TIỂU LUẬN BÀI TẬP HOA DAI CUONG

BÀI TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC, LỜI GIẢI CHI TIẾT, BÀI TẬP, ĐỀ THI KẾT THỨC HỌC PHẦN, KIỂM TRA GIỮA KÌ, HỖ TRỢ CHO SINH VIÊN NĂM 1, NĂM 2 MÔN HÓA ĐẠI CƯƠNG..........................................................................................................................................

Chương 2 CÁC MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ TRƯỚC CƠ HỌC LƯỢNG TỬ

Bài 1

PTPƯ:

2H2O dp 2H2 + O2

a Ở cực âm ta thu được 1g H2 => mH = 0,5g

Ở cực dương ta thu được 7,936g O2

7,936 0,5 15,872

O

H H H

m

m M

n

lầnVậy nguyên tử Oxi có khối lượng gấp 15,872 lần khối lượng nguyên tửHidro

b Nếu chọn khối lượng 1 nguyên tử H làm đơn vị thì nguyên tử khối của O là

H

vC

Giải tương tự Bài 4 ta có

Nguyên tử khối của sắt là 55,847

4, 46.10 670,8.10

Năng lượng một photon của bức xạ

6, 625.10 3.10

5,8.103400.10

n

h h c

ε ε λ ν

n

h h c

ε ε λ ν

h h c

ε ε λ ν

h

m mv

6,6256.10

3,9.10 30.10 0,555

h

m mv

6, 6256.10

1, 68.10 1,67.10 2360

h

m mv

−

b n =3 và l = 1 có 3 orbital Số e tối đa là 6e.

c n = 3; l = 1 và ml = -1

n = 3, l = 1 => có 3 orbital

ml = -1 nếu ms = +1/2 có 3e- tối đa

nếu ms = -1/2 có 6e- tối đa

d n = 3; l = 1; me = -1; ms = -1/2 Vì có 3 orbital nên có 6e-

Bài 3

Số e tối đa trong một nguyên tử

a n = 3 và l =1 có 3 orbital Số e- tối đa là 6e-

b n = 3 và l = 2 có 5 orbital Số e- tối đa là 10e-

c n = 3; l = 2 và ml = -1

n = 3, l = 2 => có 5 orbital

ml = -1 nếu ms = +1/2 có 4e- tối đa

nếu ms = -1/2 có 9e- tối đa

d n = 3; l = 1 và ml = -1

n = 3, l = 1 => có 3 orbital

ml = -1 nếu ms = +1/2 có 3e- tối đa

nếu ms = -1/2 có 6e- tối đa

c Ge (Z = 32) 1s22s2sp63s23p63d104s24p2

2s2p: b = 0,35.7 + 2.0,85 = 4,15 Z* = 32 – 4,15 = 27,853s3p: b = 0,35.7 + 18.0,85 + 2.1 = 6,15 Z* = 32 – 21,15 = 10,85

Bài 11

a Đối với nguyên tử He (Z = 2) 1s2

Năng lượng ion hóa thứ nhất:

EHe = 2.ε1s = 2.(-39,304) = -78,608 eVIE1 = -54,4 - (-78,608) = 24,208

Năng lượng ion hóa thứ 2

He++ (Z = 2) 1s0 => EHe++ = 0

2 He He 0 ( 54, 4) 54, 4

IE =E ++ −E + = − − = eV

b Đối với nguyên tử Li (Z = 3) 1s22s1

b = 2.0,85 = 1,7 Z* = 3 – 1,7 = 1,3

2 2

13,6 (1,3) 22,984 1

13,6 (2,7) 99,144 1

13,6

3 122, 4 1

R =C r e− =C r − e− =C r e−

4d có 10e- tối đa

5f có 14e- tối đa

b L có 8e- tối đa

M có 18e- tối đa

O có 32e- tối đa

b Ca2+ có 8e lớp ngoài cùng, có cấu hình như khí trơ

Cr3+ có 11e lớp ngoài cùng, không có cấu hình như khí trơ

Al3+ có 8e lớp ngoài cùng, có cấu hình như khí trơ

Zn2+ có 18e lớp ngoài cùng, không có cấu hình như khí trơ

Sn4+ có 2e lớp ngoài cùng, không có cấu hình như khí trơ

Br- có 8e lớp ngoài cùng, có cấu hình như khí trơ

S2- có 8e lớp ngoài cùng, có cấu hình như khí trơ

Te2- có 8e lớp ngoài cùng, có cấu hình như khí trơ

He chỉ có 2 e lớp ngoài cùng lại xếp vào nhóm VIIIA vì

+ He thuộc vào nhóm khí trơ

+ He có cấu hình 1s2 bền vững

Bài 2

Hidro có 1e lớp ngoài cùng như các kim loại kiềm nhưng không được coi làmột nguyên tố nhóm kim loại kiềm

