Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1

Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1 Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1 Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1 Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1 Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1

Tập 1-6 r s v

Quy ước

V1, V2 = Đ ẻ HSG Quốc gia chính thức vòng Ị 2

V1d, V2d = Đề HSG Quốc gia dự bị vòng 1, 2

s v / SVd = Olympic Hóa học sinh viên toàn quốc

IChO = Đề thi Olympic Hóa học quốc tế

PreO = Tài liệu chuẩn bị Olympic Hóa học quốc tế

1 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

a = (Ị)| + <ị>2 and ơ * = (Ị)! - Ộ2

c) Tại sao MO có năng lượng cao hơn trong H2 được gọi là obitan phản liên kết?

Đ ư ợ cg ọ i là MO phản liên kết vì sau cùng cỏ sự giảm mật độ electron giữa các nguyên tử

d) Tương tự, ta có thể kết hợp các obitan nguyên tử của các nguyên tử phức tạp hơn

đề tạo obitan phân tử Xét phân tử oxi, 02 x ế p các nguyên tử oxi như dưới đây (dọc

I 2 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quổc tế

theo trục y) và giá thiết rằng có các obitan 1s, 2s 2px, 2py vả 2pz tronQ mỗi nguyên tử.

e) Ta có thể xếp đặt lại các obitan phân tử này theo thứ tự năng lượng tăng dần trong

sơ đồ obitan phân tử MO:

Ị 3 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vồ Quốc tế

Tại sao năng lượng của obitan g thấp hơn e hoặc i, tương tự, vì sao năng lượng của obitan h cao hơn f hoặc j?

Sư xen phủ dọc của hai AO p trong g xảy ra nhiều hơn xen phủ bên trong e hoặc ị Như vậy tính chất liên kết trong g nhiều hon, nồng lưọng obitan sẽ thấp hơn Giải thích tương tự với năng lượng của h so với f vồ j Sự xen phủ trong h vẫn nhiều hơn trong f hoặc j Như vậy tỉnh chất phản-liên két trong h nhiều hơn vì thế nàng iu'O'na otDiỉan cao hon

f) Tại sao các obitan e và i có cùng mức năng lượng?

Obitan e và i đều từ sự xen phủ bên của các obitan nguyên tử p Các obitan p ỏ' trục

X tất nhiên giống như các obitan p ỏ- trục z (x và z được chỉ định tùy ý) và vì thế các

MO tạo thành phải giống nhau

g) Nếu phân tử 02 bị kéo dãn (nghĩa là khoảng cách 0 - 0 tăng lên) thì năng lượng của obitan j thay đổi thế nào? Sự thay đổi này là nhiều hơn hay ít hơn so với sự thay đổi năng lượng của obitan h?

Khi kéo dãn phân tử 0 2 sự xen phủ giũa các obitan nguyên tử của hai nguyên tử trong phân tử sẽ giảm Như vậy tính chất phản-liên kết trong MO j giảm, từ đó năng tượng của nó giảm Do sự xen phủ dọc của obitan h lúc đầu nhiều hơn so với sự xen phủ bên của j, nên sự xen phủ của h sẽ giảm nhanh hon khi phân tử 0 2 bị kéo giãn Như vậy tính chất phản-liên kết giảm nhanh hơn, từ đó năng lượng của h giảm nhiều hơn g

4 • HNT Group: Tuyền tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

Cốc giản đồ này không xét đến sai biệt mức r.ầng lượng giữa các nguyên tố khác nhau, nhưng vẫn cho thấy hướng xác định bậc liên kết ià đúng, một cách ỡịnh tính Obitan phân ỉử tạo bởi các obitan nouyẻn tử 1 s và 2s dược bão hòa trong mọi trường họp dang xét, nên không ảnh hường đến bậc liên kết của phân tử Bậc liên kết được xem xét do sự khác biệt của số obitan liên kết và phản liên kết tạo ra từ các obitan nguyên tử 2p CN có 5 electron trong các obitan liên kết o và TT tạo ra từ các obitan

2p, và không có obitan phản liên kết nào, vì vậy có bậc liên kếl là 2.5 N2 cỏ sáu

electron trong các obitan liên kết, nên bậc liên kết là 3 Cácobitan liên kết của NO có năm electron nhiều hon sổ electron trong các obitan phản liên kết, nên bậc liên kết là 2.5

b) Phân tử nào trong các phân tử CN, N2, và NO có IE (năng lượng ion hóa) cao nhất? Phân tử nào có IE thấp nhất? [IE(X) = AH°f(X+) - AH°f(X)]

