Xây dựng hệ thống bài tập cơ sở lý thuyết hóa vô cơ phần bảng tuần hoàn, chiều hƣớng diễn biến của phản ứng hóa học và axit – bazơ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - - NGUYỄN THỊ NGỌC HÂN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA VƠ CƠ PHẦN BẢNG TUẦN HỒN, CHIỀU HƢỚNG DIỄN BIẾN CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ AXIT – BAZƠ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vô Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Quang HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo - TS Nguyễn Văn Quang - Giảng viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội - ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn ln nhiệt tình, tận tâm bảo tạo điều kiện để đề tài em hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học thầy cô giáo khoa tạo điều kiện cho em nghiên cứu hoàn thiện đề tài Do thời gian có hạn trình độ hạn chế, nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy, giáo, bạn để đề tài em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Hân MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÀI TẬP VÀ HỆ THỐNG BÀI TẬP 1.1 Bài tập hóa học 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Ý nghĩa, tác dụng tập hóa học 1.2 Hệ thống tập hóa học 1.2.1 Ý nghĩa hệ thống tập 1.2.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập hóa học CHƢƠNG II: BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 2.1 Hệ thống sở lý thuyết 2.1.1 Nguyên tắc xếp 2.1.2 Cấu trúc bảng tuần hoàn 2.1.3 Quy luật biến đổi tuần hồn số tính chất 2.2 Hệ thống tập 15 2.2.1 Bài tập có hƣớng dẫn giải 15 2.2.2 Bài tập tự giải 27 CHƢƠNG III: CHIỀU HƢỚNG DIỄN BIẾN CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC 30 3.1 Hệ thống sở lý thuyết 30 3.1.1 Các yếu tố phản ứng quy định chiều hƣớng diến biến phản ứng hóa học 30 3.1.2 Hiệu ứng nhiệt 30 3.1.3 Entropi 32 3.1.4 Năng lƣợng tự Gibbs chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học 32 3.1.5 Cân hóa học 33 3.2 Hệ thống tập 36 3.2.1 Bài tập có hƣớng dẫn giải 36 3.2.2 Bài tập tự giải 48 CHƢƠNG IV: AXIT – BAZƠ 52 4.1 Hệ thống sở lý thuyết 52 4.1.1 Một số thuyết axit – bazơ trƣớc Arenius 52 4.1.2 Thuyết axit – bazơ Arenius (còn gọi thuyết axit – bazơ cổ điển) 52 4.1.3 Thuyết axit – bazơ Bronsted Laury 54 4.1.4 Thuyết hệ dung môi 55 4.1.5 Thuyết axit – bazơ Lewis 57 4.2 Hệ thống tập 58 4.2.1 Bài tập có hƣớng dẫn giải 58 4.2.2 Bài tập tự giải 64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC (Đáp án số tập tự giải) 69 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Xuất phát từ đòi hỏi quy trình đào tạo phải tổ chức cho sinh viên tìm đƣợc cách học thích hợp cho mình, đồng thời trƣờng đại học phải nhanh chóng thích nghi đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tiễn sống, vào năm 1872 Viện Đại học Harvard định thay hệ thống chƣơng trình đào tạo theo niên chế cứng nhắc hệ thống chƣơng trình mềm dẻo cấu thành mơđun mà sinh viên lựa chọn cách rộng rãi Có thể xem kiện điểm mốc khai sinh học chế tín Phƣơng pháp đào tạo theo hệ thống tín hay gọi tắt Hệ thống tín phƣơng thức đào tạo tiên tiến giáo dục nhiều quốc