TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN CHỌN LỌC-ĐẦY ĐỦ-CHẤT LƯỢNG http://HOAHOC.edu.vn ─ http://LUUHUYNHVANLONG.com “Học Hóa đam mê” Thầy LƯU HUỲNH VẠN LONG (Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương) TUYỂN CHỌN VÀ GIỚI THIỆU SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐẠT GIẢI CÁC CẤP MƠN HĨA HỌC 10 KHƠNG tức giận muốn biết KHƠNG gợi mở cho KHƠNG bực KHƠNG hiểu rõ KHƠNG bày vẽ cho Khổng Tử BM 01-Bia SKKN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI TRƯỜNG THPT NGƠ QUYỀN Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CẤU TẠO NGUN TỬ VÀ LIÊN KẾT HĨA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH THPT Người thực hiện: VÕ THỊ MAI HỒNG Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục - Phương pháp dạy học mơn: HĨA HỌC (Ghi rõ tên mơn) - Lĩnh vực khác: (Ghi rõ tên lĩnh vực) Có đính kèm: Các sản phẩm khơng thề in SKKN Mơ hình Phần mềm Phim ảnh Hiện vật khác BM02-LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THƠNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: Võ Thị Mai Hồng Ngày tháng năm sinh: 3/11/1981 Nam, nữ: Nữ Địa chỉ: 147/9A Hưng Đạo Vương- Phường Trung Dũng- Biên Hòa Điện thoại: (CQ)/ 061 3940675 (NR); ĐTDĐ:0919 709 713 Fax: E-mail: CanhBuom2@yahoo.com.vn Chức vụ: Giáo viên Đơn vị cơng tác: Trường THPT Ngơ Quyền II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chun mơn, nghiệp vụ) cao nhất:Thạc sĩ - Năm nhận bằng: 2009 - Chun ngành đào tạo: Hóa Hữu Cơ III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chun mơn có kinh nghiệm:giảng dạy mơn hố Số năm có kinh nghiệm:4 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: 1.Hướng dẫn học viên ơn tập phần hóa hữu đề thi tốt nghiệp năm 2010-2011 BM03-TMSKKN Tên SKKN : HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CẤU TẠO NGUN TỬ VÀ LIÊN KẾT HĨA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH THPT LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Theo xu hướng gần đây, ngành giáo dục nước ta có sách giảm tải cho chương trình học phổ thơng nhiều mơn nói chung mơn hóa nói riêng Vì vậy, kiến thức học sinh khơng chun sâu khơng có tính mạch lạc, đặc biệt học sinh u thích hóa Trong phần hóa phổ thơng chương trình hóa 10 chương ngun tử liên kết hóa học phần kiến thức tảng quan trọng cấu tạo chất Tuy nhiên phân sách giáo khoa trình bày kiến thức cho học sinh khơng chun sâu Và học sinh giỏi chưa đầy đủ kiến thức hai chương nà, để đáp ứng nhu cầu cho học sinh 10, hay học sinh giỏi kỳ thi lớn, tơi soạn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “ Hệ thống lý thuyết tập cấu tạo ngun tử liên kết hóa học chương trình THPT” để giúp phần vào kho kiến thức học sinh tư liệu cho giáo viên giảng dạy Trong q trình biên soạn khơng tránh khỏi sai sót, mong đọc giả góp ý để phần đề tài tốt Xin chân thành cảm ơn I.TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận Trong phần đề tài tơi đề cặp đến cấu tạo ngun tử liên kết hóa học, kiến thức hai phần có nhiều sách chương trình đại học sau đại học học sinh tìm đọc, nhiên sách hay tư liệu q chun sâu khơng thích hợp với học sinh phổ thơng lĩnh hội (như Hóa đại cương N.L.Glinka hay Hóa lượng tử - Lê Khắc Tích, …) Nội dung phần đề tài tơi hệ thống lý thuyết tập cấu tạo ngun tử liên kết hóa học theo phần bám sát với tư học sinh phổ thơng nội dung gồm phần sau: Phần Cấu tạo ngun tử 1.1 Thành phần ngun tử 1.2 Lớp phân lớp 1.3 Obitan ngun tử 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Hình dạng obitan 1.4 Ký hiệu ngun tử 1.5 Cấu hình electron 1.5.1 Khái niệm 1.5.2 Những sở để viết cấu hình electron 1.5.2.1 Ngun lý vững bền hay ngun lý lượng cực tiểu 1.5.2.2 Quy tắc Klechkovxki 1.5.2.3 Ngun lí Pauli 1.5.2.4 Qui tắc Hund 1.6 Bộ bốn số lượng tử 1.6.1 Số lượng tử 1.6.2 Số lượng tử xung lượng 1.6.3 Số lượng tử từ 