Vì bảng tuần hoàn được xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân H (Z = 1)nên được xếp vào đầu chu kì và đầu nhóm mặt khác H (1s1) có một e lớp ngoàicùng tương tự như nhóm ki loại kiềm nên được xếp vào nhóm kim loại kiềm

Bài 3

Các nguyên tố thuộc nhóm Cu được xếp vào nhóm IB các nguyên tố thuộc

nhóm Zn được xếp vào nhóm IB vì: Các nguyên tố trong cùng một nhóm có cấu hình e của các lớp hóa trị giống nhau.

Bán kính của ion âm luôn luôn lớn hơn bán kính nguyên tử trung hòa tươngứng

Các ion đồng e trong cùng một chu kì có bán kính giảm khi số hiệu nguyên

tử tăng vì điện tích hạt nhân tăng

Đối với những ion cung điện tích sự biến thiên bán kính ion cũng giống như

sự biến thiên của bán kính nguyên tử

Bài 7

Ái lực electron của một nguyên tố là dương năng lượng tỏa ra (hoặc thu vàonếu nguyên tử có ái lực electron âm )khi một nguyên tử khí tự do của nguyên tố donhận vào 1e để tạo thành 1 ion âm có điện tích -1

Bài 8

Độ âm điện của một nguyên tố là thước đo xu hướng tương đối của mộtnguyên tử hút e về phái nó khi nó lien kết hóa học với một nguyên tử khác

Quy luật biến thiên độ âm điện độ âm điện của các nguyên tố thường xuyên

từ trái sang phải trong một chu kì và giảm từ trên xuống dưới trong một nhóm

Bài 9

IE2 luôn luôn lớn hơn IE1 vì để loại bỏ 1 electron từ một ion tích điện dươngkhó khan hơn từ các nguyên tử trung hòa tương ứng do lực hút của hạt nhân củacác e lớp ngoài của ion tích điện +1 lớn hơn nguyên tử trung hòa

Trong một nhóm năng lượng ion hóa giảm => điện tích hạt nhân tăng.

Bài 12

Thứ tự tăng năng lượng ion hóa thứ nhất của các dãy nguyên tố sau:

a Các kim loại kiềm Li < Na < K < Rb < Cs < Fr

Các nguyên tố trong cùng một chu kì có số lớp e như nhau Số thứ tự của chu

Fe3+ có 5e phân bố 5 orbital của phân lớp d nên không có e- nào nhảy qua cácorbital còn lại

X (Al) n = 3 => thuộc chu kì 3

Có 3e lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm IIIA

b Hợp chất của X với Hidro NH3

Bài 21

Nguyên tố X thuộc chu kì 3 => có 3 lớp e

-Tác dụng Hidro => XH2 =>X có điện tích -2 (có hóa trị 2)

X thiếu 2e để đạt cấu hình bền X tác dụng với hidro để nhận 2e

X có 6e ở lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VIA

Vậy nên X là Lưu huỳnh (S)

Bài 22

M là kim loại

Tạo oxit M2O7; M có hóa trị 7 => thuộc nhóm VIIB

Có 4 lớp e nên thuộc chu kì 4

Vậy M chính là Mn

Chương 4

CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC Bài 1

Điều kiện hình thành lien kết ion do lực hút từ điện giữa các ion mang điệntích ngược dấu liên kết ion hình thành giữa 2 nguyê tử có độ âm điện khác nhaunhiều

Điều kiện hình thành lien kết cộng hóa trị do sự hình thành liên kết giữa 2nguyên tử trong các hợp chất phi ion có độ âm điện khác nhau không nhiều thựchiện bằng một hoặc nhiều cặp e dùng chung giữa 2 nguyên tử và một nguyên tửcòn lại không đóng góp

Na (Z = 11) 1s22s22p63s1 nhiều hơn nguyên tử Ne 1e vì vậy nó sẽ nhường 1e

ở lớp ngoài cùng để trở thành ion Na+ có cấu hình bền vững

=> Na có hóa trị 1

O (Z = 8) 1s22s22p4 thiếu 2e để có cấu hình bền vững giống Ne nên nó sẽtham gia nhận e để trở thành O2- bền vững

=> O có hóa trị 2

+ NH3: Do N có hóa trị 5 có độ âm điện mạnh hơn H nên khó liên kết H, cặp edung chung sẽ hút về phía N, N dư điện tích âm , H dư điện tích dương 2 điện tíchtrái dấu nên hút nhau.