gia giới, đƣợc áp dụng giáo dục phổ thông giáo dục đại học Cùng với xu phát triển giới, phƣơng pháp đào tạo theo hệ thống tín dần đƣợc áp dụng vào nhiều trƣờng đại học Việt Nam, bao gồm trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Phƣơng pháp đào tạo hệ thống tín đòi hỏi sinh viên phải có lực tự học, lực tự tổng hợp tích lũy kiến thức Vì phần lớn mơđun học chế tín đƣợc quy định tƣơng đối nhỏ, cỡ tín chỉ, khơng đủ thời gian để trình bày kiến thức cách đầy đủ, theo trình tự diễn biến liên tục Với đặc thù mơn hóa học phƣơng pháp đào tạo hệ thống tín việc đề xuất hệ thống tập liên quan đến nội dung chƣơng trình hóa vơ bậc đại học với dạng mức độ khác (kèm theo hƣớng dẫn) công việc cần thiết nhằm giúp sinh viên nắm vững kiến thức đƣợc trang bị chƣơng trình hóa học vơ cơ, đồng thời tài liệu giúp cho sinh viên việc tự học rèn luyện để nâng cao tầm nhìn mối quan hệ giữ lý thuyết thực nghiệm Xuất phát từ lí em chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tập sở lý thuyết hóa vơ phần bảng tuần hồn, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học axit – bazơ” Mục đích đề tài Việc thực đề tài nhằm xây dựng hệ thống tập bảng tuần hồn ngun tố hóa học; chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ có tính chọn lọc cho sinh viên, góp phần nâng cao chất lƣợng học tập mơn hóa học vơ trƣờng đại học Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu sở lý luận tập sở lý thuyết hóa học Xây dựng hệ thống tập phần bảng tuần hồn ngun tố hóa học; chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ Đề xuất tập nhằm giúp sinh viên thực trình tự bồi dƣỡng Phƣơng pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu đề tài, sử dụng kết hợp nhiều phƣơng pháp: - Phương pháp đọc sách tài liệu tham khảo: Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài: Sách, báo, nội dung chƣơng trình, đề thi olympic sinh viên hóa học nƣớc quốc tế - Phương pháp thực nghiệm: Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy giảng viên học tập sinh viên nhằm phát vấn đề khó mơn Hóa vơ - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến giảng viên có nhiều kinh nghiệm nghiên cứu giảng dạy Những đóng góp đề tài Về mặt lí luận: Bƣớc đầu đề tài góp phần xây dựng đƣợc hệ thống tập vô bậc đại học phần bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ Về mặt thực tiễn: Nội dung khóa luận giúp sinh viên có thêm nhiều tƣ liệu tham khảo hữu ích trình học tập nghiên cứu môn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÀI TẬP VÀ HỆ THỐNG BÀI TẬP 1.1 Bài tập hóa học 1.1.1 Định nghĩa Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ “bài tập”, Tiếng Anh - “Exercise”, Tiếng Pháp - “Exercice” dùng để loạt hoạt động rèn luyện thể chất tinh thần (trí tuệ) Ở Việt Nam khái niệm “bài tập” đƣợc dùng theo nghĩa rộng, tập câu hỏi hay tốn Bài tập hoá học dạng làm gồm toán, câu hỏi hay đồng thời toán câu hỏi thuộc hoá học mà hoàn thành chúng, ngƣời học nắm đƣợc tri thức hay kĩ định Nội dung tập hố học bao gồm kiến thức yếu giảng Đó câu hỏi lý thuyết đơn giản yêu cầu ngƣời học tái lại kiến thức vừa học học xong nhƣng tập tính tốn liên quan đến đến