Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tham khảo môn hóa đại cương dành cho sinh viên đại học cao đẳng với các dạng bài dành cho thi học kỳ .........................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM KHOA HÓA HỌC Đề thức ĐỀ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN Tên HP: Hóa học đại cương Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: Học kỳ: Năm học: 2016- 2017 Ngày thi: 27/06/ 2017 Thời gian làm bài: 120 phút (Đề thi gồm trang) Cho: Số Avogadro N= 6,022.1023, 1eV=1,602.10-19 J, h= 6,626.10- 34 J.s Câu NGUYÊN TỬ (2,5 điểm) 1.1 Năm 1911, Ernest Rutherford (New Zealand) thực thí nghiệm bắn dòng tia α qua vàng mỏng Các nội dung giả thuyết mơ hình ngun tử có hạt nhân Ernest Rutherford rút từ thí nghiệm đó? Hãy cho biết mơ hình nguyên tử theo Ernest Rutherford 1.2 Trong hệ trục tọa độ Descartes, hàm sóng ѱ(r,φ,θ) mơ tả trạng thái electron nguyên tử gọi orbital nguyên tử, hay gọi tắt AO (Atomic Orbital) Theo tiên đề về hàm sóng Cơ học lượng tử hàm sóng ѱ(r,φ,θ) biểu diễn thơng qua hàm góc liên quan đến φ,θ hàm bán kính liên quan đến r Trong đó, hàm góc phụ thuộc vào hai số lượng tử l m, hàm bán kính phụ thuộc vào hai số lượng tử n l Hãy biểu diễn diễn hàm sóng electron theo liệu vừa nêu 1.3 Với AO 1s nguyên tử hydrogen (11H) hàm bán kính hàm góc là: R10 = 2e − r ; Y00 = π a) Từ liệu từ ý nghĩa mật độ xác suất có mặt hạt electron trường lực hạt nhân, thực suy diễn tốn học về hình học AO 1s b) Hãy lí giải về hình học AO ns từ hình học AO 1s 1.4 Dùng qui tắc gần Slater để: a) Tính lượng electron hóa trị 1H 3Li theo đơn vị eV b) Xác định lượng ion hóa thứ 1H 3Li theo đơn vị eV c) So sánh tính khử 1H 3Li theo liệu có trên? Kết so sánh vừa có được, có phù hợp với tính chất thực tế 1H 3Li hay không? Câu PHÂN TỬ: TÍNH CHẤT & LIÊN KẾT (3,0 điểm) Cho kí hiệu nguyên tử: 8O Phân tử oxyen (oxy, O2) có momen từ thường trực là 2,85µB 2.1 Hãy mô tả liên kết phân tử O2 lí thuyết phù hợp với liệu cho 2.2 Với liên kết phân tử oxygen, người ta sử dụng cơng thức biểu diễn là: Giải thích về nguồn gốc ý nghĩa ba liên kết công thức biểu diễn 2.3 Điều kiện cần để chất có màu phân tử chất phải chứa electron linh động (các electron chưa ghép đôi, electron π dễ bị kích thích, electron tâm màu tinh thể…) Đặc điểm linh động giúp electron dễ hấp thụ lượng từ photon nguồn xạ để chuyển lên mức lượng cao hơn, gọi tắt các chuyển mức electron Nhưng photon thuộc xạ vùng nhìn thấy, với bước sóng khoảng: 380 nm< λ< 750 nm chất có màu Việc phân tích phổ Hấp thụ electron oxygen lỏng xác nhận phân tử thực hai chuyển mức electron loại photon có lượng tương ứng 1,97 eV 2,15 eV a) Hãy tính bước sóng (nm) ứng với hai loại photon Từ đó, cho biết về khả đơn chất oxygen lỏng có màu hay khơng có màu? b) Theo thuyết MO, phân tử hấp thụ lượng xạ vùng nhìn thấy để thực chuyển mức electron linh động từ MO có mức lượng thấp lên MO có mức lượng