1.6.4 Số lượng tử spin 1.6.5 Các qui luật chi phối kết hợp số lượng tử từ 1.7 Bài tập Phần Tổng lượng ngun tử 2.1 Tổng lượng electron ngun tử 2.2 Năng lượng ion hóa 2.3 Bài tập Phần Cấu trúc phân tử 3.1 Liên kết hóa học 3.1.1 Liên kết ion 3.1.2 Liên kết cộng hóa trị 3.1.2.1 Thuyết lại hóa VB 3.1.2.2 Lai hóa obitan 3.1.2.2.1 Điều kiện xảy lai hóa 3.1.2.2.2 Các dạng lai hóa 3.1.2.2.2.1 Lai hóa sp 3.1.2.2.2.2 Lai hóa sp2 3.1.2.2.2.3 Lai hóa sp3 3.1.2.2.2.4 Lai hóa sp3d 3.1.2.2.2.5 Lai hóa sp3d2 3.1.2.3 Thuyết lai hóa Mo 3.1.2.4 Thuyết Lewis 3.1.2.5 Thuyết VSEPR 3.1.2.6 Monent lưỡng cực 3.1.2.7 Liên kết phối trí 3.1.2.8 Liên kết kim loại 3.2 Tinh thể ngun tử phân tử 3.2.1 Tinh thể ngun tử 3.2.2 Tinh thể phân tử 3.3 Liên kết hidro 3.4 Bài tập Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài Phần CẤU TẠO NGUN TỬ 1.1 Thành phần ngun tử Ngun tử gồm hạt nhân mang điện tích dương nằm tâm ngun tử, có kích thước nhỏ so với kích thước ngun tử Các electron chuyển động tạo lớp vỏ ngun tử Hạt nhân gồm hạt proton nơtron Như ngun tử cấu tạo hạt là: electron nơtron - Đặc điểm điện tích khối lượng hạt proton, electron, nơtron: Hạt nơtron khơng mang điện tích, hạt electron mang điện tích âm (-1), hạt proton mang điện tíchdương (+1).K h ố i l ợ n g c hạ t p ro t o n v n t ro n xấ p x ỉ n h a u v g ầ n b ằ n g u (đ v C ), k h ố i l ượ n g c ủ a h t electron khơng đáng kể so với hạt p, n Như vậy, khối lượng ngun tử tập trung phần lớn hạt nhân ngun tử, khối lượng hạt electron khơng đáng kể (hạt nhân hạt có khối lượngriêng lớn) 1.2 Lớp phân lớp Tong ngun tử, electron xếp thành lớp Các electron lớp có lượng gần Những electron lớp bên liên kết với hạt nhận bền chặt lớp bên ngồi Do lượng electron lớp thấp lớp ngồi Vì lượng electron chủ yếu phụ thuộc vào số thứ tự lớp - Thứ tự lớp electron đượcghi số ngun tử n = 1, 2, 3, … ứng với tên lớp K, L, M, … Q - Mỗi lớp electron phân chia thành lớp, ký hiệu chữ viết thường: s, p, d, f Các electron phân lớp có lượng Số phân lớp lớp số thứ tự lớp (lớp thứ n có n phân lớp) Tuy nhiên, tựhc tế với 110 nguntố có electron điền vào phân lớp s, p, d, f Các electron thuộc phân lớp s gọi electron s, phân lớp p gọi electron p,… 1.3 Obitan ngun tử 1.3.1 Khái niệm: Obitan ngun tử khu vực khơng gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron khỏng 90% 1.3.2 Hình dạng obitan Số obitan phân lớp: phân lớp s có AO, phân lớp p có AO, phân lớp d có 5AO, phân lớp f có AO Hình dạng Obitan: 1.4 Ký hiệu ngun tử Để biết cấu tử chính, bền, có ngun tử, nguời ta dùng ký hiệu sau để biểu thị ngun tử: X: Ký hiệu ngun tử ngun tố hóa học (nhưNa, H, Fe, Cl) Z: số thứ tự ngun tử (atomic number), bậc số ngun tử, sốhiệu ngun tử, số điện tích hạt nhân Có Z proton nhân ngun tử Có Z điện tử ngồi nhân (nếu khơng ion) Ngun tố X thứ Z bảng phân loại tuần hồn A: Số khối (Số khối lượng, mass number), có A proton neutron nhân ngun tử Có (A - Z) neutron nhân Do người ta xếp ngun tố hóa học theo thứ tự tăng dần Z, Z gọi số thứ tự ngun tử hay bậc số ngun tử Các ngun tửcủa ngun tố có số thứ tự ngun tử Z, vào Z ta biết ngun tửcủa ngun tố nào, nên Z gọi số hiệu (số nhãn hiệu, đặc hiệu) Điện tích proton điện tích nhỏ biết nay, nên Z gọi điện tích hạt nhân 1.5 Cấu hình electron 1.5.1 Khái niệm Cấu hình electron ngun tử nói chung sơ đồ biểu thị phân bố electron theo số lượng tử số lượng tử phụ (n l) hay theo lớp phân lớp electron Một số cấu hình electron tiêu biểu sau: O: 1s2 2s2 2p4 hay [He] 2s2 2p4 Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 hay [Ne] 3s1 Sự xếp electron vào ngun tử vấn đề quan trọng xét ngun tử có nhiều electron Kết xếp biểu diễn cách khái qt cấu hình electron sở để viết cấu hình electron ngun tử nhiều electron 1.5.2 Những sở để viết cấu hình electron 1.5.2.1 Ngun lý vững bền hay ngun lý lượng cực tiểu