kiến thức hoá học lẫn toán học, đơi tốn tổng hợp u cầu ngƣời học phải vận dụng kiến thức học từ trƣớc kết hợp với kiến thức vừa học để giải 1.1.2 Ý nghĩa, tác dụng tập hóa học  Làm cho người học hiểu sâu khắc sâu kiến thức học Bài tập hoá học giúp ngƣời học nhớ lại tính chất chất, phƣơng trình phản ứng, hiểu sâu nguyên lý định luật hóa học Những kiến thức (khái niệm, định nghĩa,…) chƣa vững thơng qua giải tập giúp ngƣời học hiểu sâu, nhớ lâu  Cung cấp thêm kiến thức Ngoài tác dụng củng cố kiến thức học, tập hố học cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết ngƣời học cách phong phú, sinh động  Hệ thống hoá kiến thức học Đòi hỏi ngƣời học phải vận dụng tổng hợp kiến thức học Ngƣời học tự làm tập củng cố kiến thức cũ cách thƣờng xuyên  Thường xuyên rèn luyện kĩ kĩ xảo hố học Trong q trình giải tập hoá học, ngƣời học tự rèn luyện việc lập cơng thức, cân phƣơng trình, thủ thuật tính tốn Nhờ việc thƣờng xun giải tập, lâu dần kĩ phát triển thành kĩ xảo giúp ngƣời học ứng xử nhanh trƣớc tình xảy  Phát triển kĩ (so sánh,quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy,khái qt hố,…) Mỗi tập hố học có điểm nút, để mở điểm ngƣời học bắt buộc phải tƣ để sử dụng phƣơng pháp quy nạp, diễn dịch, loại suy,…Nhờ tƣ ngƣời học đƣợc phát triển, lực làm việc độc lập đƣợc nâng cao Trong trình giải toán hoá học, ngƣời học buộc phải tái lại kiến thức cũ, xác định mối liên hệ điều kiện có yêu cầu đề thơng qua hoạt động nhƣ phân tích, tổng hợp, phán đốn,…để tìm lời giải  Giáo dục tư tưởng đạo đức Việc tự thƣờng xuyên giải tập hố học góp phần rèn luyện cho ngƣời học tinh thần kỉ luật, tính kiên nhẫn, tự kiềm chế, cẩn thận, cách suy nghĩ trình bày xác khoa học, qua nâng cao lòng u thích mơn 1.2 Hệ thống tập hóa học 1.2.1 Ý nghĩa hệ thống tập Trong năm trở lại đây, lên vấn đề là “việc giảng dạy phải đảm bảo cho ngƣời học trở thành cơng dân có trách nhiệm hoạt động hiệu quả” Nhƣ mục đích việc học tập phát triển từ học để hiểu đến học để hành đến học để trở thành ngƣời tự chủ, sáng tạo, động hoạt động Vì việc học tập giải vấn đề học tập, thực tế đòi hỏi ngƣời phải có kiến thức phƣơng pháp tƣ 1.2.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập hóa học  Đảm bảo tính xác khoa học Tính xác, khoa học nguyên tắc định tập hóa học có đạt yêu cầu hay không Theo nguyên tắc nội dung tập hóa học phải đảm bảo tính xác ngữ pháp, tả, đảm bảo thuật ngữ hóa học Nội dung tập hóa học cần phải ngắn gọn, súc tích nhƣng đảm bảo tính logic đầy đủ mặt ý nghĩa  Đảm bảo tính hệ thống Để hệ thống tập phát huy tối đa tác dụng hệ thống tập cần phải có tính hệ thống tính đa dạng Theo nguyên tắc hệ thống tập đƣợc xây dựng từ dễ đến khó, dạng tập có tập điển hình, tập tƣơng tự Các tập hệ thống cần có mối quan hệ hữu với nhau, tập trƣớc sở tảng để thực tập sau, tập sau cụ thể hóa, phát triển củng cố vững cho tập trƣớc  Đảm bảo tính đa dạng Mỗi tập hóa học rèn luyện đƣợc một số, ta cần phải đa dạng tập để giúp ngƣời học hình thành hệ thống kĩ toàn diện Theo nguyên tắc hệ thống tập hóa học giúp ngƣời học rèn luyện đƣợc hầu hết kĩ giải tập mức độ nhận thức: hiểu, biết, vận dụng Bên cạnh