ở đây, ta cần cân nhắc cấu hình electron từ sự mất electron Với C N +, cấu hình electron mới sẽ lả

I 6 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hỏa học Việt Nam vả Quốc tế

khỏi các tru õng hợp khác õẻu từ Gbilan liên kfcl do vậy NO sỗ có nồi Ip b o n g ion hóa thấp nhối Sự ion hỏa CÚ3 CN hoạc của l\'2 đỏi hỏi sự iách !ĩ:ột electron từ đố! elec;ror.

trong obitan lièn kết nén nang luọng lon hóa (Ionization Energy, viết tất la IE) IE(CN)

và IE(N2) phái tương tự Tuy nhién ta dự đoán ráng IE(N2) sẽ cao ho n chúi it sc vó iIE(CN) vi sự xen phủ giữa các obiían nguyén lử trên hai nguyên tủ’ N sẽ nhiều hơn giữa các obitan nguỵèn tu cúa c V3 cúa N do đỏ N2 phái cỏ năng lưọrig ion hố3 cao nhất Giá trị các đại lượng náy trong các tài liệu (IE(CN) = 1359 kJ m o i'1 IE(N2) =

1503 kJ m o l'I E ( N O ) = 894 k j m o H ) phù hợp vói dự đoán này Để ỷ rẳng IE(NO)

thấp hơn nhiều so vói năng lưọng ion hóa cùa hai chất kia cho thấy sự tách một

electron từ obiian phản lien kết dễ ho n nhiều so với obitan liên kết

c) Phân tử nào có ái lực electron cao nhất? (Ái lực electron là năng luọng phóng thích khi gắn một electron vào một tiểu phân và có trị số dương khi quá trình nhận electron là tỏa nhiệt)

Sự tạo thành N2- hoặc N O - xảy ra với sự gắn kết một electron vào obitan phản liên kết trong mỗi trường họp Trái lại, sự tạo thành C N - xảy ra với sự nhận them một electron vào obitan liên kết TT (cũng đạt đến cấu trúc điện tử đẳng điện (cùng số điện

tử => cùng số điện tích âm) vó i cấu trúc điện tử của N2) Như vậy ta dự đoán CN cỏ

ái lực electron mạnh nhất (Electron Affinity, viết tắt là EA); và điều này phù họp vói các giá trị tham khảo (EA(CN) = 369 kJ mol-1, EA(N2) ~ 0 kJ mol-1, EA(NO) ~ 9 kJ mol-1)

d) Sự thêm hoặc bớt các electron của CN hoặc NO tạo thành các tiểu phân cỏ cùng

số electron với N2 Những tiểu phân có cùng số electron thu được sẽ có độ bền liên kết tương tự N2 không? Nếu có thì tại sao? Nếu không thì vì sao?

Có hai hiệu ứng tranh chấp nhau Thứ nhất, sự xen phủ thường sẽ mạnh nhất giữa các obitan nguyên tử của những nguyên tố giống nhau; như vậy ta dự đoán N2 sẽ có

độ bền liên kết cao nhất Tuy nhiên, sự so sánh sẽ phức tạp hơn do NO+ và CN~ ỉà những tiểu phân mang điện: quá trinh phân li lần lượt là,

CN- -» c~ + N(do c có ái lực electron mạnh hơn N),

N2 -» N + N

Và NO+ -> N + 0 +

(do o có năng lượng ion hóathấp hơn N)

Sự tạo thành liên kết có khuynh hướng an định điện tích, dù là điện tích dương hay

âm, như vậy dù sự xen phủ trong trường hợp N2 vốn đã tốt hơn, N2 không nhất thiết

7 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vồ Quốc tế

<ỉẵ có độ bồn Í/-.I I kết iỏT! Phái trong ba tiẻu phán oổr.a điện Nếu khiii';' ũ * các íhóny

!■•: k h á c , k h ó i/.) iiì é i.rá lơ i C c.il h c ; m ộ t c ổ c h đ á n g tin c ẻ y d u ọ

L-(Dè ghi nhận, các oiá trị them kháo hiện hành cho DỊ(C-N)- ] = 994 kJ m o i'1: D ÍN -N)

= 94ô kJ m oM : vả D((N~0)+] =1051 kJ moi*1 Như' vậy sự chuyền vị (lan rộnq) điện tích da lhang ihfe so VÓ! sự xen phú ‘ốt hon cùa N -N tro nạ cá hai trường họp.)

