đẩy mạnh 2.3 Cl H F N Si F O S F Cl Cl F F O O sp sp3 sp3 sp3 F F Si B F sp F F F F sp3 chất có cấu tạo bất đối xứng nên có moment lưỡng cực > Câu 10 Nguyên tố A: n = 3, l = 1, m = -1, s = -1/2  3p4 A S Nguyên tố X: n = 2, l = 1, m = -1, s = -1/2  2p4 X O Nguyên tố Z: n = 2, l = 1, m = 0, s = +1/2  2p2 Z C Phân tử, ion Trạng thái lai hoá cuả nguyên tử trung tâm CS2 sp SO2 sp2 sp3 SO  sp3 SO 2 Cấu trúc hình học Đường thẳng Góc Chóp đáy tam giác Tứ diện C: [He] 2s2 2p2  O: [He] 2s  2p      Cacbon dùng obitan 2s tổ hợp với obitan 2p tạo obitan lai hố sp hướng hai phía khác nhau, có obitan bão hồ obitan chưa bão hịa Cacbon dùng obitan lai hố chưa bão hoà xen phủ xichma với obitan p chưa bão hoà cuả oxi dùng obitan p chủng chưa bão hoà xen phủ pi với obitan p chưa bão hố cịn lại cuả oxi Oxi dùng obitan p bão hồ xen phủ vơí obitan p trống cacbon tạo liên kết pi kiểu p  p HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Công thức cấu tạo: :C  O: + CO có moment lưỡng cực bé phân tử có liên kết phối trí ngược cặp electron nguyên tử oxi cho sang obitan trống cuả nguyên tử cacbon làm giảm độ phân cực liên kết nên làm giảm moment lưỡng cực + Sự hình thành liên kết phân tử Fe(CO)5 Fe (Z = 26) [Ar] 3d6 4s2 4p0  Fe*     3d8 [Ar]   4s0   4p0  Ở trạng thái kích thích, nguyên tử Fe dùng obitan 3d trống tổ hợp với 1obitan 4s obitan 4p tạo thành obitan lai hố dsp3 trống hướng đỉnh hình lưỡng chóp đáy tam giác tâm nguyên tử Fe CO dùng cặp electron tự chưa liên kết nguyên tử cacbon tạo liên kết phối trí với obitan lai hoá trống sắt tạo phân tử phức trung hoà Fe(CO)5 Fe* [Ar] 3d8 4s0 4p0      :CO [Ne] S  :CO    :CO : CO :CO 3s2 3p4  S * [Ne] 3s  3p      2SO3 có khả kết hợp thêm nguyên tử S để tạo S2O3 ngun tử S SO32- cịn có cặp electron tự chưa liên kết có khả cho vào obiatn 3p trống nguyên tử S tạo liên kết cho nhận 2S 22- S O O O S S O O O Câu 11 AlCl3 + Cl   AlCl  (1) - Trước phản ứng trạng thái lai hoá Al là: sp2 - Sau phản ứng trạng thái lai hoá Al là: sp3 - Cấu tạo hình học Cl Cl  Al Cl Al Cl Tam giác phẳng Cl Cl Cl Tứ diện HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG (2) H F H – N+  B- – F NH3  Ag+  NH3 Cl H F * Nitơ cặp electron tự * Ag+ cịn obital/hố trị trống * B cịn obital hoá trị trống (3) Trong phân tử, nguyên tử trung tâm có trạng thái lai hố sp3 có cấu tạo góc (a) Sự sai biệt góc hố trị phân tử SCl2 OCl2 khác biệt độ âm điện oxi lưu huỳnh ĐÂĐ nguyên tử trung tâm nhỏ cặp electron liên kết bị đẩy nhiều phía nguyên tử liên kết, nên chúng chiếm vùng không gian nhỏ xung quanh nguyên tố trung gian ĐÂĐ oxi lớn S nên góc hố trị Cl – O – Cl lớn Cl – S – Cl (b) Sự sai biệt góc hóa trị phân tử OF2 OCl2 khác biệt ĐÂĐ nguyên tử liên kết Nguyên tử liên kết có ĐÂĐ lớn góc hóa trị nhỏ Flor có ĐÂĐ lớn Clor nên góc hóa trị F – O – F nhỏ Cl – O – Cl Câu 12 Cấu hình đầy đủ n.tử X là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p6 4d10 5s25p5 Vậy ZX = 53 = số proton X NX  1,3962  NX = 74 AX = ZX + NX = 53 + 74 = 127 ZX Ta có : MY M XY NX  3,7  NY = 20 NY Y + X  XY MY MXY 