Trạng thái hệ lượng tửcó lượng thấp hay cực tiểu trạng thái bản, trạng thái bền vững hệ Ngun lý thểhiện quy luật giới tự nhiên ln ln có xu hướng đạt tới bền vững Sự xếp electron vào AO ngun tửcũng khơng nằm ngồi qui luật Theo đó, ngun tử, electron chiếm mức lượng thấp trước, tiếp đến mức lượng cao Trạng thái hệ có lượng thấp trạng thái cơbản 1.5.2.2 Quy tắc Klechkovxki Việc xuất tương tác electron ngun tử nhiều electron tương tác hạt nhân electron làm cho lượng obitan ngun tửkiểu hidro khơng ngun tử hidro Một qui tắc kinh nghiệm đơn giản mơ tả thay đổi qui tắc Klechkovxki Nội dung qui tắc sau: Năng lượng phân mức εn,l tăng dần theo tăng tổng trịsố(n + l), hai phân mức có trị tổng (n + l) εn,l tăng theo tăng n Với n số lượng tử chính, l số lượng tử phụ, diễn đạt nội dung quy tắc sơ đồ sau: Biểu diễn qui tắc Klechkovxki 1.5.2.3 Ngun lí Pauli Trong ngun tử khơng thể tồn hai electron có giá trị bốn số lượng tử n, l, m ms Trong ngun tử, AO chỉcó thể bị chiếm tối đa electron” Ví dụ 1, lớp K: n = l = m = ms= +1/2 ms= -1/2 Vậy ởl ớp K có nhiều electron: + electron thứnhất có giá trịn = 1, l = 0, m = ms= +1/2 + ectron thứhai có giá trịn = 1, l = 0, m = ms= -1/2 Nếu giả thiết lớp K có thêm electron thứ có giá trị bốn số lượng tử trùng với hai electron có, mâu thuẫn với ngun lý pauli Dựa vào ngun lý pauli tính số electron tối đa obitan ngun tử, phân lớp lớp electron, cụ thể: - Mỗi AO chứa tối đa hai electron có spin khác - Số electron tối đa có thểcó phân lớp: phụ thuộc vào số lượng tử obitan l xác định cơng thức 2(2l + 1) - Số electron nhiều ởcác lớp: phụ thuộc vào số lượng tử n xác định cơng thức 2n2 (đúng n ≤4) [Lớp thứn có n2 AO nên mối lớp có tối đa 2n2 electron] Ví dụ 2: Tính số electron nhiều phân lớp np, n có giá trị bất kỳ, chẳng hạn n = 2, p ứng với l = Từ ta có: n = l = m = -1 ms=+1/2 ms= -1/2 ứng với AO 2py có nhiều electron Vậy phân lớp p có nhiều electron Bằng cách tương tự ta tính sốelectron tối đa phân lớp d = 10, f = 14 Ví dụ 3: Khi n = 2, số electron tối đa là: 2.22= (e) 1.5.2.4 Qui tắc Hund Qui tắc Hund 1(qui tắc tổng spin cực đại) Trong ngun tử dạng trạng thái bản, electron thuộc phân lớp phân bố vào lượng tửsao cho tổng spin S chúng cực đại (tổng sốelectron độc thân cực đại) Ví dụ: Ngun tửN (z = 7) có cấu hình: 1s2 2s2 2p3 Qui tắc Hund 61 Bài 8: So sánh độ lớn góc liên kết phân tử PX3 (X: F, Cl, Br, I) Giải thích? Giải Độ lớn góc liên kết XPX phân tử PX3 biến đổi sau: PF3 > PCl3 > PBr3 > PI3 Giải thích: bán kính ngun tử tăng dần từ F → I đồng thời độ âm điện giảm dần nên tương tác đẩy ngun tử halogen phân tử PX3 giảm dần từ PF3 → PI3 Nên PF3 có góc liên kết lớn nhất, PI3 có liên kết bé Số đo góc: PF3 PCl3 PBr3 PI3 1040 1020 1000 960 Bài 9: 1.Bằng thuyết lai hoá giải thích tạo thành iôn phức Cu(NH3)42+ tạo thành phức chất trung hoà Fe(CO)5 Giải thích ngắn gọn ý sau: a NF3 tính bazơ NH3 b SnCl2 chất rắn, SnCl4 chất lỏng sôi 114,10C c NO2 có khả nhò hợp dễ dàng ClO2 khả d Cho hỗn hợp KIO3 KI vào dung dòch AlCl3 thấy xuất kết tủa keo trắng Giải 10 Cu (z = 29) [Ar] 3d 4s Cu – 2e Cu2+ [Ar] 3d9 4s0 4p0 Cu2+ dùng obitan s obitan p trống để tổ hợp tạo thành obitan lai hóa sp3 Mỗi obitan lai hóa sp3 liên kết với cặp điện tử tự NH3 để tạo thành phân tử Cu(NH3)42+ Fe (z = 26) [Ar] 3d6 4s2 4p0 62 Fe* [Ar] 3d8 4s0 4p0 Fe* dùng obitan d, obitan s obitan p trống để tạo thành obitan lai hóa dsp3 Mỗi obitan lai hóa dsp3 liên kết với phân tử CO tạo thành Fe(CO)5 a Do F có độ âm điện lớn H nên làm giảm mật độ e nguyên tử N trung tâm Do NF3 khó nhận thêm proton H+ so với NH3 hay NF3 tính bazơ NH3 b SnCl2 chất rắn phân tử có liên kết ion SnCl4 chất lỏng phân tử có liên kết cộng hóa trò c NO2 nhò hợp nhờ có cặp e độc thân nằm N ClO2 e độc thân làm giải tỏa toàn phân tử d Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ (1) + IO3 + 5I + 6H 3I2 + 3H2O (2) (2) làm dòch chuyển (1) theo chiều thuận nên có kết tủa keo trắng tạo Bài 10: ¸p dơng thut lai ho¸ gi¶i thÝch kÕt qu¶ cđa thùc nghiƯm x¸c ®Þnh ®ỵc BeH2, CO2 ®Ịu lµ ph©n tư th¼ng Giải Ph©n tư th¼ng cã nguyªn tư ®ỵc gi¶i thÝch vỊ h×nh d¹ng: Nguyªn tư trung t©m cã lai ho¸ sp (lµ lai ho¸ th¼ng) BeH2 : CÊu h×nh e cđa nguyªn tư : H 1s1 ; Be: 1s22s2 VËy Be lµ nguyªn tư trung t©m cã lai ho¸ sp: lai ho¸ sp obitan lai ho¸ sp cïng trªn trơc Z, mçi obitan ®ã xen phđ víi obitan 1s cđa H t¹o liªn kÕt (h×nh 1) VËy BeH2 HBeH (2 obitan p nguyªn chÊt cđa Be kh«ng tham gia liªn kÕt) CO2: CÊu h×nh e: C 1s22s22p2 ; O 1s22s22p4 VËy C lµ nguyªn tư trung t©m cã lai hãa sp: Lai ho¸ p nguyªn chÊt sp + obitan lai ho¸ sp cđa C xen phđ víi obitan pz cđa O t¹o liªn kÕt 63 + obitan p nguyªn chÊt cđa C xen phđ víi obitan nguyªn chÊt t¬ng øng cđa oxi t¹o liªn kÕt (xx ; y y) nªn liªn kÕt nµy ë mỈt ph¼ng vu«ng gãc víi vµ ®Ịu chøa liªn kÕt VËy CO2: O= C = O Ghi chó: Yªu cÇu ph¶i tr×nh bµy râ nh trªn vỊ c¸c liªn kÕt , CO2 (chó ý: ph¶i nãi râ cã sù t¬ng øng obitan gi÷a C víi O: xx; y y) Bài 11: Viết cơng thức lewis xác định dạng hình học phân tử ion sau: BCl3, CO2, NO2-, NO2, IF3 Tại ion bo triclorua tồn dạng monome (BCl3) nhơm triclorua lại tồn dạng đime (Al2Cl6)? Giải Cơng thức lewis: BCl3: CO2: NO2+: NO2: IF3: b Dạng hình học: - BCl3: Xung quanh ngun tử B có cặp electron tạo liên kết đơn nên B lai hóa sp2, ngun tử Cl liên kết với B qua obitan này, phân tử có dạng tam giác - CO2: Xung quanh C có cặp electron tạo liên kết đơn nên C lai hóa sp, ngun tử O liên kết với C qua obitan này, phân tử có dạng đường thẳng - NO2+: Ion giống CO2, có cặp electron tạo liên kết đơn , ion có dạng đường thẳng - NO2: Xung quanh N có liên kết đơn, liên kết đơi electron độc thân nên N có lai hóa sp2, hai ngun tử O liên kết với obitan lai hóa nên phân tử có dạng chữ V (hay gấp khúc) Góc NON < 1200 có đẩy electron độc thân - IF3: Xung quanh I có cặp electron nên I lai hóa sp3d, tạo thành obitan lai hóa hướng tới đỉnh hình lưỡng chóp ngũ giác, hai obitan nằm dọc trục thẳng 64 đứng liên kết với hai ngun tử F, ngun tử F thú ba liên kết với obitan mặt phẳng xích đạo phân tử có dạng hình chữ T Nếu kể đẩy cặp electron khơng liên kết, phân tử có dạng chữ T cụp c - BCl3: B có electron hóa trị, tạo liên kết vối ngun tử Cl, ngun tử B có electron độc thân, phân tử khơng bền Để có bát tử, ngun tử B sử dụng obitan p khơng lai hóa để tạo liên kết pi với ngun tử Cl Kết tạo thành phân tử BCl3 có dạng tam giác - AlCl3: Al thiếu electron B, nhơm khơng đủ khả tạo thành liên kết pi kiểu p-p B Để đủ bát tử, obitan lai hóa sp3 ngun tử Al nhận cặp electron khơng liên kết từ ngun tử Cl phân tử AlCl3 bên cạnh, phân tử lại nên kết tạo thành đime Bài 12: Giải thích lực electron F lại nhỏ Cl (328KJ/mol so với 349KJ/mol) độ âm điện F lớn Dựa vào quan điểm lý thuyết obitan phân tử giải thích oxi khơng phải nito lại cần thiết cho sống Độ ion liên kết Li-F 87%, độ dài liên kết Li-F 0,152 nm Hãy tính momen lưỡng cực (tính Debye) phân tử LIF Giải Việc nhận thêm 1e để tạo ion X buộc phải thắng lực đẩy tĩnh điện electron với - Việc khó F, e vốn chịu lực hút mạnh hạt nhân nên di chuyển khoảng thơi gian tương đối nhỏ, nhận thêm e s4 tao lực đẩy mạnh làm giảm độ bền - Trong điều lại khơng q nghiêm trọng với Cl vùng chuyển động electron phân lớp 3p tương đối rộng n6n lưc đẩy electron thứ với 7e lại nhỏ so với F Ái lực electron F nhỏ Cl độ âm điện lớn O2 : σs2σs*2σz2πx2= πy2πx*1= πy*1 N2 : σs2σs*2πx2= πy2σz2 N2 có độ bội liên kết với việc khơng tồn electron độc thân làm cho khó có khả liên kết với phân tử khác O2 có 2e độc thân nằm MO π* có mức lượng cao làm cho có khả liên kết với số phân tử sinh học nhân sắt hemoglobin Bên cạnh oxi tương đối bền điều kiện thường độ bội liên k61t 0,87 = tn / gt.100.