P r e O ( 1 9 9 8 )

Các khí hiếm từng đưọc cho là hoồrt toàn trơ và không có khả năng tạo liên kết hóa học Nqày nay, nhận thức trên đã thay đổi hầu hết các sách giáo khoa hóa học đâ

mô tả một số họ p chết có chứa kripton và xenon đã cô lập được

8) Dùng thuyết liên kết hóa trị, dự đoán hình học phân tử có thể có của XeF2 vả X e R

: I;

• F :XeF2 có 5 đôi electron trên Xe, vậy cẩu tạo sê dưa trên cấu hình electron lu õ ng tháp tam giác Trong ba khả năng sau,

Cấu tạo thẳng hàng làm giảm đến tối thiểu lực đẩy giữa các đỏi electron khỏng liên kết (các đôi này qần Xe ho’n những đôi electron tham gia liên kết trong liên kết Xe-F)

và do vặy dạng hình học tuyến tính (thẳng) được ưu đãi hơn

XeF4 có 6 đôi electron trên Xe, nên cấu tạo dựa trên cấu hình tám mặt (bát diện) Trong hai khả năng,

b) Số oxi hóa cùa Xe trong mỗi họp chất trên là bao nhiêu? Ta dự đcán chúng phản

ú ng nhu một chấl oxi hóa hay chắt khử?

F luôn cỏ số OXI hóa là - 1 Vì vậy các sổ oxi hóa tương ứng của Xe lá +2 (XeF2 ) va+4 (XeF/ị) Các tiếu phân này là những lác nhản oxi hóa rát mạnh!

c) Heli được biết như là một nguyên tố trơ nhất trong mọi nguyên tố; dù vậy, tính “trơ” của heli cũng chỉ giới hạn trong phản ứng của nó vói các nguyên từ và phân tử trung hòa khác Các họp chất của heli, vói các liên kết hóa học hình thức aiữa heli và các nguyên tử khác, có thể tồn tại khi xét toàn bộ tiểu phân có mang điện tích (thường là điện tích dương) Ví dụ, nguyên tử heli có thể tạo các họp chất quan sát được (không nhất thiết tồn tại lâu) với H+, với He+ và vói He2+ Dùng thuyết MO để xác định bậc liên kết cho mỗi trưởng họ'p

Khống kề sự sai biệt mức năng lượng của H và He: ta có thể vẽ các aián đồ MO sau:

d) Các cation 2+ (di-cation) hai nguyên tử bền vững có công thức X He2+ thường chỉ

có thể có khi năng lượng ion hóa IE(X+) < IE(He): nghĩa ià, khi năng lượng cần thiết

để ion hóa tiếp x +nhỏ hơn năng lượng cần thiết để ion hóa He Không cần dựa vào bảng trị số các mức năng lượng ion hóa kế tiếp của nguyên tử, hãy xác định nguyên

tố ‘2 ’ nào, trong khoảng từ H đến Ar, phù hợp nhất với tiêu chuẩn này

C á c nguyên tố nhóm II có năng lượng ion hóa thứ hai khá thấp (vì B e+ Be2+ hoặc

M g + -» Mg2+ tạo một lớp ngoài cùng bão hòa, có cấu hình ‘khí hiếm’ 1 s2 hay 1 s 2 2s2 2p6) Mg2+ có hiệu ứng màn che tốt hơn Be2+, nên IE(Mg+) < IE(Be+) Do đó Mg

phù hợp nhắt với 'Z.

: 9 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nấrn và Quốc tế

e) Nguyên tố nào ngay sát vói nguyên tố z đã định t'ên (nghĩa lá nguyên lố sát trái, sát phái, sát tréiỊ sát dưó'i nguyèn tố z trong báng tuần hoan) là thích họp nhát đé cũng tạo đu'Ọ'c một di-cation bền vũ ng vói He? Nguỵèn tổ náo ngay sát nguyên tố z

là khó có thề tạo đưọcdi-cation như trén?

