ĐỀ THI và đáp án hóa học đại CƯƠNG 1

Các nội dung của giả thuyết mô hình nguyên tử có hạt nhân của Ernest Rutherford đã được rút ra từ thí nghiệ đó?. Trong hệ trục tọa độ Descartes, hà són ѱ r,φ,θ ô tả trạng thái của elect

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

KHOA HÓA HỌC

Đề chính thức

ề t 2 trang)

Ề THI KẾT THÚC HỌC PHẦN

Tên HP: H ọ

Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: 4 Học kỳ: 2 Nă ọc: 2016- 2017 Ngày thi: 27/06/ 2017

Thời gian làm bài: 120 phút

Câu 1 NGUYÊN TỬ (2,5 ểm)

1.1 Nă 1911, Ernest Rutherford (New Zealand) đã t ực hiện thí nghiệm bắn dòn t a α qua lá vàn

mỏng Các nội dung của giả thuyết mô hình nguyên tử có hạt nhân của Ernest Rutherford đã được rút

ra từ thí nghiệ đó? Hãy cho biết mô hình nguyên tử theo Ernest Rutherford

1.2 Trong hệ trục tọa độ Descartes, hà són ѱ r,φ,θ) ô tả trạng thái của electron trong nguyên tử

gọi là orbital nguyên tử, hay gọi tắt là AO (Atomic Orbital)

T eo t ên đề về hàm sóng của Cơ học lượng tử t ì à són ѱ r,φ,θ) có t ể được biểu diễn thông qua

hàm góc l ên quan đến φ,θ và hàm bán kính l ên quan đến r Tron đó, à óc p ụ thuộc vào hai số

lượng tử l và m, hàm bán kính phụ thuộc vào hai số lượng tử n và l

Hãy biểu diễn diễn hàm sóng của electron theo các dữ liệu vừa nêu

1.3 Với AO 1s của nguyên tử hydrogen (11H) thì hàm bán kính và hàm góc lần lượt là:

10 00 1

2

r





a) Từ các dữ liệu trên và từ ý n ĩa của mật độ xác suất có mặt của hạt electron tron trường lực

của hạt nhân, hãy thực hiện sự suy diễn toán học về hình học của AO 1s

b) Hãy lí giải về hình học của các AO ns từ hình học của AO 1s

1.4 Dùng qui tắc gần đún Slater để:

a) Tín năn lượng của electron hóa trị của 1H và 3L t eo đơn vị eV

b) Xác địn năn lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li t eo đơn vị eV

c) So sánh tính khử giữa 1H và 3Li theo các dữ liệu đã có ở trên? Kết quả so sánh vừa có được, có phù hợp với tính chất thực tế của 1H và 3Li hay không?

Câu 2 PHÂN TỬ: TÍNH CHẤT & LIÊN KẾT (3,0 ểm)

Cho kí hiệu nguyên tử: 8O Phân tử o en (oxy, O2 c mom n t thư n tr c l µB

2.1 Hãy ô tả l ên ết tron p n tử O2 bằng một lí t u ết p ợp với dữ liệu cho trên

2.2 Với liên kết trong phân tử oxygen, n ười ta còn sử dụng công thức biểu diễn là:

Giải thích về ngu n gốc và ý n ĩa của ba liên kết trong công thức biểu diễn trên

2.3 ều ện cần để ột c ất có àu là p n tử của c ất p ả c ứa các electron l n độn các

electron c ưa p đô , các electron π dễ ị íc t íc , electron tạ các t àu của t n t ể ) ặc

đ ể l n độn đó úp các electron nà có t ể dễ ấp t ụ năn lượn từ các p oton của n u n ức ạ

2

để c u ển lên ột oặc ột số ức năn lượn cao ơn, còn được ọ tắt là c c chu n m c l ctron

N ưn c ỉ các p oton ấ t uộc ức ạ tron v n n ìn t ấ , vớ ước sóng khoảng: 380 nm< λ

75 n t ì c ất ớ có àu

Việc p n tíc p ấp t ụ electron của o gen lỏn đã ác n ận rằn các p n tử nà đã t ực ện ít

n ất a chu n m c l ctron ở các loạ p oton có năn lượn tươn ứn là 1,97 eV và ,15 eV

a) ã tín các ước sóng (nm) ứng với hai loại photon trên Từ đó, c o ết về khả năn đơn c ất

oxygen lỏn có t ể có àu a ôn có àu?

b) Theo thuyết MO, p n tử ấp t ụ năn lượn ức ạ tron v n n ìn t ấ để thực hiện c u ển

ức electron l n động từ MO có ức năn lượn t ấp lên MO có mức năn lượn cao ơn nào đó trên ản đ các or tal p n tử Tu n ên, về cơ ản t ì các sự c u ển mức electron l n động c ỉ