4,29 18,26 M M  127 4,29   Y  Y  M Y  39 (g/mol) 18,26 4,29 18,26 Vậy : ZY + NY = 39  ZY = 19 Cấu hình electron Y : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 X có electron lớp ngồi cùng, cịn obitan d trống nên hợp chất XCl3 X lai hóa sp3d, dạng hình học chữ T Cl X Cl Cl A B A 1,25 C B 1,25 D C D AD = 1,25 = (Å) AB = 3 52  3,54 ( Å) Vậy thể tích mạng đơn vị Co : V = (3,54) = 44,36 (Å) HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Câu 13 a)Vì nguyên tố chu kỳ nên nguyên tố có số lớp electron ( n ) Mà tổng ( n + l ) B lớn tổng ( n + l ) A nên: Cấu hình electron lớp ngồi A, B là: A: ns2 B: np1 Mặt khác A có 2e lớp ngồi  cation A có dạng A2+ Vậy tổng đại số số lượng tử A2+ là: (n – ) + + - = 3,5 Vậy số lượng tử : A: n = l=0 m=0 s =2 B: n = l=1 m=-1 s=+ b)Cấu hình electron A, B: A: 1s22s22p63s2 ( Mg ) B: 1s22s22p63s23p1 ( Al ) Câu 14.1) C2H5OH CH3COOH tạo liên kết hidrô phân tử nên có nhiệt độ sơi cao chất t0 sơi CH3COOH > t0 sơi C2H5OH có M CH 3COOH  M C2 H 5OH cho liên kết hidrô CH3COOH bền C2H5OH (trong CH3COOH, nhóm C = O hút điện tử làm tăng điện tích dương H nhóm – OH, nên lực hút tĩnh điện H với O phân tử CH3COOH thứ nhì mạnh hơn) Vì CH3COOH có nhiệt độ sơi cao 2) H2SO4 : S trạng thái lai hóa sp3 , cấu tứ điện lệch [Ni(CN)4]2- Ni2+ trạng thái lai hóa sp2d cấu hình vng 2 NC   NC   Ni    NC NC    ICl3 : I trạng thái lai hóa sp d, cấu lưỡng tháp tam giác XeF4 : Xe trạng thái lai hóa sp3d2, cấu bát diện Câu 15 : b.-Từ cấu hình e U [Rn]5f36d17s2  nguyên tử U có 4e độc thân , tạo phân tử UF4 : Ngoài ra, U  U6+ + 6e [Rn]5f36d17s2 [Rn] Nên tạo phân tử UF6 Phản ứng : ClF3 + 3UF4  3UF6 + Cl2 Câu 16 : Trường hợp 1: ms= +1/2 => n=1 => l=0 =>m=0 Vậy cấu hình electron nguyên tử A : 1s1 => Hydrô Trường hợp 2: ms= -1/2 => n=2 => l=0 => m=0 l=1 => m= -1 * Với ms= -1/2; n=2; l=0; m=0 => Cấu hình electron 1s22s2 : Bê-ri * Với ms= -1/2; n=2; l=1; m= -1 => Cấu hình electron 1s22s22p4 : Ơ-xy Vì A phi kim nên A Hydro (H) A O-xi (O) HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 2.1 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Với A Hydro - CTPT : H2 - CT electron : H:H - CTCT: H - H ( liên kết) - Cấu hình e phân tử 1s2 - Số liên kết : N= 2/2 =1 - Khơng có electron độc thân nên chất nghịch từ Với A Ô-xi - CTPT: O2 - CT electron: - CTCT: O  O Giữa nguyên tử oxy có liên kết cộng hóa trị bình thường liên kết đặc biệt 3e (3lectron nguyên tử đưa 1, nguyên tử đưa để góp chung), có electron dùng chung Vậy số electron chung nguyên tử 4, phân tử có 2e độc thân Cấu hình electron phân tử : 2s2 2s*2 z2 x2 y2 x*1 y*1 Số liên kết : N = (8-4)/2 = Có electron độc thân nên O2 chất thuận từ Ion A3B2- có 42 electron * Nếu A Hidrơ, ta có: 3.1 + ZB = 42 -2 ; ZB = 37 Loại khơng tồn ion RbH32* Vậy A oxi Lúc 3.8 +ZB = 42 - ; ZB = 16 ( B lưu huỳnh ) Chọn 2.2 Ion A3C2- : Ta có : 3.8 + ZC = 32 -2 => ZC = ( C các-bon) Chọn Vậy A3B2- SO32A3C2- CO32SO32- + 2H+ ↔ SO2  + H2O CO32- + 2H+ ↔ CO2  + H2O D SO2 ; E CO2 - Dạng hình học phân tử : SO2 : nguyên tử S trạng thái lai hóa sp2 nên