hệ thống tập rèn luyện cho ngƣời học thao tác tƣ nhƣ: phân tích, tổng hợp, so sánh, hệ thống hóa, khái qt hóa, trừu tƣợng hóa …  Có tập điển hình cho dạng tập Để giúp ngƣời học định hƣớng phƣơng pháp giải dạng tập cần phải có tập điển hình  Giúp người học củng cố khắc sâu kiến thức Mỗi tập hóa học ứng với mảng kiến thức định, việc giải tập giúp ngƣời học khắc sâu mảng kiến thức CHƢƠNG II: BẢNG TUẦN HỒN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 2.1 Hệ thống sở lý thuyết 2.1.1 Nguyên tắc xếp Có nguyên tắc xếp: - Theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử - Các nguyên tố mà nguyên tử có số lớp electron đƣợc xếp vào hàng ngang (chu kì) - Các nguyên tố mà nguyên tử có số electron hố trị (cấu hình electron nguyên tử tƣơng tự nhau) đƣợc xếp vào cột dọc (nhóm) ‫٭‬Chú ý: Electron hóa trị electron tham gia hình thành liên kết hóa học, thƣờng nằm sau lớp bão hòa giả bão hòa Cách xác định electron hóa trị: + Nhóm A (s, p): số electron hóa trị = số electron lớp ngồi + Nhóm B (d, f): (n-1)dcnsd Nếu c+d 7: số electron hóa trị = c + d Nếu c + d = → 10: số electron hóa trị = Nếu c + d 10: số electron hóa trị = c + d – 10 2.1.2 Cấu trúc bảng tuần hồn Bảng tuần hồn gồm ngun tố, chu kì nhóm Mỗi chu kì bắt đầu kim loại kiềm kết thúc khí (trừ chu kì 1) - Chu kì 1: Cấu hình electron 1sa Gồm nguyên tố - Chu kì 2: Cấu hình electron 2sa2pb Gồm nguyên tố - Chu kì 3: Cấu hình electron 3sa3pb Gồm nguyên tố - Chu kì 4: Cấu hình electron 3dc4sa4pb Gồm 18 nguyên tố - Chu kì 5: Cấu hình electron 4dc5sa5pb Gồm 18 nguyên tố - Chu kì 6: Cấu hình electron 4fd5dc6sa6pb Gồm 32 nguyên tố Chu kì 1, 2, chu kì nhỏ (ngắn) Chu kì 4, 5, chu kì lớn (dài) Chu kì xây dựng - Axit Lewis: HCl, H2O, SO2, Cu2+, BCl3 Vì nguyên tử H, S, Cu, B có obitan trống có khả nhận cặp electron để tạo liên kết phối trí - Bazơ Lewis: H2O, NH3 Vì: ngun tử O cặp electron tự do, nguyên tử N cặp electron tự có khả nhƣờng cặp electron tạo liên kết phối trí Cu2+ + (axit) SO2 (bazơ) + (axit) Cu2+ H2O H2SO3 (bazơ) + (axit) BCl3 [Cu(H2O)4]2+ 4H2O 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ (bazơ) + 3KCl K3[BCl6] (axit) Axit Bronsted axit Lewis Dạng 2: So sánh tính axit axit Lewis, tính bazơ bazơ Lewis Câu 60: Cho chất sau: N(CH3)3, BH3, BF3, NF3, NH3, B(CH3)3 a) Theo thuyết Lewis, chất axit? Chất bazơ? Tại sao? b) So sánh lực axit c) So sánh tính bazơ Hƣớng dẫn a) Theo Lewis: - Chất axit: BH3, BF3, B(CH3)3 Vì nguyên tử B obitan trống có khả nhận cặp electron để tạo liên kết phối trí - Chất bazơ: N(CH3)3, NF3, NH3 Vì ngun tử N cặp electron hố trị chƣa dùng có khả nhƣờng cặp eletron b) Lực axit: BF3 >BH3> B(CH3)3 Vì: F có độ âm điện lớn H H lại hút electron mạnh CH3 làm cho mật độ điện tích âm B tăng dần 62 c) Lực ba zơ: N(CH3)3> NH3 > NF3 Vì mật độ điện tích dƣơng nguyên tử N tăng dần (mật độ điện tích âm nguyên tử N giảm dần) ảnh hƣởng nhóm Câu 61: So sánh hoạt tính axit (hoặc bazơ) BF3, AlF3, SiF4 MgF2 tƣơng tác với KF Hƣớng dẫn BF3, AlF3, SiF4 MgF2 axit Lewis KF bazơ Lewis - Tính axit: BF3 > SiF4 > AlF3> MgF2 Do khả nhận cặp electron: BF3> AlF3; SiF4> AlF3; AlF3> MgF2 Vì độ âm điện B > Al; Si > Al; Al > Mg Câu 62: Oxi cho hợp chất phân tử có cấu trúc tam giác: OH2, O(CH3)2, O(SiH3)2 Các hợp chất có phải bazơ Lewis khơng? Nếu phải tính bazơ thay đổi nhƣ nào? Hƣớng dẫn Ở hợp chất này, nguyên tử oxi obitan chứa cặp electron chƣa tham gia phản ứng, nên phân tử chất nhƣờng cặp electron, chúng bazơ Lewis tính bazơ giảm theo dãy O(CH3)2> OH2> O(SiH3)2 - Tính bazơ O(CH3)2> OH2 Vì phân tử ngun tử O lai hố sp3, O(CH3)2 có hiệu ứng siêu liên hợp gây nhóm - CH3 - Ở phân tử O(SiH3)2: Nguyên tử Si obitan 3d trống, nên có tạo liên kết πp – d obitan 3d trống Si với obitan p chứa cặp electron tự oxi Vì làm hệ bền vững Dạng 3: Vận dụng thuyết axit – bazơ để giải thích tượng thí nghiệm hoá học Câu 63: Nêu tƣợng giải thích thí nghiệm hố học sau: - Cho bột nhôm vào dung dịch Na2CO3 - Khi cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch FeCl3 - Cho Mg vào dung dịch NH4Cl đặc 63 Hƣớng dẫn - Cho bột nhôm vào dung dịch Na2CO3: Nhơm bột tan dần, có khí Giải thích: + H2↑ Al + 3H2O → Al(OH)3 CO 32 + H2O CO2 + 2OH- + OH- Al(OH)3 [Al(OH)4]- → PTHH: 2Al + Na2CO3 +7H2O → 2Na[Al(OH)4] + CO2 + 3H2 - Khi cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch FeCl3: kết tủa nâu đỏ bay khí làm đục nƣớc vơi Giải thích: CO 32 + H2O CO2↑ + 2OH- Fe3+ + 3OH- → → PTHH: 3Na2CO3 Fe(OH)3↓ + 2FeCl3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑ - Cho Mg vào dung dịch NH4Cl đặc: Mg tan dung dịch NH4Cl đặc Giải thích: NH4Cl NH 4 → NH 4 + Cl- NH3 + H+ → NH4Cl có tính axit Vì Mg đẩy đƣợc hiđro khỏi dung dịch muối amoni → PTHH: Mg + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH3 + H2 4.2.2 Bài tập tự giải Câu 64: Theo Lewis: - AlCl3 (r) Cl- aq tiểu phân axit, tiểu phân bazơ tƣơng tác với - CH3Cl AlCl3 - BF3 NH3 Câu 65: Viết phƣơng trình thuỷ phân AlCl3 dung môi sau: - Nƣớc 64 - Amoniac - NOCl lỏng Câu 66: Hãy chứng tỏ phản ứng dƣới phản ứng axit – bazơ theo Lewis: Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ Pb2+ + 4Cl- [PbCl4]2- Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ Câu 67: Viết công thức cấu tạo phân tử sau đây: PH3, BCl3, H2S, SF4, ICl3 Từ xác định chất axit, bazơ Lewis Câu 68: Theo Bronsted chất sau có tính axit, bazơ trung tính hay lƣỡng tính : C6H5O-, H2PO 4 , CO 32 , HSO 4 , Al3+, NH 4 , Na+, SO 24 Câu 69: a) Hãy cho biết chất dƣới axit hay bazơ amoniac lỏng: HCl, CH3COOH, KNH2, NH4Cl, NH3 Câu 70: Cho phần tử dƣới đây, phần tử axit Bronsted? Phần tử bazơ Bronsted? Phần tử axit Lewis? Phần tử bazơ Lewis? Vì sao? Viết phƣơng trình phản ứng cụ thể để giải thích: HCl, SO2, Cu2+, H2O, NH3, BCl3 Câu 71:Bằng thực nghiệm ngƣời ta chứng minh đƣợc cân phản ứng dƣới chuyển dịch theo chiều thuận: HCN + OH- H2O + CN- HClO4 + Cl- ClO 4 + HCl + CN- HS- (C6H5)3C- + C4H4NH H2 S CH3COOH + HSO2- + C4H4N-+ + (C6H5)3CH + C4H4NCH3COO- + H2S OH- (C6H5)3CH H2 S HCN C4H4NH + (C6H5)3C+ HS- Chỉ dựa vào quy luật bán định lƣợng lực tƣơng đối axit, xếp chất sau theo thứ tự giảm dần tính axit chúng: HCN, HCl, HClO4, CH3COOH, (C6H5)3CH, C4H4NH, H2S, OH-, H2O 65 Câu 72: Tại sao: a) NH3 bazơ Lewis mạnh nhiêu so với NF3 b) BF3 axit Lewis yếu nhiều so với BBr3 Câu 