+ CO2: C có hóa trị 4 ,oxi có hóa trị 2 C thiếu 4e để trở thành cấu hình bền vững.Oxi thiếu 2e ở lớp ngoài cùng nên C tham gia lien kết với nhau bằng 2 cặp e dungchung

+ CCl4: Cacbon có hóa trị 4 clo có hóa trị 1 nên C dùng 4e để liên kết 4 nguyên tửclo để có cấu hình bền vững

+ KCl: K (Z = 19) 1s22s22p63s23p64s1 thừa 1e để trở thành cấu hình bền vững của

Ar nên khi phản ứng nó sẽ nhường ra để trở thành ion dương

H H

H

Phân tử N2O5

O O O

O O O

O H

Phân tử H3PO4

2H + P + 4O OO P

O O

H H H

Bài 4

Năm trường hợp mà quy tắc bát tử không nghiệm đúng

- Không giải thích được bản chất của lực liên kết cộng hóa trị, tính địnhhướng của liên kết, hóa trị của nhiều nguyên tố

- Không giải thích được sự tồn tại những phân tử hình thành liên kết khôngphải bằng cặp điện tử dùng chung như H2+, He2+…

- Không nghiệm đúng các nguyên tử Be trong hợp chất (Cl Be Cl)

- Không nghiệm đúng nguyên tử B trong hợp chất (Cl3B)

- Không nghiệm đúng nguyên tử P trong hợp chất (PF5)

Bài 5

Một lưỡng cực điện là phân tử có 2 cực

Momen lưỡng cực là đại lượng được sử dụng để đặc trưng độ phân cực củamột lưỡng cực điện

Chiều của momen lưỡng cực là hướng từ đầu tích điện dương đến đầu tíchđiện âm

Bài 6

Các hợp chất ion ở thể rắn dẫn điện kém nhưng lại có khả năng dẫn điện tốtkhi nóng chảy hoặc hòa tan trong nước, vì khi nóng chảy hay hòa tan trong nước thìcác hạt mang điện lưu động nên hình thành các điện cực

Bài 7

Monoclobenzen có momen lưỡng cực µ= 1,53D

Lai hóa của ion NO2 +

Ion NO2+ có dạng là AB2E0 suy ra nó thuộc dạng lai hóa sp có dạng phân tử

là một đường thẳng

Từ đó suy ra góc liên kết trong ion NO2+ có góc liên kết 1800

Lai hóa của Ion NO2

-Ion NO2- có dạng là AB2E1 suy ra nó thuộc dạng li hóa sp2 có dạng phân tử làhình gấp khúc

Từ đó suy ra góc liên kết trong Ion NO2- có góc liên kết là 1200

Bài 2

a

Số liên kết: σ trong phân tử trên là:11σ

Số liên kết л trong phân tử trên là:1л

O C

H H H

Số liên kết σ trong phân tử trên là:10σ

Số liên kết л trong phân tử trên là:2л

Số liên kết σ trong phân tử trên là:6σ

Số liên kết л trong phân tử trên là:2л

d

C C

H

H

C H

C H

Số liên kết σ trong phân tử trên là:7σ

Số liên kết л trong phân tử trên là:2л

Bài 3

a Lai hóa các orbital nguyên tử là sự tổ hợp tuyến tính các orbital nguyên tử ở lớporbital hóa trị của một nguyên tử để tạo thành các orbital nguyên tử lai hóa có nănglượng như nhau hình dáng như nhau nhưng có sự định hướng khác nhau trongkhông gian số orbital lai hóa bằng số orbital nguyên tử tham gia tổ hợp

b Lai hóa sp là sự tổ hợp tuyến tính một orbital nguyên tử s và một orbital nguyên

tử p ở lớp orbital hóa trị của một nguyên tử để tạo thành hai orbital nguyên tử laihóa có năng lượng như nhau hình dáng như nhau nhưng có sự định hướng ngượcchiều nhau và có 2 trục orbital lai hóa nằm trên một đường thẳng

Ví dụ: BeH2,BeCl2,CO2

Lai hóa sp2 là sự tổ hợp tuyến tính một orbital nguyên tử s và 2 orbitalnguyên tử p ở lớp orbital hóa trị của nguyên tử để tạo thành 3 orbital nguyên tử laihóa có năng lượng như nhau hình dáng như nhau nhưng có sự định hướng về bađỉnh của một tam giác đều và có 3 trục orbital lai hóa cùng nằm trên một mặt phẳngcủa tam giác

Ví dụ: BF3,SO3,SO2

Lai hóa sp3 là sự tổ hợp tuyến tính orbital nguyên tử s và 3 orbital nguyên tử

p ở lớp orbital hóa trị của một nguyên tử để tạo thành 4 orbital nguyên tử lai hóa cónăng lượng như nhau hình dáng như nhau nhưng có sự định hướng về bốn đỉnh của

1 tứ diện đều

c Sự liên quan giữa các dạng lai hóa và cấu tạo hình học của phân tử đều có là tổhợp tuyến tính giữa orbital nguyên tử s và orvital nguyên tử p ở lớp orbital hóa trị

Cấu tạo hình có sự tăng lên về số chiều orbital nguyên tử p ở lớp orbital hóatrị.