Trong các npuyèn tố ké cận Ma: Ca có năng iuọng ion hóa thử hai thếp nhắt liong số các nguyên tố {Be Na AI Ca} vi những lí do tương tụ đã nêu trên Nén Ca thích họp nhốt để tạo di-cation bền VÓ I He

Na+ đã cỏ lóp ngoài cung bâo hòa; nên rắt khó xáy ra quá trình Na-:- > Na2+ Vi vậy khá năng õể Na tao d i-catio n vói He là ít nhắt.

Heli là nguyên tố duy nhất trong bảng tuần hoàn tìm thấy được trong một vật thề ngoải trái đất (hào quang mặt trờ’i) trước khi cô lập được trong phòng thí nghiệm Ta biết được nhiều tính chất lí học và hóa học của heli; nhưng trong gần ba mươi năm, từ năm 1868, phổ mặt trời là nguồn duy nhất cung cấp thông tin về nguyên lố hiếm này

a) Với kiến thức hiện nay về lí thuyết lượng tử, phổ này chứa nhiều dữ kiện hữu ích

để phân tích Chẳng hạn như, phổ thấy được bao gồm một dãy các vạch hấp thụ tại

độ dài sóng 4338, 4540, 4858, 5410 và 6558 A (1Ả = 10"10 m) Khoảng cách giữa các vạch chỉ rằng vạch hấp thụ là do trạng thái kích thích của nguyên tử hoặc ion 'kiểu—hidro' (nghĩa là những tiểu phân có cấu hình electron tương tự H) Tiểu phân này là He, He+, hay He2+?

Nguyên tử heli có 2 electron; tiều phân 'kiểu hidro’ chỉ có một electron Do đó, tiểu phản đè cập phải lả He+.

b) Ta thấy rằng mức năng lưựng chung cho các trạng thái trung gian liên quan đến các vạch hấp thụ này đều ở trạng thái năng lượng thấp ni = 4 Các vạch hấp thụ tương ứng ở các trạng thái năng lượng nf cao hơn có đặc điểm gì? Tính hằng số kiểu— Rydberg [nghĩa là hằng số tương đương với RH trong quang phổ hidro nguyên tử] của tiểu phân hấp thụ (Hei+) thể hiện trong các trung gian trên?

Phổ hidro tuân theo biểu thức

PreO (1998)

10 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

A E - R H e - ( - ' l )

hcvói aE = hv = — chuyên thồnh

Nếu đúng, mọi trạng thái trung gian phải cho cùng giá trị RHe+ Rõ ràng là không

đúng, nên phải chọn lại Nếu ta chọn n f = 6 cho trạng thái trung gian 6558 Á, ta có

Giá trị thu được của RHe+ không đổi, vậy kết quả này là đúng

c) Năng lượng ion hóa (Ionization energy, viết tắt là IE) cùa các tiểu phân thường

đ ư ợ c đo theo electronvon (eV) Tính IE(Hei+)?

Ị 11 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

E (H e ! ) bảng RHe+ Đẻ đói thánh elecironvon Cftn nhốn cho 6.02205 mol-1

va chia cho 96486 J m o H e V " 1: linh đu ợc IEíH(v4 ) = 54.44 fcV. _

d) Từ phồ nguyên tử, đưọ'c biết rằng IE(He+) / IE(He) = 2,180 Tồng của hai năng lưọng ion hóa này là năng lưọng xuất hiện AE(He2+), của sự tạo thành He2+ từ He Trị số AE(He2+) là lu ợng tử năng lượng bé nhất phải cung cấp cho He đẻ tách cả hai electron cùa nguyên tử Tính tần số vá độ dải sóng của photon (quang tử) có năng lượng thấp nhât có khả nàng ảnh hưởng đến sự ion hóa kép của heli Ánh sáng mặt trời tại bề mặt trái đất có thể ià nguồn cung cấp các photon nói trên có hiệu quả không?