phân tử có cấu tạo góc CO2: nguyên tử C trạng thái lai hóa sp nên phân tử có cấu tạo đường thẳng OCO - Phân biệt SO2 CO2 Dùng dung dịch brôm để nhận SO2 qua tượng màu nâu đỏ dung dịch brôm nhạt dần SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr - Khí SO2 kết hợp với O2 tạo SO3 lưu huỳnh SO2 cặp electron tự CO2 khơng có khả các-bon phân tử khơng cịn electron độc thân HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Câu 17 - Khi từ trái sang phai chu kì bán kính ngun tử giảm dần nên: Na > Mg > Al - Vì ion Na+, Mg2+, F - , O2 – có cấu hình electron giống Ne : 1s2 2s2 2p6, nên bán kính chúng giảm xuống điện tích hạt nhân tăng: 8O2 – > 9F – > 11Na+ > 12Mg2+ > 13Al3+ - Vì cấu hình electron Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 lớn so với O2 – - Do bán kính giảm dần sau: Na > Mg > Al > O 2-> F – > Na+ > Mg2+ > Al3+ 2.a) Cấu trúc (a) có khả tồn thực tế đảm bảo cho lực đẩy cặp elctron không liên kết nhỏ b) Cấu trúc (C) có khả tồn thực tế tương tác đẩy cấu trúc bé c) Cấu trúc đ có giảm nhiều lực đẩy electron khơng liên kết cặp electron liên kết Do có liên kết hidro nên nước đá có cấu trúc đặc biệt Các nguyên tử Oxi nằm tâm bốn đỉnh tứ diện Mỗi nguyên tử hidro liên kết với nguyên tử oxi liên kết hidro với nguyên tử oxi khác Cấu trúc tương đối “xốp” nên có tỷ khối nhỏ Khi tan thành nước lỏng cấu trúc bị phá vỡ nên thể tích giảm tỷ khối tăng Kết nước đá nhẹ nước O H H H H O O H H H HH O H O Cấu trúc tứ diện tinh thể nước ñaù Câu 18 – Phân tử H2O H2S phân tử có góc chúng thuộc dạng AX2E2 – Trạng thái lai hóa oxi lưu huỳnh sp3 – Oxi có độ âm điện lớn lưu huỳnh, mây electron liên kết bị hút mạnh phía nguyên tử trung tâm đẩy nhiều hơn, làm tăng góc liên kết Vì góc liên kết phân tử H2O lớn góc liên kết phân tử H2S Nhận xét: Từ đầu đến cuối chu kì bán kính ngun tử giảm dần Giải thích: Trong chu kì, số lớp electron điện tích hạt nhân tăng dần, số electron lớp tăng dần, làm cho lực hút hạt nhân với lớp mạnh dần dẫn đến bán kính ngun tử giảm Cấu hình MO phân tử N2: (2s)2 (2s*)2 (x)2 = (y)2 (z)2  bậc liên kết = Cấu hình MO phân tử CO: (2s)2 (2s*)2 (x)2 = (y)2 (z)2  bậc liên kết = Liên kết phân tử N2 CO giống dẫn đến số tính chất vật lý giống Các hợp chất hydrohalogenua: HF HCl HBr HI – Độ bền phân tử giảm từ HF đến HI độ âm điện giảm bán kính nguyên tử tăng từ F đến I – Tính khử tăng từ HF đến HI độ âm điện giảm từ F đến I làm cho khả nhường electron tăng từ F–1 đến Cl–1 HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG II- BÀI TẬP TỰ GIẢI Câu Xác định hình dạng phân tử sau: COS , ClNO , COCl2, SeF4 , BF4- , BF3 , H3S+ , XeF4 , HCN , SbF3 , CH3+ , CH3- , SeF6 , ICl3 , SbF5 , NO2F , O2XeF2 Câu .Cho biết : Sn ( Z = 50) a/ Hãy viết cấu hình phân bố electron obitan hóa trị Sn b/ Hãy vẽ cấu trúc hình học SnCl4 Trên sở giải thích SnCl4 axit Lewis c/ Viết phản ứng SnCl4 với Br-( tỷlệ mol 1:1 1:2 ) với etilen điamin Hãy sử dụng thuyết đẩy cặp electron hóa trị(VSEPR) để vẽ cấu trúc khơng gian sản phẩm phản ứng d/ Trên sở cấu trúc cho biết trạng thái lai hóa Sn(IV) tiểu