Bài 4

Sự hình thành liên kết trong phân tử CH3-CH3

Nguyên tử C có 4e độc thân tam nổi và 3 nguyên tử H có dạng hình cầu 3e độcthân Khi đó các orbital nguyên tử này xen phủ cực đại nhờ đó sự phân bố mật độ e

có tính đối xứng nên nó quay quanh trục 1 liên kết mức độ xen phủ không bị thayđổi nên độ bề liên kết cũng không thay đổi cho nên nó chỉ hình thành liên kết σ

Sự hình thành liên kết trong phân tử CH2═CH2

Nguyên tử C có hình dạng tám nổi và có 4e độc thân và có 2 nguyên tử H sẽ xenphủ với 2 e độc thân hình dạng tám nổi xen phủ cực đại nên nó hình thành 2 liênkết σ và 2e độc thân của nguyên tử C tiếp tục xen phủ nhưng chúng không thể xenphủ cực đại nên chúng sẽ hình thành một liên kết л và có một xen phủ cực đại làliên kết σ

Sự hình thành liên kết trong phân tử CH≡CH

Nguyên tử C có 4e độc thân có hình dạng tám nổi và 2 nguyên tử H có 1eđộc thân có hình dạng cầu và e độc thân của H sẽ xen phủ và 1e độc thân củanguyên tử C là xen phủ cực đại do đó nó hình thành 1 liên kết σ và 3e sẽ xen phủvới 3e độc thân của nguyên tử C tạo thành 1 liên kết σ và 2 liên kết л

Sự hình thành liên kết CO

Nguyên tử có 4e độc thân có hình dạng tám nổi và nguyên tử O cũng có 6eđộc thân có hình dạng tám nổi do đó các e độc thân này sẽ xen phủ với 4 e độc thânxen phủ cực đại còn 2e độc thân không xen phủ cực đại hình thành nên 2 liên kết л

và 1 liên kết σ

Bài 5

Cấu trúc tháp tam giác của phân tử NH3 với góc liên kết 1070 trước khi xenphủ với các orbital hình cầu của nguyên tử H thì nguyên tử N phải trộn lẩn với cácorbital hóa trị 2s 2p của mình để tạo orbital lai hóa sp3 có năng lượng như nhau saukhi trộn lẩn thì nó xen phủ với các đám mây hình cầu của nguyên tử H hơn nữa trên

nguyên tử N có một cặp e tự do Nó sẽ có phần không gian lớn cho nên nó đẩy góc

ˆ

HNH

giảm xuống 1070 và nó có hình dạng là tháp, tam giác

Cấu trúc tam giác phẳng đều của phân tử BF3 với góc liên kết là 1200

Trước khi xen phủ với các đám mây hình tâm nổi của F thì nguyên tử B phảitrộn lẩn 1 orbital của nguyên tử s với 2 orbital của nguyên tử 2p của mình để tạo 3orbital sp2 các năng lượng như nhau Trục orbital cùng nằm trên một mặt phẳng

nhưng cố sự định hướng về 3 đỉnh của một tam giác đều từ đó suy ra

cùng dấu đẩy nhau làm cho góc

ˆ

HSH

dãn ra từ 90-920

Sự hình thành liên kết trong phân tử H2O

Trước khi xen phủ với 2 đám mây hình cầu của nguyên tử H thì nguyên tử Ophải trộn lẫn các orbital hóa trị 2s 2p để tạo 4 orbital lai hóa sp3 có năng lượng nhưnhau sau đó mới trộn lẩn với đám mây hình cầu của nguyên tử H mà trong nguyên

tử O còn 2 cặp e độc thân của oxi chiếm không gian lớn hơn nên nó ép góc liên kết

từ 109028’-104028’

Bài 8

a

A n = 2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2

Ô lượng tử năng lượng cuối cùng có dạng

Suy ra nguyên tố A thuộc chu kì 2 nhóm VIIA ô thứ 9 => nguyên tố F

B n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 1/2

Suy ra ô lượng tử mức năng lượng cuối cùng của nguyên tố B có dạng là

Từ ô lượng tử suy ra nguyên tố B thuộc chu kì 3 nhóm IVA ô thứ 14 suy ranguyên tố B là Silic