Các hằng số cần thiết:

c = 2,997925.108 m s -1

h = 6,62618.10 - 3 4 J s

1 eV = 96,486 kJ moM = 2,4180.1 o"'4 Hz

IE(He+) / IE(He) = 2,180; nên IE(He) = 24,97 eV

Vậy AE(He2+) = 7S,4i e V ~ 1.272

Có thề tính tần số, Â = E/h = 1,920.1 o 16 s~1, và độ dồi sóng Ả = c/v = 15,61 nm, của photon có năng lượng thấp nhất có khả năng ion hóa kép (hai lần) Độ dài song này rất ngắn ho n độ dài sóng của phổ thấy được (khả kiến) (300 nm < Â < 700 nm): mặt trời không phải là 'thể đen' đủ nóng để tạo nhiều photon như vậy, và hầu hết sẽ bị khí

Có định luật bảo toàn nào được dùng khi hoàn thành các phương trình trên?

□p dụng định luật bảo toàn vật chất ( bảo toàn số k h ố i, bảo toàn điện tích ) đế hoàn thành các ph- OD2 trình phản ứn2 hạt nhân

2 a) Hãy xếp các nguyên tố natri, kali, liti theo thứ tự giảm trị số năng lượng iọn hóathứ nhất (li) Dựa vào căn cứ nào về cấu tạo nguyên tử để đưa ra quy luật sắp xêpđó?

b) Dựa vào cấu hình electron, hãy giải thích sự lón hon náng luọng ion hóa thứ nhắt (lì) cúa Mg so vói AI (Mg có h = 7,644 eV; AI có h = 5.984 eV).

V2 (2000)

1 Dùng ô lu-'Ọ'ng tử (có chú ý thứ tự của electron), hãy trình bảy các trương họ p cóthể xảy ra khi phân bố 2 electron vào các obitan nguyên tử phân lóp p

2 Hãy viết công thức Lewis của co, C Ũ2 vả chỉ rõ sự phù hợp quy tắc bát tử của c

o trong mỗi côna thức trẽn

3 Thực nghiệm cho biết phân tử H2O có góc HOH = 105° Hãy dựa vảo aiả thuyết laihóa giải thích sự hinh thành liên kết trong phân tử H2O

số hạt mang điện của Y là 76

a) Hãy xác định kí hiệu hóa học của X, Y, XY3

b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X, Y

c) Dựa vào phản ứng oxi hóa - khử và phản ứng trao đổi, hãy viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện, nếu cỏ) các trường hợp xảy ra tạo thành XY3

13 • HNT Group: Tuyềi>tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

2 a: Ki hif.-u 0 Jen 01-r uci hi-.' : tủa X Z:- V ]ii z : .0

k l’.t.-.-.v .jivn> I jĩ X V : i >'• Ye: XV -i: ; h'Jơ;: ■

a) Khối lượng hạt nhân He theo u

b) Độ giảm tương đối khối lượng trong phản ứng trên

c) Năng lượng theo kJ.mol'1 khi 1 mol He^ được tạo thành

Biết: mp = 1,007565 u; mn = 1,008664 u; 1 eV = 1,602.1 O'19 J.

V2 (2001)

1 Khi giải bài toán He+, người ta thu được các biểu thức sau đây để tính năng lượng

của 1 electron: En = - 1 3 , 6 ^ (eV) En = -1 3 ,6 ^ - ^ - (eV)

n: số lượng tử chính

Z: số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử

ơ: Hằng số chắn, đại lượng này được tính đến khi chú ý đến lực đẩy giữa 2 electrontrong He°, ơ = 0,31

Hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (li) và thứ hai (I2) của He Giá trị tính theo biểuthứ c nào thì gần hơn với giá trị thu được từ thực nghiệm? Tại sao?

I 14 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

2 Allen có cóng thức phân tử CshU; cá ba nguyên tú’ c cùng ỏ' trên một dường thểnc Hãy mô tá chi tiết liên kết hóa học trong phân tử náy theo VB (có vẽ hình) và viết còng thức cẩu tạo của phân tử.