%ion = tn / 1,602.10-19 0,152 10-19 tn = 2,1.10-29 C.m = 2,1.10-29/1.33 10-30 = 6,3 D Bài 13:Hãy chứng minh phần thể tích bị chiếm đơn vị cấu trúc (các ngun 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 65 Giải Phần thể tích bị chiếm ngun tử mạng tinh thể phần thể tích mà ngun tử chiếm tế bào đơn vị (ơ mạng sở) - Đối với mạng đơn giản: + Số ngun tử tế bào: n = x 1/8 = + Gọi r bán kính ngun tử kim loại, thể tích V1 ngun tử kim loại là: V1 = 4/3 x r3 (1) + Gọi a cạnh tế bào, thể tích tế bào là: V2 = a3 (2) Trong tế bào mạng đơn giản, tương quan r a thể hình sau: r a hay a = 2r (3) Thay (3) vào (2) ta có: V2 = a3 = 8r3 (4) Phần thể tích bị chiếm ngun tử tế bào là: V1/V2 = 4/3 r3 : 8r3 = /6 = 0,5236 - Đối với mạng tâm khối: + Số ngun tử tế bào: n = x 1/8 + = Do V1 = 2x(4/3) r3 + Trong tế bào mạng tâm khối quan hệ r a thể hình sau: Do đó: d = a = 4r Suy a = 4r/ Thể tích tế bào: V2 = a3 = 64r3/ 3 Do phần thể tích bị chiếm ngun tử tế bào là: V1 : V2 = 8/3 r3 : 64r3/3 = 0,68 - Đối với mạng tâm diện: + Số ngun tử tế bào: n = x 1/8 + x 1/2 = Do thể tích ngun tử tế bào là: V1 = x 4/3 r3 66 + Trong tế bào mạng tâm diện quan hệ bán kính ngun tử r cạnh a tế bào biểu diễn hình sau: d a Từ dó ta có: d = a = 4r, a = 4r/ Thể tích tế bào: V2 = a3 = 64r3/2 Phần thể tích bị ngun tử chiếm tế bào là: V1/V2 = 16/3 r3: 64r3/ 2 = 0,74 Như tỉ lệ phần thể tích bị chiếm ngun tử tế bào mạng đơn giản, tâm khối tâm diện tỉ lệ với 0,52 : 0,68 : 0,74 = : 1,31 : 1,42 Bài 14: Sắt dạng (Fe) kết tinh mạng lập phương tâm khối, ngun tử có bán kính r = 1,24 Å Hãy tính: a) Số ngun tử tế bào sơ đẳng b) Cạnh a tế bào sơ đẳng c) Tỉ khối Fe theo g/cm3 d) Khoảng cách ngắn hai ngun tử Fe Giải a) Mạng tế bào sở Fe (hình vẽ) B A B A E E a C D C a D Theo hình vẽ, số ngun tử Fe Ở tám đỉnh lập phương = =1 Ở tâm lập phương = Vậy tổng số ngun tử Cu chứa tế bào sơ đảng = + = (ngun tử) b) Từ hình vẽ, ta có: AD2 = a2 + a2= 2a2 xét mặt ABCD: AC2 = a2 + AD2 = 3a2 mặt khác, ta thấy AC = 4r = a 67 nên a = 4r 1, 24 = = 2,85 Å 3 c) Khoảng cách ngắn ngun tử đoạn AE: AE = AC a 2,85 = = 2,468 Å 2 d) + mol Fe = 56 gam + Thể tích tế bào sở = a3 chứa ngun tử Fe + mol Fe có NA = 6,02 1023 ngun tử m V Khối lượng riêng d = 56 = 7,95 g/cm3 8 6,02 10 (2,85 10 ) 55,85 Thể tích mol Fe = = 7,097 cm3 7,87 =2 23 mol Fe chứa NA = 6,02 1023 ngun tử Fe Theo độ đặc khít, thể tích ngun tử Fe = 7,097 0,68 6,02 1023 = 0,8 1023 cm3 Từ V = r 3 Bán kính ngun tử Fe = r = r= 3 3V 4 0,8 1023 = 1,24 108 cm 3,14 Bài 15: 1.Tinh thể đồng kim loại có cấu trúc lập phương tâm diện a) Hãy vẽ cấu trúc mạng tế bào sở cho biết số ngun tử Cu chứa tế bào sơ đẳng b) Tính cạnh lập phương a(Å) mạng tinh thể, biết ngun tử Cu có bán kính 1,28 Å c) Xác định khoảng cách gần hai ngun tử Cu mạng d) Tính khối lượng riêng Cu theo g/cm3 2.Tính bán kính ngun tử gần Ca 200C, biết nhiệt độ khối lượng riêng Ca 1,55 g/cm3 Giả thiết tinh thể ngun tử Ca có hình cầu, có độ đặc khít 74% Giải a) Mạng tế bào sở Cu (hình vẽ) B A a D E C A B 68E C D Theo hình vẽ, số ngun tử Cu Ở tám đỉnh lập phương = Ở mặt lập phương = =1 =3 Vậy tổng số ngun tử Cu chứa tế bào sơ đảng = + = (ngun tử) b) Xét mặt lập phương ABCD ta có: AC = a = rCu a= rCu 1,28A 3,63 Å 2 c) Khoảng cách ngắn ngun tử đoạn AE: AE = AC a = 2,55 Å 2 d) + mol Cu = 64 gam + Thể tích tế bào sở = a3 chứa ngun tử Cu + mol Cu có NA = 6,02 1023 ngun tử Khối lượng riêng d = 64 m =4 23 V 6,02 10 (3,63 10 8 )3 = 8,88 g/cm3 2. Thể tích mol Ca = 40,08 = 25,858 cm3, 1,55 mol Ca chứa NA = 6,02 1023 ngun tử Ca Theo độ đặc khít, thể tích ngun tử Fe = 25,858 0,74 6,02 1023 = 3,18 1023 cm3 Từ V = r 3 Bán kính ngun tử Ca = r = 3V = 4 3 3,18 1023 3,14 = 1,965 108 cm Bài 16: Phân tử CuCl kết tinh dạng lập phương mặt tâm a/ Hãy biểu diễn mạng sở tinh