phân Câu Cho phân tử XeF2, XeF4, XeOF4, XeO2F2 a/ Viết công thức cấu tạo Li - uyt (Lewis) cho phân tử b/ áp dụng quy tắc đẩy cặp electron hố trị, dự đốn cấu trúc hình học phân tử c/ Hãy cho biết kiểu lai hoá nguyên tử trung tâm phân tử Câu a/ Xác định trạng thái lai hóa cấu trúc phân tử NH3 NF3 So sánh góc liên kết HNH FNF Giải thích? b/ Dựa vào cấu trúc phân tử giải thích điều kiện thường NH3 chất khí khơng màu hóa lỏng -33,350C hóa rắn -77,750C cịn NF3 chất khí khơng màu hóa lỏng -1290C hóa rắn -2090C c/ So sánh tính bazơ tính khử NH3 NF3 So sánh tính bền nhiệt NH3 NF3 Câu Cho biết hình dạng NH3 H3O+ Trên sở thuyết lai hóa giải thích hình dạng ( cấu trúc) NH3 H3O+ So sánh góc tạo HNH HOH Câu Cho Xe (Z=54) ; P ( Z = 15) ; F ( Z = 9) O ( Z = ) a/ Viết cấu hình electron Xe xác dịnh vị trí Xe bảng HTTH b/ Xác định cấu trúc hình học phân tử ion sau :XeF2 ; XeF4 ; XeO4 , [XeF4]2+ ; PF -6 PBr+4 Giải thích cấu trúc vừa xác định Câu Hãy cho biết cấu tạo Lewis, dạng lai hóa( có ) , hình dạng theo mơ hình VSEPR Momen lưỡng cực (  = hay   ) phân tử sau: SF4, HClO2 , HClO , ICl-4 , IF7 , BrF5, HNO3 C2H6 Câu Thực nghiệm cho biết phân tử amoniac có cấu trúc hình chóp góc liên kết HNH = 1070 Cho biết số hiệu nguyên tử N = H = 1/ Trên sở thuyết lai hóa giải thích kết thực nghiệm 2/ Khi NH3 kết hợp proton chuyển thành ion NH+4 Xác định cấu trúc NH+4 so sánh góc liên kết HNH phân tử NH3 với ion NH+4 Giải thích 3/ Xét phản ứng : N2(k) + 3H2(k)  2NH3(k) (1) Tại điều kiện chuẩn chất có: S 298 K , pu = -197,9 J/K H K , pu = -91,8 kJ 298 Dựa vào cấu trúc đặc điểm liên kết phân tử N2 , H2 NH3 giải thích phản ứng (1) lại tỏa nhiệt Câu Các hợp chất halogen - halogen Tất hợp chất halogen cơng thức chung XX’n X’ có độ âm điện lớn n số phối trí 1, 3, 1/ Giải thích số n là số lẻ 2/ Clo brom tạo với Flo hợp chất ClF3 BrF3 Cả hai phân tử cấu trúc hình chữ T Trong góc liên kết FBrF = 86012,6’ gốc liên kết FClF 87029’ Giải thích góc liên kết cho biết trạng thái lai hóa clo brom phân tử 3/ ICl3 điều kiện thường chất rắn màu vàng gồm phân tử đime ( ICl3)2 phân tử ICl3 có cấu trúc hình chữ T trùng hợp mà thành Xác định chất liên kết nguyên tử phân tử 4/ Giải thích Iot tạo với flo hợp chất IF7 song lại không tạo với clo hợp chất ICl7 Trên sỏ lý thuyết sức đẩy cặp electron hóa trị ( VSEPR) Hãy xác định cấu trúc khơng gian phân tử IF7 5/ Tại nhiệt độ khoảng 3500C, IF7 phân hủy thành IF5 F2 Trn sỏ thuyết VB xác định trạng thái lai hóa Iot phân tử IF5 cấu trúc phân tử IF5 HOAHOC.ORG © NGƠ XUÂN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Câu 10 Hãy giải thích liên kết hóa học phân tử sau theo thuyết lai hóa, dùng mơ hình VSEPR a/ NH3; b/ H2O; c/ CH4; d/ C2H2 ; e/ C2H4 f/ C6H6 Câu 11 PF3 chất khí khơng màu, phân hủy chậm, tạo nung PF5 nhiệt độ 4000C 1/ Sử dụng mơ hình VSEPR, dự đốn cấu trúc hình học PF3 PF5 Trên sở cho biết trạng thái lai hóa P phân tử 2/ Khi cho PF3 tác dụng với O2 tạo chất khí X Xác định cơng thức khí X cấu trúc không gian phân tử X Hãy cho biết trạng thái lai hóa photpho phân