được p p ả ra v n p ả ảo toàn - tức t n số các electron l n động trong p n tử p ả

ôn đ trước và sau t ực ện sự c u ển ức electron

ậ ã đề uất sự chuyển mức electron l n động trên các MO của phân tử oxygen phù hợp với

sự mô tả ph hấp thụ electron đã nêu trên

2.4 ã ô tả sự ìn t àn l ên ết tron p n tử o gen t eo t u ết l ên ết óa trị (thuyết VB) r

c o n ận t ết nố ết quả ô tả đó vớ các nộ dun ở ý 2.1 và 2.3

Câu 3 GIẢI THÍCH (3,0 ểm)

3.1 Phân tử benzen C6H6 có công thức cấu tạo theo Kekule ở hình 1

a) Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) mô tả sự liên kết trong phân tử benzen theo Kekule

b) Từ p ươn p áp MO- uc el n ườ ta đưa ra ản đ electron π của benzen ở hình 2 Hãy phân

tíc ý n ĩa của giản đ ấy

3.2 Nguyên nhân các chất n ư et anol (C2H5OH), ammonia (NH3), hydrogen chloride (HCl), acid acetic (CH3COO ) hòa tan rất tốt tron nước? Minh họa c o n u ên n n đó bằng hình vẽ?

3.3 C o năn lượng phân li liên kết của H2, Cl2, HCl lần lượt là 432, 240, 428 (kJ.mol-1) Theo thang Paul n , độ đ ện của được chấp nhận là , ã ác địn độ đ ện của Cl trong phân tử HCl

Câu 4 TINH THỂ ( ,5 ểm)

Theo Linus Pauling, bán kính của cấu tử Fe+2 và O-2 lần lượt là 0,76 Å và 1,45 Å

Khố lượng mol nguyên tử của sắt và oxygen lần lượt là 55,8 g/mol và 15,9 g/mol

4.1 Hãy tính khố lượng riêng của tinh thể sắt (II) oxid (công thức hợp thức FeO) theo g.cm -3

4.2 Trong thực tế, n ười ta dễ dàng tìm thấy có các oxid của sắt (II) với các công thức từ Fe0,84O đến

Fe0,95O Hãy cho biết ý n ĩa, n u ên n n uất hiện của các công thức vừa nêu?

-HẾT -

Lưu ý: - Thí sinh khôn ược sử dụng tài liệu

- Cán b coi thi không giải thích gì thêm

ĐÁP ÁN THI KẾT THÚC HỌC PHẦN

Tên HP: H ọ

Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: 4 Học kỳ: 2 Nă ọc: 2016- 2017 Thời gian làm bài: 120 phút

Điểm chi tiết thấp nhất: 5đ

1

(2,5 )

1.1 - Mô hình nguyên tử theo Rutherford

-Các nội dung:

+ ã á p á ra ạt nhân nguyên tử, tron đó ạt nhân nguyên tử tíc đ ện dươn và nằm ở trung tâm nguyên tử

+ Khố lượng nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân + Hạt n n có íc t ước rất nhỏ so với toàn bộ nguyên tử + Nguyên tử chủ yếu là không gian rỗng

, 5đ

, 5đ

1.2 nlmr, , R r Y nl( ) lm( , )  , 5đ 1.3

a) Xác địn à són và ìn p ươn à són :

100

( ) ( , ) 2

2 1

r

e







Phác họa đ thị (2, r) và suy diễn không gian xác suất hay hình học AO 1s

b) Hình dạng của các AO phụ thuộc vào phần phụ thuộc góc của hàm sóng, tức phụ

thuộc vào hàm cầu Ylm(θ,φ) Vậy dễ thấy rằng hàm cầu không phụ thuộc số lượng tử

n nên tất cả các or tal s s, 3s, 4s ) đều có đối xứng cầu n ư or tal 1s

, 5đ

, 5đ

4

, 5đ

1.3 a) Tín năn lượng của electron hóa trị của 1H và 3L t eo đơn vị eV

E 1s

1 (H)= -13,60 eV E2s

1 (Li) = - 5,75 eV

b) Xác địn năn lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li t eo đơn vị eV

I1(H)= 13,60 eV I1(Li)= 5,75 eV

c)

+ Li ti có tính khử mạn ơn so với hydrogen do dễ mất electron hóa trị ơn + Phù hợp với nhiều tính chất thực tế, chẳng hạn Li chỉ có u n ướn đạt trạng thái oxi hóa +1, còn H (+1 và cả -1)

, 5đ , 5đ , 5 đ , 5đ

2

(3,0 )