thể b/ Tính số ion Cu+ Cl- suy số phân tử CuCl chứa mạng sở c/ Xác định bán kính ion Cu+ Cho dCuCl = 4,316 g/cm3; r Cl-= 1,84Ao; Cu = 63,5; Cl = 35,5 Biết N= 6,023.1023 Giải: a/ 69 ClCu+ b/ Vì lập phương mặt tâm nên Cl- đỉnh: ion Cl- ion Cl mặt: ion Cl2 Cu+ 12 cạnh : 12 ion Cu+ ion Cu + t âm : 1x1=1 ion Cu+ Vậy số phân tử mạng sở 4Cu+ + 4Cl- = 4CuCl c/ d N M CuCl với V=a3 ( N: số phân tử, a cạnh hình lập phương) N A V N.M CuCl 4, (63,5 35,5) a3 158,965.10 24 cm d.N A 4,136.6,023.10 23 a 5,4171A o Mặt khác theo hình vẽ ta có a= 2r+ + 2r r a 2r 5, 4171 2.1,84 0,86855 A o 2 Bài 17: 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 2.Áp dụng thuyết obitan phân tử (thuyết MO), hiệu ứng (ảnh hưởng) q trình ion hóa sau tới độ bền liên kết phân tử tương ứng: a) O2 → O 2 ; b) N2 → N 2 ; c) NO → NO+ + e a) Người ta tổng hợp [NiSe4]2- , [ZnSe4]2- xác định phức chất Ni có hình vng phẳng, Zn có hình tứ diện Hãy đưa cấu tạo hợp lí cho trường hợp giải thích quan điểm 70 b) Phức chất [PtCl2(NH3)2] xác định đồng phân trans- Nó phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu X) Phức chất X khơng phản ứng với etylenđiamin (en) tỉ lệ mol phức chất X : en = : Hãy giải thích kiện vẽ (viết) cấu tạo phức chất X Giải 1.CÊu t¹o kh«ng gian cđa c¸c ph©n tư ®ỵc biĨu diƠn nh sau: H H H Si Br Br C Br Br Br C Br H3C CH3 CH3 SiHBr3 (1) CHBr3 (2) CH(CH3)3 (3) - Gãc liªn kÕt ®ỵc t¹o thµnh bëi trơc cđa ®¸m m©y electron cđa obitan t¹o thµnh liªn kÕt Sù ph©n bè mËt ®é electron cđa c¸c ®¸m m©y nµy phơ thc vµo ®é ©m ®iƯn cđa nguyªn tư trung t©m A vµ phèi tư X ë c¶ hỵp chÊt nguyªn tư trung t©m A ®Ịu cã lai ho¸ sp3 v× líp vá ho¸ trÞ cã cỈp electron Sù kh¸c vỊ trÞ sè cđa c¸c gãc chØ phơ thc vµo ®é ©m ®iƯn t¬ng ®èi gi÷a c¸c nguyªn tư liªn kÕt - Khi so s¸nh gãc Br – A – Br ë (1) vµ (2), liªn kÕt Si-Br ph©n cùc h¬n liªn kÕt C-Br nªn gãc Br – C – Br cã trÞ sè lín h¬n gãc Br – Si – Br - Khi so s¸nh gãc Br – C – Br vµ H3C – C – CH3 ë (2) vµ (3), liªn kÕt C – Br ph©n cùc h¬n liªn kÕt C – CH3 nªn gãc ë (3) lín h¬n ë (2) - Tõ hai so s¸nh trªn thÊy r»ng trÞ sè c¸c gãc t¨ng dÇn theo thø tù sau: Gãc ë (1) < Gãc ë (2) < Gãc ë (3) a) §èi víi qu¸ tr×nh O2 → O2+ + e: Từ giản đồ lượng kết điền (sắp xếp) e vào giản đồ đó, ta có cấu hình e O2 [KK] s2 s*2 z2 x4, y x*1 y*1 BËc liªn kÕt n ═ (8 – 4)/2 ═ Trong q trình O2 – e → O 2 , chẳng hạn e từ MO- *y nên cấu hình e O 2 [KK] s2 s*2 z2 x4, y x*1 *0y Từ O 2 có bËc liªn kÕt lµ n = (8-3)/2 = 2,5 BËc liªn kÕt O2+ (2,5) lín h¬n O2 (2) ®ã qu¸ tr×nh ion ho¸ nµy lµm cho liªn kÕt phÇn tư bỊn h¬n b) Ta xet tương tự cho q trình N2 + e → N2- Từ giản đồ lượng kết điền e, ta có cấu hình e N2: [KK] s2 s*2 x4, y z2 ; øng víi bËc liªn kÕt n = (8 – 2)/2 = Khi N2 nhËn thªm electron, cÊu h×nh electron trë thµnh [KK] s2 s*2 x4, y z2 x*1, y với bậc liên kết n = (8 – 3)/2 = 2,5 BËc liªn kÕt gi¶m lµm cho ®é bỊn cđa liªn kÕt gi¶m 71 c) §èi víi qu¸ tr×nh NO → NO + e: B»ng c¸ch lý ln t¬ng tù thÊy r»ng bËc liªn kÕt NO lµ 2,5, cßn NO+ lµ Qu¸ tr×nh ion ho¸ NO thµnh NO+ lµm t¨ng ®é béi cđa liªn kÕt, ®ã lµm cho liªn lÕt bỊn v÷ng h¬n 3.a) Niken có mức oxi hố phổ biến +2; kẽm có mức oxi hố phổ biến +2 Selen có tính chất giống lưu huỳnh có khả tạo thành ion polyselenua Se 22 hay [ -Se —Se-]2- Cấu tạo vng phẳng phức chất [NiSe4]2- cấu hình electron ion Ni2+ cho phép lai hố dsp2 Cấu tạo tứ diện phức chất [ZnSe4]2- cấu hình electron Zn2+ cho phép lai hố sp3 Tổng hợp yếu tố cho phép đưa cấu tạo sau phức chất: + Se Se Se Ni Se Zn Se Se Se Se ion điselenua đóng vai trò phối tử b) [PtCl2(NH3)2] (1) đồng phân trans- đòi hỏi phức chất phải có cấu tạo vng phẳng: Cl │ H3N—Pt—NH3 │ Cl (1) - Phản ứng (1) với Ag2O: Trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → Trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + 2OH- Etylenđiamin phối tử hai