cao giản đờ orbital phân tử Tuy nhiên, về chuyển mức electron linh động phép xảy vẫn phải bảo tồn đợ bợi- tức tởng số electron linh động phân tử phải không đổi trước sau thực chuyển mức electron Vậy đề xuất chuyển mức electron linh động MO phân tử oxygen phù hợp với mô tả phổ hấp thụ electron nêu 2.4 Hãy mô tả hình thành liên kết phân tử oxygen theo thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB) rời cho nhận xét kết nối kết mơ tả với nội dung ý 2.1 2.3 Câu GIẢI THÍCH (3,0 điểm) 3.1 Phân tử benzen C6H6 có cơng thức cấu tạo theo Kekule hình a) Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) mơ tả liên kết phân tử benzen theo Kekule b) Từ phương pháp MO- Huckel người ta đưa giản đờ electron π benzen hình Hãy phân tích ý nghĩa giản đờ 3.2 Ngun nhân chất ethanol (C 2H5OH), ammonia (NH3), hydrogen chloride (HCl), acid acetic (CH3COOH)…hòa tan tốt nước? Minh họa cho ngun nhân hình vẽ? 3.3 Cho lượng phân li liên kết H 2, Cl2, HCl 432, 240, 428 (kJ.mol -1) Theo thang Pauling, độ âm điện H chấp nhận 2,2 Hãy xác định độ âm điện Cl phân tử HCl Câu TINH THỂ (1,5 điểm) Theo Linus Pauling, bán kính cấu tử Fe+2 O-2 0,76 Å 1,45 Å Khối lượng mol nguyên tử sắt oxygen 55,8 g/mol 15,9 g/mol 4.1 Hãy tính khối lượng riêng tinh thể sắt (II) oxid (công thức hợp thức FeO) theo g.cm-3 4.2 Trong thực tế, người ta dễ dàng tìm thấy có oxid sắt (II) với công thức từ Fe0,84O đến Fe0,95O Hãy cho biết ý nghĩa, nguyên nhân xuất công thức vừa nêu? -HẾT -Lưu ý: - Thí sinh khơng sử dụng tài liệu - Cán bợ coi thi khơng giải thích thêm ĐÁP ÁN THI KẾT THÚC HỌC PHẦN Tên HP: Hóa học đại cương Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: Học kỳ: Năm học: 2016- 2017 Thời gian làm bài: 120 phút Điểm chi tiết thấp nhất: 0,125đ Câu (2,5đ ) Ý 1.1 Nôi dung Điểm - Mơ hình ngun tử theo Rutherford 0,25đ -Các nội dung: + Đã khám phá hạt nhân nguyên tử, hạt nhân ngun tử tích điện dương nằm trung tâm nguyên tử + Khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung hạt nhân + Hạt nhân có kích thước nhỏ so với tồn nguyên tử + Nguyên tử chủ yếu không gian rỗng 1.2 1.3 Ψ nlm ( r , φ , ϕ ) = Rnl (r ).Ylm (φ , ϕ ) 0,25đ 0,25đ a) Xác định hàm sóng bình phương hàm sóng: ψ 100 = R10 ( r ).Y00 (φ , ϕ ) = 2e − r ⇒ψ 100 1 −r = e π π = e −2 r π 0,25đ ψ 2,r Phác họa đồ thị ( ) suy diễn không gian xác suất hay hình học AO 1s 0,25đ 1.3 b) Hình dạng AO phụ thuộc vào phần phụ thuộc góc hàm sóng, tức phụ thuộc vào hàm cầu Ylm(θ,φ) Vậy dễ thấy hàm cầu không phụ thuộc số lượng tử n nên tất orbital s (2s, 3s, 4s…) đều có đối xứng cầu orbital 1s a) Tính lượng electron hóa trị 1H 3Li theo đơn vị eV E1s1(H)= -13,60 eV E2s1(Li)= - 5,75 eV (3,0đ ) 2.1 0,25đ 0,25đ b) Xác định lượng ion hóa thứ 1H 3Li theo đơn vị eV I1(H)= 13,60 eV I1(Li)= 5,75 eV 0,25đ c) 0,25 đ + Li ti có tính khử mạnh so với hydrogen dễ electron hóa trị + Phù hợp với nhiều tính chất thực tế, chẳng hạn Li có khuynh