73: Hãy chứng minh định nghĩa axit – bazơ Bronsted – Lauri trƣờng hợp riêng nằm định nghĩa axit – bazơ theo thuyết hệ dung môi Cho thí dụ minh hoạ Câu 74:Dung dịch Na3PO4 có mơi trƣờng kiềm mạnh Còn dung dịch NaH2PO4 lại có mơi trƣờng axit yếu Hãy giải thích tƣợng Câu 75: Kẽm phản ứng với axit sunfurric có bọt khí bay lên mạnh Nhƣng cho thêm natri axetat vào hỗn hợp phản ứng bọt khí bay lên bị giảm hẳn Hãy giải thích tƣợng Câu 76: Trong hai hợp chất cặp hợp chất sau đây, hợp chất bền Vì sao? a) [PtI4]2- [PtF4]2b) [Co(NH3)3]3+ [Co(PH3)]3+ c) (C2H5)3B:PCl3 (C2H5)3B:P(CH3)3 66 KẾT LUẬN Sau trình thực khóa luận với đề tài: “Xây dựng hệ thống tập sở lý thuyết hóa vơ phần bảng tuần hoàn, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học axit – bazơ” em thu đƣợc số kết nhƣ sau: Hệ thống đƣợc kiến thức cần nắm vững phần bảng tuần hồn ngun tố hóa học, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ Hệ đƣợc hệ thống tập liên quan đến phần: bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học; chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ: Trong 32 tập bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học gồm dạng: - Dạng 1: Xác định tên nguyên tố, vị trí nguyên tố bảng tuần hoàn - Dạng 2: Bài tập liên quan đến lƣợng ion hoá - Dạng 3: Bài tập liên quan đến bán kính nguyên tử, bán kính ion - Dạng 4: Bài tập liên quan đến độ âm điện lực electron - Dạng 5: So sánh tính axit hidurua tính axit – bazơ hiđroxit Trong 22 tập chiều diễn biến cân hóa học gồm dạng: - Dạng 1: Bài toán ứng dụng định luật Hess xây dựng chu trình Born – Haber tính tốn đại lƣợng liên quan - Dạng 2: Bài toán liên quan đến lƣợng tự Gibbs xét chiều tự diễn biến phản ứng hóa học - Dạng 3: Tính tốn đại lƣợng: áp suất riêng phần, số mol cấu tử trạng thái cân bằng; độ phân hủy; số cân bằng, … Trong 22 tập phản ứng axit –bazơ gồm dạng: - Dạng 1: Vận dụng thuyết axit – bazơ để giải thích tính axit, bazơ chất - Dạng 2: So sánh tính axit axit Lewis, tính bazơ bazơ Lewis - Dạng 3: Vận dụng thuyết axit – bazơ để giải thích tƣợng thí nghiệm hố học 67 Cách thức tập: Hầu hết câu hỏi đƣa có tính logic cao Các câu hỏi đƣa theo thứ tự từ đến nâng cao Phần đáp án cho tập xác, rõ ràng, có tính khoa học, tạo điều kiện tốt cho sinh viên tự học tự nghiên cứu 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Ái Định luật tuần hoàn hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học NXB giáo dục, 2010 Trần Thị Đà – Đặng Trần Phách Cơ sở lí thuyết phản ứng hóa học NXB giáo dục Việt Nam, 2010 Vũ Đăng Độ Bài tập sở lý thuyết q trình hóa học NXB giáo dục, 2010 Trần Hiệp Hải, Vũ Ngọc Ban, Trần Thành Huế Cơ sở lí thuyết q trình hóa học NXB Đại học sƣ phạm, 2004 Lê Mậu Quyền Cơ sở lí thuyết hóa học phần tập NXB khoa học kĩ thuật Hà Nội, 2001 Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Trần Hiệp Hải Bài tập hóa học Đại cƣơng NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2004 68 PHỤ LỤC (Đáp án số tập tự giải) Câu 19: Nguyên tử chu kì 7s1 kết thúc 7p6 7s2 5f146d107p6: 32 nguyên tố chu kì Z = 107: [Rn] 5f146d57s2: Nhóm VIIB Z = 117: [Rn] 5f146d107s27p5: Nhóm VIIA Câu 20: a) Các electron có n = thuộc lớp thứ gồm phân lớp: 3s, 3p, 3d Số electron tối đa phân lớp 3s, 3p 3d lần lƣợt là: 2, 6, 10 Vậy số electon tối đa có n = là: + + 10 = 18 b) Các electron có số lƣợng tử: n = l = thuộc phân lớp 3p Số electron cực đại phân lớp 3p c) Các electron có số lƣợng tử: n = 3, l = ml = -1 thuộc obitan p nên có tối đa electron d) Chỉ có electron có số lƣợng tử: n = 3, l = 1, ml = -1 ms = -1/2 Câu 23: Ta có: n+4 n → n = Cấu hình electron lớp ngồi cùng: +7s1 → Ngun tố thuộc thứ 87, chu kì 7, nhóm IA + 3d3→ Ngun tố thuộc thứ 23, chu kì 4, nhóm VB + 3s23p3 → Nguyên tố thuộc ô thứ 17, chu kì 3, nhóm VIIA + 2s22p4 → Ngun tố thuộc thứ 6, chu kì 2, nhóm VIA + 5s25p1 → Ngun tố thuộc thứ 49, chu kì 5, nhóm IIIA 69 Câu 25: Xét trƣờng hợp: + TH1: SixBy : 14x + 5y = 70 + TH2: AlmCn : 13m + 6n = 70 Lập bảng giá trị cặp (x, y) (m, n) ta tìm đƣợc cặp giá trị thoả mãn trƣờng hợp 2: (m, n) = (4, 3) → Hợp chất: Al4C3 Câu 28: Cấu hình electron: K: 1s22s2 2p63s23p64s1 → K+: 1s22s2 2p63s23p6 Ca: 1s22s2 2p63s23p64s2 → Ca+: 1s22s2 2p63s23p64s1 Năng lƣợng ion hóa thứ K nhỏ Ca Ca có bán kính nhỏ hơn, số đơn vị điện tích hạt nhân lớn Năng lƣợng ion hóa thứ hai Ca nhỏ K K+ có cấu hình bền vững khí trơ, Ca+ electron đạt tới cấu hình bền vững khí trơ Ar b) Oxi có điện tích hạt nhân Z = 8: = E3 – E1 = - 13,6( →λ= ).1,602.10-19J = 1,24.10-16 J = 1,602.10-9 m = 1,602 nm = Câu 29: 1) NCl5 17Cl: [Ne]3s23p5 ↑↓ ↑↓ ↑ 3p → Mỗi nguyên tử Cl thiếu electron để đạt cấu hình bền vững → N cần có electron độc thân TTCB TTKT 7N: [He]2s22p6 ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p → N có electron độc thân có 4AO hóa trị 70 → Phân tử NCl5 không tồn 2) SF6 9F: [He]2s22p5 ↑↓ ↑↓ ↑ 2p → Mỗi nguyên tử F thiếu electron để đạt cấu hình bền vững → S cần có tối thiểu electron độc thân TTCB TTKT 16S: [Ne]3s23p4 TTCB: ↑↓ ↑↓ ↑ 3s ↑ 3p TTKT: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3s 3p → TTKT, S có electron độc thân 3d → Phân tử SF6 tồn 3) ClF3 NX: Cl cần có electron độc thân TTCB TTKT 17Cl: [Ne]3s23p5 TTCB: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 3s 3p TTKT: ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 3s 3p → Ở TTKT, Cl có electron độc thân 3d → Phân tử ClF3 có tồn Tƣơng tự ta xác định đƣợc: OF6, I7F, SiF6 không tồn Câu 47: a) NaCl KCl có cấu trúc tinh thể nên so sánh lƣợng mạng lƣới tinh thể hai chất dựa vào so sánh điện tích bán kính ion 71 Do bán kính ion Na+ nhỏ bán kính ion K+ nên lƣợng mạng lƣới tinh thể NaCl lớn lƣợng mạng lƣới tinh thể KCl → Nhiệt độ nóng chảy NaCl lớn KCl b) Năng lƣợng mạng lƣới tinh thể CaCl2: = (- 796) – 244 – 2(- 349) – 178 – 590 – 1146 = - 2256 kJ/mol Câu 49: Xét cân bằng: NH3(k) Có: = NH3(aq) - = - 26,6 – (- 16,5) = - 10,1 kJ/mol = - 10100 J/mol = - RTlnKp → Kp = 104,07 Mặt khác: Mà: Kp = [ ] → = 8,51.10-6 atm = Câu 51: Ag+ a) + Cl- AgCl ∆Gᴼ = - RTlnK = RTlnTAgCl = RT.2,303logTAgCl Ở 25ᴼC: = 8,314.298.2,303.log(1,7.10-10) = - 55,75 kJ/mol Ở 50ᴼC: = 8,314.323.2,303.log(1,29.10-9) = - 54,98 kJ/mol Coi ∆Hᴼ ∆Sᴼ không biến đổi theo nhiệt độ ∆Sᴼ = ∆Hᴼ = = = - 0,0308 kJ/mol.K + T∆Sᴼ = - 55,75 + 298 (- 0,0308) = - 64,9 