mạch ngắn Khi phối trí với ion kim loại chiếm vị trí phối trí cạnh (vị trí cis) Hiện tượng en khơng thể phản ứng với [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ theo phản ứng: [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + en → [PtCl2(NH3)2(H2O)2en]2+ + 2H2O chứng tỏ phân tử H2O nằm vị trí trans Như cơng thức cấu tạo phức chất phải là: H2O Cl NH3 Pt Cl H2O NH3 72 Bài 18:Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t nh©n ph©n tư NCl3 lµ r(N-Cl) = 0,176 nm; r(Cl - Cl) = 0,283 nm X¸c ®Þnh d¹ng h×nh häc bëi c¸c h¹t nh©n nguyªn tư c¸c ph©n tư ®ã X¸c ®Þnh kiĨu lai ho¸ cđa nguyªn tư trung t©m Đáp án: 107,1o Bài 19:§Ĩ x¸c ®Þnh cÊu t¹o cđa ph©n tư ë pha khÝ ngêi ta dïng réng r·i ph¬ng ph¸p quang phỉ Ph¬ng ph¸p quang phỉ cho phÐp x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t nh©n dùa vµo quang phỉ ph©n tư Theo sè liƯu quang phỉ, ngêi ta tÝnh kho¶ng c¸ch ph©n tư BI3: r(B-I) = 0,21 mm; r(I-I) = 0,364mm X¸c ®Þnh d¹ng h×nh häc t¹o nªn bëi c¸c h¹t nh©n nguyªn tư ®ã KiĨu lai ho¸ nµo cđa nguyªn tư trung t©m cho phÐp m« t¶ cÊu t¹o cđa ph©n tư ®ã Bài 20:TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a nguyªn tư cacbon ®Çu m¹ch cđa propan, biÕt ®é dµi liªn kÕt C-C lµ 1,54 A0 Bài 21:TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a nguyªn tư clo ph©n tư C2H2Cl2 biÕt ®é dµi liªn kÕt nh sau: C = C: 1,33 A0; C - Cl : 1,76A0 Bài 22:TÝnh gãc liªn kÕt HCHvµ kho¶ng c¸ch gi÷a nguyªn tư H ph©n tư CH4, biÕt ®é dµi liªn kÕt C-H lµ 1,09 A0, ph©n tư cã cÊu tróc tø diƯn ®Ịu Bài 23:§é dµi lìng cùc cđa ph©n tư photphin lµ 1,125 x 10-2nm TÝnh momnen lìng cùc cđa ph©n tư PH3 b»ng C.m vµ b»ng §¬bai (D) Đáp án: 1,8 x 10-30 C.m; 954 (D); 1D = 3,34.10-3 Cm Bài 24:B»ng thùc nghiƯm ngêi ta ®· x¸c ®Þnh ®ỵc gi¸ trÞ momen lìng cùc cđa ph©n tư H2S lµ 1,09D vµ cđa liªn kÕt S – H lµ 2,61.10–30 C.m H·y x¸c ®Þnh: a) Gãc liªn kÕt HSH b) §é ion cđa liªn kÕt S – H , biÕt r»ng ®é dµi liªn kÕt S – H lµ 1,33 Å Cho D = 3,33 10–30C.m Gi¶ sư cđa cỈp electron kh«ng chia cđa S lµ kh«ng ®¸ng kĨ Bài 25:H·y x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a nguyªn tư iot ®ång ph©n h×nh häc cđa ph©n tư C2H2I2 víi gi¶ thiÕt ®ång ph©n nµy cã cÊu t¹o ph¼ng (Cho ®é dµi liªn kÕt C – I lµ 2,10 Å vµ C = C lµ 1,33 Å ) Bài 26:Ph©n tư F2O cã gãc liªn kÕt b»ng 103,20 H·y x¸c ®Þnh gi¸ trÞ momen lìng cùc cđa liªn kÕt F – O , biÕt cđa ph©n tư F2O lµ 0,67 D (0,54 D) Bài 27:B»ng c¸c ph¬ng ph¸p vËt lý ngêi ta x¸c ®Þnh ®ỵc gãc liªn kÕt ph©n tư fomandehit b»ng 1200 C¸c gi¸ trÞ momen lìng cùc cđa liªn kÕt lÇn lỵt lµ: C H = 0,4 D ; C O = 2,3 D a) Nªu tr¹ng th¸i lai hãa cđa C vµ O 73 b) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ momen lìng cùc (D) cđa ph©n tư fomandehit Bài 28:Nªu cÊu tróc ph©n tư H2O TÝnh gi¸ trÞ momen lìng cùc (D) cđa ph©n tư, nÕu biÕt gãc liªn kÕt = 105 ; O H = 1,52 D Bài 29: ViÕt cÊu t¹o c¸c d¹ng dicloetilen X¸c ®Þnh gi¸ trÞ momen lìng cùc (D) cho mçi d¹ng, nÕu biÕt gãc liªn kÕt = 120 , C H = ; C Cl = 1,6 D Bài 30: X¸c ®Þnh momen lìng cùc (D) Cl vµ NO c¸c dÉn xt thÕ 2 lÇn cđa nh©n benzen sau: 1,2 – dinitrobenzen ( = 6,6 D); 1,3 – diclobenzen ( = 1,5 D); para – nitr«Toluen ( = 4,4 D); nitrobenzen ( = 4,2 D) HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Khi giảng dạy phần đề tài này, học sinh nắm Về kiến thức: - Hệ thống kiến thức cách trật tự, cụ thể - Bám sát theo cấu trúc đề - Kiến thức cấu tạo ngun tử liên kết hóa học nâng lên rõ rệt Về mặt tinh thần: - Học sinh tự tin hơn, mạnh dạn tìm tòi dạng tập chương này, u thích mơn hóa nhiều Kết thực tiễn - Sáng kiến kinh nghiệm giảng day cho học sinh giỏi hai năm vừa qua Kết học sinh giải học sinh giỏi tỉnh hóa năm học vừa qua - Sáng kiến triển khai giáo viên làm tư liệu giảng dạy ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Đề tài tư liệu góp