3 Sắt có hai dạng thù hình là a và Y: trong đó a có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối, còn dạng Y là lập phương tâm diện Tính tỉ số khối lượno riêng py/po (có vẽ hình

để giải thích tính toán) Biết thông số tinh thể aơ = 0,8ay

V1 (2002)

1 Liệu pháp phóng xạ đưọ-cửng dụng rộng rãi để chữa ung thư Cơ sỏ’ cùa liệu pháp

đó là sự biến đổi hạt nhân:

N ăng 1- ợne kèm theo phản ứns hạt nhân: lớn hơn hẳn so với nãns 1- ỢI1 2 kèm theo phản ứng hoá học thống tlì- ừng _

2 Cho cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d54s1 (1)

a) Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1)

15 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

b) Cầu hình electron (1) là cầu hĩnh electron của nguyèn tử hay lơn? Tại sao?

n ) l;ì c ;' h i i i i i i l i c c u a II'J IIV O II lử v i:

( ã í i l i m l i (I b i í i ĩ h á o l i o i l IK-11 i h i ì o c Is i m l o ạ i t l u i \ C I I i i i - p n ! i f < i ! l ’i " i ’l í !1L’ I I \ c u | | | ' |

I IiikV kim loại duiyen liếp till inn khóiií? Iho i;ì aiiion: nón l;i Cíiliou Si'j c - 2-1 thì / (.'() liié lii 25 26 27 Các só liệu nil V khói)" có t a i l h mil cat ion IKK) ihvj với ÚIII liinli

I v: 2s-2p'’3s’ 3p,'3tl54sl Vậy / chi t o ihc là 24

< Nyuvcn lo Ga có cấu 111 11 h IAI j 3 il," 4 v 4 p l ion G à '' o> oil'll h in h IA r j " 4 s bén Menkiinnsi ihC’ e;m eớvào lớp nuoiii cũnli 4sMo SII\ ra IÌ‘JUÚTI III )

c) Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của ion hay nguyên tử úng vói cáu hình electron (1), hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa

z = 2-1 —> 1JSIIIW11 ló C‘r Kim loại (clun ẽiniép) D;inu dor, chái cổ tínli klur

7?

3 Biêt En = -13,6-2- (e^ ) ; n ^ s° lưỢnQ từ chính; z là số đơn vị điện tích hạt nhân

a) Tính năng lượng le Irong trường iực một hạt nhân cúa mỗi hệ N6+, c 5+, 0 7‘

Quy luật liên hệ E ivới Z: z càns tăns Eicànc âm (càne thấy)

Qui luật này phản ánh tác dụnẹ lực hút hạt nhân tới e đ- ợc xét: z càns lớn lực hút

4 Áp dụng thuyết lai hóa, giải thích kết quả của thực nohiệm xác ớịnh d u ọ c BeHz,

C O ớều là phân tử thẳng

Phán lú'1 lui 1)11 có 3I i í a ụ én Iư il- ụv «ji;ii ill ích vò Ỉ!m il ih iiiii: \ ‘J U \ C l ) 111 ti'im -j làm có hu

l i o á s p ( l à l ; i i hoá i h i i i i L ’ ).

I k l Ị' : c'ấu hình e cu;i ])<JUVCI1 ni :1 1 1 s 1 : Be: l.s-'2s-’

Vậ\ Be là ncuvOn uririm a làm có l;ii III KÌ sp:

oxi tạo ra 2 liên kết n (x<->x ; y <->y) nén 2 liên kết Tí này ò trons 2 mật phẫna vuõnc

góc với nhau và đểu chứa 2 liên kết ơ

Ghi chú: Yêu cầu phải trình bày rõ nh- trên về các lién kết ơ, 71 trong CO: (chú

ý: phải nói rõ có sựt- ơng ứng obitan 2iữa c với O: x<-»x; V o v )

17 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt*Nam và Quốc tế

iChO (2002)

Tinh thẻ rubi có màu đỏ thẳm và dùng rắt phố biến đé lam

đỏ trang sức ít ngưòi biết rang tâm của máy la-de đầu tiên,

do Maiman chế tạo năm 1960, là một tinh thể rubi lón Màu

đỏ củạ rubi phát xuất từ sự hấp thụ ánh sáng bỏ ỉ các ion

Cr3+ kêí họplrong tinh thê nhôm oxit (AI2O3) không màu lon

Cr3+ cố 3 electron trong phân lóp 3d và hấp thụ ánh sáng

nhò' sự chuyển tiếp electron giũa các obitan 3d cố năng

lượng thấp hơn và cao hon

1 Hãy chỉ định phỏ nào trong bốn phố hấp thụ là cùa rubi

(Ghi chú: Wavelength: độ dài sóng, Ultraviolet: cực tím, Violet: tím, Blue: xanh, Green: lục, Yellow: vàng, Orange: cam, Red: đỏ, Infrared: hồng ngoại, Absorption: sự hấp