kJ/mol b) Độ tan AgCl 25ᴼC: S298 = √ =√ = 1,3.10-5 M Độ tan AgCl 100ᴼC: = ∆Hᴼ - 373∆Sᴼ = - 64,9 – 373(- 0,0308) = RTlnTAgCl → TAgCl = 10-7,48 72 → S373 = 1,8.10-4 Độ tan tăng theo nhiệt độ trình phân ly AgCl trình thu nhiệt (ngƣợc với trình kết tủa tỏa nhiệt) Câu 52: + Xét cân bằng: N2 + 3H2 2NH3 Kp = Có: ∆Gᴼpƣ = - RTlnKp =  -16640.2 = - 8,314.298.lnKp Kp = 681,809.103 + Xét cân bằng: 1/2N2 + 3/2H2 =√ = Có: NH3 =√ = 825,717 Câu 53: a) PCl5(k) Cân bằng: PCl3(k) 1–α α Áp suất: (1 – α).P/ (1 + α) Ta có: Kp = ( + α α.P/ (1 + α) )/ Cl2(k) α.P/ (1 + α) = α2.P/ (1 – α2) Vậy Kp = α2.P/ (1 – α2) b) Theo đề = 83,4/208,5 = 0,4 mol, P = 2,7 atm Tổng số mol khí hỗn hợp TTCB: ns = 69,5 Vậy Ms = 139 BTKL:ms = = 83,4 g → ns = 83,4/139 = 0,6 mol PCl5(k) BĐ: PCl3(k) 0,4 mol 73 + Cl2(k) TTCB: (0,4 – x) mol x mol x mol ns = 0,4 + x = 0,6 → x = 0,2 Do đó: α = x/0,4 = 0,5 Kp = α2.P/ (1 – α2) = (0,52.2,7)/ (1 – 0,52) = 0,9 c) Gọi áp suất hệ nhiệt độ T1 P1 = 2,7 atm, số mol n1 = ns = 0,6 mol Áp suất hệ nhiệt độ T2 = 0,9T1 P2 = 1,944 atm, số mol n2 Ta có: P1V1 = n1RT1 P2V2 = n2RT2 → P1V1/ P2V2 = n1RT1/ n2RT2  P1V/ P2V = n1RT1/ n2R.0,9T1  n2 = (n1P2)/ 0,9P1 = (0,6.1,944) / (0,9.2,7) = 0,48 PCl5(k) BĐ: PCl3(k) + Cl2(k) 0,4 mol TTCB: (0,4 – x’) mol x’ mol x’ mol ns = 0,4 + x’ = 0,48 → x’ = 0,08 Do đó: α’ = x’/ 0,4 = 0,2 Và Kp’ = 0,081 Vì giảm nhiệt độ độ phân ly PCl5 giảm, phản ứng phân ly PCl5 phản ứng thu nhiệt Câu 54: 1) C = R – q -  + = – – + = Số cho biết: T, P tỉ lệ SO2 : O2 ảnh hƣởng đến cân 2) Dùng O2 khơng khí dƣ để cân chuyển dịch sang phía tạo SO3 phù hơp với nguyên lý Le Chartelier Nhiệt độ cao không phù hợp với nguyên lý Le Chartelier ∆H < 0, nhiệt độ cao cân chuyển dịch theo phản ứng nghịch, nhƣng nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng qúa bé nên phải tăng nhiệt độ dùng chất xúc tác 3) a) Khi cân = 0,21.10-2 atm; = 5,37.10-2 atm; 74 = 10,30.10-2atm, nên: (10,30.102 ) KP   4,48.104 2 2 (0,21.10 ) 5,37.10 b) 2SO2 + O2 CB: a – x 2SO3 b – ½x x = 10,30mol  a = 10,51 mol SO2; b = 10,52mol O2; 84,12 mol N2 c)  = 10,30/10,51 = 0,98  = 0,98% Nếu dùng O2 tinh khiết: 2SO2 CB: 10,51 – x + O2 2SO3 10,52 – x x n = (21,03 – x) mol PSO2 10,51  x  P; x 21,03  x P; PO2  x 21,03  10,52  PSO3  x x 21,03  P Vì KP lớn nên coi x = 10,51 (10,51) 15,78 4,48.10   10,51  x  0,086 (10,51  x) 5,37  x  10,42  10,42 100  99% 10,51 Dùng oxy tinh khiết  tăng thêm 1% không đáng kể, dùng O2 không khí bỏ qua đƣợc giai đoạn điều chế O2 tiết kiệm đƣợc nhiều 75 ... Nghiên cứu sở lý luận tập sở lý thuyết hóa học Xây dựng hệ thống tập phần bảng tuần hồn ngun tố hóa học; chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ Đề xuất tập nhằm giúp sinh viên... sở lý thuyết hóa vơ phần bảng tuần hồn, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học axit – bazơ Mục đích đề tài Việc thực đề tài nhằm xây dựng hệ thống tập bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học; chiều hƣớng. .. tài góp phần xây dựng đƣợc hệ thống tập vô bậc đại học phần bảng tuần hồn ngun tố hóa học, chiều hƣớng diễn biến phản ứng hóa học, cân hóa học axit – bazơ Về mặt thực tiễn: Nội dung khóa luận