C n=2,l=1,ml=0,ms=1/2

Suy ra ô lượng tử mức năng lượng cuối cùng cua nguyên tố C có dạng là

Từ ô lượng tử nguyên tử C thuộc chu kì 2 nhóm IVA ô thứ 6 suy ra đó lànguyên tố Cacbon

b

Phân tử BA4 có dạng SiF4 Có cấu trúc hình học là một tứ diện đều

Phân tử CA4 có dạng là CF4 Có cấu trúc hình học là một tứ diện đều

Bài 9

Nguyên tố A : n = 2, l = 1, ml = -1, ms = 1/2

Ô lượng tử mức năng lượng cuối cùng của nguyên tố A có dạng là

Từ ô lượng tử nguyên tử A thuộc chu kì 2 nhóm VA ô thứ 7 suy ra đó lànguyên tố Nito (N)

Nguyên tố B : n=1,l=0,ml=0,ms=1/2

Ô lượng tử mức năng lượng cuối cùng của nguyên tố B có dạng là

Từ ô lượng tử nguyên tử B thuộc chu kì 1 nhóm IA ô thứ 1 suy ra đó lànguyên tố H

Phân tử AB3 có dạng công thức là NH3

Giải thích sự hình thành liên kết và cấu trúc hình học của hợp chất NH3 trướckhi xen phủ vào các orbital hình cầu của nguyên tử H thì nguyên tử N phải trộn lẫncác orbital hóa trị 2s 2p của mình để tạo thành 4 orbital sp3 cso mức năng lượngnhư nhau và nguyên tử N còn 1 đôi e tháp tam giác và góc (BAB) =1070 đúng vàthực tế phân tử NH3

Bài 10

Phân tử có momen lưỡng cực lớn hơn 0 là:

NH3, SF4, SiHCl3, SF2 vì chúng đều có dạng lai hóa sp3

NH3: là tháp tam giác nên momen lực tổng hợp luôn lớn hơn 0

SF4 là một tứ diện đều nên momen lực tổng hợp luôn lớn hơn 0

SiHCl3 là một tứ diện đều nên momen lực tổng hợp luôn lớn hơn 0

SF2 là hình gấp khúc nên momen lực tổng hợp luôn lớn hơn 0

Bài 11

a Dạng hình học phân tử và ion dưới đây là:

NO2 hình gấp khúc NO2+ hình học phẳng

NO2- hình gấp khúc

Thứ tự các góc liên kết giảm dần là NO2 + >NO2>NO2

-Vì NO2 là dạng phẳng nên góc là 1800 còn đối với NO2 và NO2- do nguyên

tử N ở trong phân tử của NO2- có 2e tự do chứa liên kết cho9 nên nó đẩy góc kiênkết NO mạnh hơn nguyên tử NO ở trong phân tử NO2 có e tự do chứa liên kết do

đó góc liên kết của NO2- nhỏ hơn NO2

Bài 12

Cấu trúc hình học của các phân tử sau:

SO2 dạng hình học gấp khúc SO3 dạng hình học tam giác phẳng đều SO32- dạng hình học tháp tam giác

CO32- dạng hình học tam giác phẳng đều

NO2 dạng hình học gấp khúc

NO2- dạng hình học gấp khúc.

NO3- dạng hình học tam giác phẳng đều

Bài 13

Quan điểm hóa hóa trị theo thuyết VB là: Hóa trị của nguyên tố chính bằng

số e độc thân trong cấu hình e của nó tại thời điểm thm gia liên kết.

Ví dụ: Nguyên tố H có 1 e độc thân có hóa trị 1 nguyên tố Na có 1e độc thân cso

hóa trị 1

Bài 14

Hình học phân tử và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử

PF6- Trạng thái lai hóa sp3 hình lục giác đều

SO42- Trạng thái lai hóa sp3 hình tứ diện đều

PCl3 Trạng thái lai hóa sp3 hình tháp tam giác

NO2 Trạng thái lai hóa sp3 hình gấp khúc

NH4+ Trạng thái lai hóa sp3 hình tháp ngũ giác

NO2+ Trạng thái lai hóa sp3 dạng phẳng

Bài 16

a Nguyên tố X được xác định bằng số lượng tử: n = 2, l = 1,ml = 0, ms = 1/2

Từ ô lượng tử nguyên tử X thuộc chu kì 2 nhóm IVA ô thứ 6 suy ra nguyên