2.1 Từ giá trị moment từ suy ra số electron độc t n electron l n động) của O2 là 2

Lí thuyết liên kết phù hợp được sử dụng là thuyết MO + Xây dựng giản đ năn lượng các MO phân tử O2

+C ỉ ra e độc t n trên MO πx2px và MO πx

2py, p ợp vớ dữ l ệu o ent từ

, 5 đ

, 5đ

, 5đ 2.2

Ba liên kết ở công thức trên được giải thích từ sự phân tích giản đ MO của O2, ở ý 2.1:

-Các liên kết được tạo thành từ 8 electron được phân bố trên 6 MO sinh ra từ sự t hợp của các AO 2p (AO hóa trị) với nhau

-Ba liên kết bao g m:

+ 1 liên kết hai electron, chính là liên kết do sự phân bố 2 electron trên MO σ22pz

và σ*02pz

với bậc nối= (2-0): 2= 1

+ 2 liên kết 3 lectron:

i)Liên kết 3 electron thứ nhất tạo bởi các MO π22px, π*1

2px

với bậc nối = (2-1): 2= ½

ii)Liên kết 3 electron thứ hai tạo bởi các MO π22py, π*1

2py

với bậc nối = (2-1): 2= ½

, 5đ

, 5đ

, 5đ

Vậy t ng số bậc nối trong phân tử là 1+ ½ + ½ = 2 2.3

a) Từ năn lượn tươn ứn của a loạ p oton là 1,97 e và ,15 eV và vớ :

0

12, 4

( )

E KeV

A





ho c t nh n c ch kh c

Tín ước són tươn ứn của a ức ạ à o lỏn ấp t ụ là: 63 n và 576 n

- a ức ạ ấ tron v n n ìn t ấ nên o lỏng có àu

T ực tế o gen lỏn àu an Có t ể quan sát t ấ àu an của o en í ?)

b) Có t ể án:

+ C u ển ức ứn vớ ước són 6 n năn lượn t ấp ơn): c u ển 1e- từ

πx 2px oặc πx

2py lên σx2pz + C u ển ức ứn vớ ước són 576 n tốn năn lượn n ều ơn): c u ển 1e- từ π2px oặc π2py lên πx2px oặc πx

2py

h c t ph ph n tử o cho th c r t nh u chu n m c o m chu n m c cho

ph p ảo to n sp n t nh ch n l v c c chu n m c khôn cho ph p o vậ v ệc

n c c chu n m c ch l o n m c ơn ản nh m p ch n t ước

u h nh un qu n hệ h h p thụ c ph n tử vớ n n lượn c c c

electron tr n c c

, 5đ , 5đ

, 5đ

2.4

- ẽ sự en p ủ các or tal c ứa e độc t n của a n u ên tử O, ả sử đó là py và pz (px c ứa cặp e nên ôn en p ủ)

- N ận t: t eo t u ết p n tử o có l ên ết n ư ết quả tín ậc nố từ

t u ết MO) ôn còn electron độc t n, tức ôn p ợp dữ l ệu o en từ

o vậ v ệc vận dụn ô ìn l ên ết t eo t u ết ôn ả qu ết được các vấn đề đặt ra ở ục 1 và 3

, 5đ

, 5đ

, 5đ

Câu

3

(3,0 )

3.1 a)

- Từ hình học  sự lai hóa sp2 ở cả 6 carbon

- Sự xen phủ các orbital tạo liên kết pi và sigma b)

+ 0,667: bậc liên kết π giữa hai carbon lân cận + 1,000: mật độ electron π tại mỗ car on,và n ư n au

+ ,399: độ c ưa ão òa của nguyên tử car on, và n ư n au + Các số liệu phù hợp với mô hình giải tỏa electron π đối vớ 6 electron π trong vòng

t ơ N ờ đó úp ải thích sự đối xứng và các tính chất đặc biệt của benzen

, 5đ ,5đ

, 5đ , 5đ , 5đ , 5đ

3.2 - Do có sự hình thành liên kết hidro giữa phân tử nước với các phân tử đã c o

-Minh họa:

,5đ

6

, 5đ

Câu

4

(1,5 )

4.1

- Tính tỉ lệ bán kính ion

- Suy ra kiểu cấu trúc ô mạng tinh thế sắt (II) oxid và vẽ hình

- Quan hệ giữa cạnh ô mạng và bán kính hai cấu tử Fe+2, O-2

- Tín được khố lượng riêng

, 5đ , 5đ , 5đ , 5đ 4.2

- ó là các côn t ức không hợp thức -N u ên n n: đa số các tinh thể khuyết đều bị khuyết tật Tron trường hợp này là

sự khuyết tật của sắt T eo đó: các vị trí của sắt trong ô mạn đã ôn ị chiếm hết bởi sắt

, 5đ ,5đ