phần vào hành trang kiến thức học sinh đặc biệt học sinh giỏi trường phổ thơng khác, trường chun góp phần vào cơng tác giảng dạy giáo viên Đề tài em học sinh hững ứng tích cực có nhiều đam mê mơn hóa 74 Là người biên soạn tơi ln nghĩ muốn đề tài sống với thời gian nên trao trút, cập nhật thường xun để đề tài khơng sáng kiến kinh nghiệm mà sách kiến thức học viên Bên cạnh đó, đề tài phần nhỏ số kiến ngun tử, mong người đọc đóng góp cho hồn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa Đại cương 1,2-N.L.Glinka-Đại học trung học chun nghiệp, Hà Nộinăm 1988 Tổng tập đề thi olympic – Ban tổ chức kỳ thi - Đại học sư phạm – năm 2011 Sách giáo khoa 10 nâng cao – Bộ Giáo dục Đào tạo- Nhà xuất bàn giáo dục- năm 2008 Hóa đại cương - Võ Hồng Thái – Nhà xuất Giáo dục – 1998 NGƯỜI THỰC HIỆN Võ thị Mai Hồng BM04-NXĐGSKKN SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI Đơn vị THPT Ngơ Quyền CỘNG HỒ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Biên Hòa., ngày tháng năm 2013 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2012-2013 ––––––––––––––––– Tên sáng kiến kinh nghiệm: HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIỎI ƠN PHẦN CẤU TẠO NGUN TỬ Họ tên tác giả: Võ Thị Mai Hồng Chức vụ: Giáo viên Đơn vị: Trường THPT Ngơ Quyền Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào tương ứng, ghi rõ tên mơn lĩnh vực khác) - Quản lý giáo dục - Phương pháp dạy học mơn: hố học - Phương pháp giáo dục - Lĩnh vực khác: Sáng kiến kinh nghiệm triển khai áp dụng: Tại đơn vị Trong Ngành 75 Tính (Đánh dấu X vào đây) - Có giải pháp hồn tồn - Có giải pháp cải tiến, đổi từ giải pháp có Hiệu (Đánh dấu X vào đây) Hồn tồn triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao - - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao Hồn tồn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao - - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu Khả áp dụng (Đánh dấu X vào dòng đây) - Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách: Tốt Khá Đạt - Đưa giải pháp khuyến nghị có khả ứng dụng thực tiễn, dễ thực dễ vào sống: Tốt Khá Đạt - Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng: Tốt Khá Đạt Phiếu đánh dấu X đầy đủ tương ứng, có ký tên xác nhận người có thẩm quyền, đóng dấu đơn vị đóng kèm vào cuối sáng kiến kinh nghiệm XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUN MƠN (Ký tên ghi rõ họ tên) i THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký tên, ghi rõ họ tên đóng dấu) Lưu ý: b Sáng kiến kinh nghiệm soạn thảo máy vi tính in giấy khổ A4; quy định canh lề: Trên 2,0 cm, 1,5 cm, phải 3,0 cm, trái 1,5 cm; Font chữ Việt Nam UNICODE (Times New Roman); size chữ 14pt c Tất biểu mẫu đóng thành tập theo thứ tự: Bìa (BM01-Bia SKKK), Lý lịch khoa học (BM02-LLKHSKKN), Thuyết minh đề tài (BM03-TMSKKN), Phiếu nhận xét, đánh giá đơn vị (BM04-NXĐGSKKN) d Các sản phẩm gửi kèm sáng kiến kinh nghiệm đĩa CD (khơng nhận đĩa mềm), phim ảnh đóng gói 01 phong bì bên ngồi có dán nhãn theo mẫu (BM 01-Bia SKKN), mơ hình gửi kèm sáng kiến kinh nghiệm phải đóng thùng bên ngồi có dán nhãn theo mẫu (BM 01-Bia SKKN) ... 1.Hướng dẫn học viên ơn tập phần hóa hữu đề thi tốt nghiệp năm 2010-2011 BM03-TMSKKN Tên SKKN : HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CẤU TẠO NGUN TỬ VÀ LIÊN KẾT HĨA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH THPT LÝ DO CHỌN... 01-Bia SKKN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI TRƯỜNG THPT NGƠ QUYỀN Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CẤU TẠO NGUN TỬ VÀ LIÊN KẾT HĨA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH THPT. .. ngun tửtương tác Liên kết π Liên kết σbền liên kết π Liên kết πlàm thành mặt phẳng đối xứng với trục liên kết Chú ý: Giữa ngun t liên kết với phân tửbao giờcũng chỉtồn liên kết σ, s liên kết πcó