tử đóvà mô tả liên kết tạo thành phân tử 3/ Cho PF3 tác dụng với Cl2 thu PCl2 F3 (Y) a/ Sử dụng mơ hình VSEPR thuyết VB, xác định cấu trúc không gian Y trạng thái lai hóa P phân tử PCl2 F3 b/ Trên thực tế khoảng nhiệt độ từ 00C đến 1400C, PCl2 F3 tồn dạng hợp chất ion + [PCl 4][PF -6] Xác định cấu trúc ion phân tử PCl2 F3 cho biết trạng thái lai hóa P ion Câu 12 Hợp chất photpho petahalogenua có đặc điểm cấu tạo khác với dự đốn thơng thường trạng thái lỏng, chúng tồn dạng hợp chất ion tạo nên từ cation điện tích 1+ anion điện tích 1- 1/ Photphopentaclorua chất rắn màu trắng, bền nhiệt trạng thái rắn có thành phần P2Cl10 Hãy xác định ion phân tử P2Cl10 Cho biết trạng thái lai hóa photpho hợp chất 2/ Hợp chất ion A có cơng thức đơn giản PBr2F3 a/ Xác định đơng phân có phân tử A b/ Hãy cho biết cơng thức ứng với đồng phân bền nhất? bền nhất? Giải thích? 3/ Photphopentabromua hợp chất ion có công thức phân tử PBr5 Xác định cấu trúc phân tử cho biết trạng thái lai hóa photpho phân tử này? Hãy cho biết photphopentabromua khơng thể có cơng thức phân tử P2Br10 Câu 13 Khi cho AsF3 tác dụng với Cl2 nhiệt độ 500C - 600C sau làm lạnh đến -400C, người ta thu hợp chất ion X có cơng thức As2Cl4F6 a/ Xác định đồng phân có X b/ Xác định đồng phân bền ? đồng phân bền ? Giải thích ? Câu 14 Đi lưu huỳnh florua khí khơng màu tồn dạng đồng phân (-SF)2 S(S)F2 1/ Xác định cấu trúc dạng đồng phân Cho biết trạng thái lai hóa lưu huỳnh đồng phân 2/ So sánh độ bền dạng đồng phân Giải thích? 3/ So sánh nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy đồng phân Giải thích? 3/ Khi đun nóng nhiệt độ >1800C, S2F2 phân hủy thành SF4 S a/ Viết phương trình phản ứng xảy b/ Dựa vào mơ hình VSEPR thuyết VB, xác định cấu trúc khơng gian SF4 Trên sở cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử lưu huỳnh phân tử c/ So sánh độ dài liên kết lưu huỳnh flo phân tử Giải thích? 4/ Khi cho SF4 tác dụng với BF3 với CsF, người ta thu hợp chất ion A B theo sơ đồ sau : SF4(l) + BF3  [SF3][BF4] (1) (A) SF4(l) + CsF  Cs[SF5] (2) (B) SF4 + Cl2 + CsF  Cs[SClF5] (3) (E) Xác định cấu trúc ion phân tử A anion tron phân tử B, E Trong phân tử, lưu huỳnh trạng thái lai hóa gì? 5/ Tiến hành điện phân SF4 HF lỏng người ta thu khí H2 SF6 Viết phương trình phản ứng xảy điện cực phản ứng chung bình điện phân 6/ Xác định cấu trúc không gian SF6 Trạng thái lai hóa lưu huỳnh hợp chất HOAHOC.ORG © NGƠ XN QUỲNH  09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org ... www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Câu 10 Hãy giải thích liên kết hóa học phân tử sau theo thuyết lai hóa, dùng mơ hình VSEPR a/ NH3; b/ H2O; c/ CH4;... www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP HẢI DƯƠNG Câu 18 Hãy cho biết dạng hình học trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm phân tử H2O H2S... www.hoahoc.org -  admin@hoahoc.org TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011 Câu 15: a Hãy cho biết cấu trúc hình học , kiểu lai hóa phân tủ : SF6 , XeF2 , OF2 b Dựa vào cấu hình electron