hướng đạt trạng thái oxi hóa +1, H (+1 -1)… 0,25đ Từ giá trị moment từ suy số electron độc thân (electron linh động) O2 Lí thuyết liên kết phù hợp sử dụng thuyết MO + Xây dựng giản đồ lượng MO phân tử O2 0,25 đ 0,25đ +Chỉ 2e độc thân MO πx2px MO πx2py, phù hợp với liệu moment từ 0,25đ 2.2 Ba liên kết công thức giải thích từ phân tích giản đờ MO O 2, ý 2.1: -Các liên kết tạo thành từ electron phân bố MO sinh từ tổ hợp AO 2p (AO hóa trị) với -Ba liên kết bao gờm: + liên kết hai electron, liên kết phân bố electron MO σ22pz σ*02pz với bậc nối= (2-0): 2= + liên kết lectron: i)Liên kết electron thứ tạo MO π22px, π*12px với bậc nối = (2-1): 2= ½ 0,25đ 0,25đ ii)Liên kết electron thứ hai tạo MO π22py, π*12py với bậc nối = (2-1): 2= ½ Vậy tởng số bậc nối phân tử 1+ ½ + ½ = 2.3 0,25đ a) Từ lượng tương ứng hai loại photon 1,97 eV 2,15 eV với: E ( KeV ) = 12, λ ( A) (hoặc tính bằng cách khác) Tính bước sóng tương ứng hai xạ mà oxy lỏng hấp thụ là: 630 nm 576 nm - Hai xạ vùng nhìn thấy nên oxy lỏng có màu (Thực tế oxygen lỏng màu xanh Có thể quan sát thấy màu xanh oxygen khí !?) 0,25đ 0,25đ b) Có thể gán: π x 2px + Chuyển mức ứng với bước sóng 620 nm (năng lượng thấp hơn): chuyển 1e - từ πx2py lên σx2pz 0,25đ + Chuyển mức ứng với bước sóng 576 nm (tốn lượng nhiều hơn): chuyển 1e từ π2px π2py lên πx2px πx2py - [Thực tế phổ phân tử oxy cho thấy có rất nhiều chuyển mức bao gồm chuyển mức cho phép (bảo toàn spin, tính chẵn lẻ…) và các chuyển mức không cho phép Do việc gán các chuyển mức ở chỉ là dự đoán ở mức đơn giản nhằm giúp chúng ta bước đầu hình dung quan hệ giữa Phổ hấp thụ của phân tử với lượng của các electron các MO] 2.4 - Vẽ xen phủ orbital chứa e độc thân hai nguyên tử O, giả sử p y pz (px chứa cặp e nên không xen phủ) 0,25đ 0,25đ - Nhận xét: theo thuyết VB (phân tử oxy có liên kết kết tính bậc nối từ thuyết MO) khơng electron độc thân, tức khơng phù hợp liệu momen từ Câu (3,0đ ) 3.1 3.2 Do việc vận dụng mơ hình liên kết theo thuyết VB không giải vấn đề đặt mục 2.1 2.3 a) - Từ hình học lai hóa sp2 carbon - Sự xen phủ orbital tạo liên kết pi sigma b) + 0,667: bậc liên kết π hai carbon lân cận + 1,000: mật độ electron π carbon,và + 0,399: độ chưa bão hòa nguyên tử carbon, + Các số liệu phù hợp với mơ hình giải tỏa electron π electron π vòng thơm Nhờ giúp giải thích đối xứng tính chất đặc biệt benzen - Do có hình thành liên kết hidro phân tử nước với phân tử cho 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ -Minh họa: 0,25đ 3.3 Câu (1,5đ ) Áp dụng cơng thức để tính 4.1 - Tính tỉ lệ bán kính ion - Suy kiểu cấu trúc ô mạng tinh sắt (II) oxid vẽ hình - Quan hệ cạnh mạng bán kính hai cấu tử Fe+2, O-2 - Tính khối lượng riêng 4.2 - Đó cơng thức không hợp thức -Nguyên nhân: đa số tinh thể khuyết đều bị khuyết tật Trong trường hợp khuyết tật sắt Theo đó: vị trí sắt mạng khơng bị chiếm hết sắt 0,5 đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