Thanh dùng trong la-de rubi là một hình trụ dài 15,2 cm và đường kính 1,15 cm lon Cr3+ chiếm 0,050 % theo khối lượng Khối lượng riêng của AI2O3 bằng 4,05 g cm-3 Khối lượng nguyên tử của Cr = 52u (1 U=1,67 X 10_27kg)

2 Hãy tính xem cỏ bao nhiêu ion Cr3+ trong thanh la-de. _Hướng dẫn:

18 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tể

Volume* of the rod - K I

V = n y 0.575' y. 15.2 cm ' = 15.79 cm"

Mass of the rod: III - 15.79 ■ 4.05 g = 63.94 g

Mass OÍ chromium in the rod: mo = 63.94 g X 0.05 /1 0 0 = 0.0319 g

Number od chromium ions: N = 0 0 3 1 9 /1 0 kg I (52 /. 1 6 7 /1 0 ''7) = 3 ,68*10"'.

Trong rubi, các ion C r3’ đưọ’c phổi trí bời 6 ion oxi thành một bát diện Dạng của năm

obitan 3d cho dư óiđây Trong ỏ dưới đây, hãy chia năm obitan 3d thành một nhóm

gôm ba obitan năng luợng thâp (teg) vả một nhóm aồm hai obitan có năng lượng cao hơn (eg) như được biểu thị

3 Hãy chỉ định trong các ô dưới đây obitan 3d nào (ơz2, đxy, ơyz ơx2-y2,ơxz) thuộc nhóm

Í2ọ và obitan nào thuộc nhóm eg

Hircmg dẫn:

4 Hãy chỉ bằng các mũi tên sự phân bố và hướng của momen spin từ của ba electron

3d ở trạng thái năng lượng thấp nhất của C r3+ trong năm obitan đcủa Cr3+.

Hướng dẫn:

ị 19 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vả Quốc tế

5 Hãy cho biết điều gì xảy ra với rubi (Đánh dấu câu trả lời đúng)

□ Nam châm hút rubi (rubi di chuyển xuống thấp)

□ Nam châm không có ảnh hưởng trên rubi(rubi cố định)

□ Nam châm đẩy rubi (rubi di chuyển lên trên)

□ Nam châm gây hiệu ứng dao động lên rubi (rubi di chuyền lên, xuống)

s v (2003)

1) Trình bày cầu tạo của phân tử c o theo phương pháp VB và phương pháp MO (vẽ giản đồ năng lượng) Cho Zc = 6; Zo = 8

Theo phu om pháp VB ihì phân tư c o cỏ cẩu lạo: c 0

Hai liên kết được hình thành bane cách ghép chung các electron độc tliân và một liên kết cho

nhận M O :(K K ): ơ ] ơ ; n ị = ĩ ỉ ị ơ :

2) So sánh năng lượng ion hóa giữa các nguyên tử c và o, giữa phân tử c o với nguyên tử 0

li(C ) < h(0) vì điện tích hiệu dụng với electron hóa trị tăng từ c đến o

h(CO) > H(0): vì năng lượng của electron ở ơ z của c o tháp hơn năng lượng củaelectron hóa trị ờ oxỵ. _

I 20 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

3) Mô tả sự tạo thành liên kết trong các phức chất Ni(CO,y vả Fe(CO)-: theo phương

pháp VB và cho biết cấu trúc hình học cúa chúng Cho b ie tZ F fc = 26 Z ni = 28

V1 (2003)

1 Nhôm clorua khi hòa tan vào một số dung môi hoặc khí bay hơi ờ nhiệt độ khôngquá cao thì tồn tại ở dạng dime (AI2CI6) ở nhiệt độ cao (700 °C), đime bị phân li thành

monome (AICI3) Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome; cho biết

kiểu lai hóa của nguyên tử nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử Mô tả cấu trúc hình

học của các phân tử đó

* Viết công thức câu tạo Lewis cua phân từ dime và monome

Nhôm cỏ 2 số phối trí đặc trưng là 4 và 6 Phù họp với quy lắc bát lử, cấu tạo Lewis của

phàn từ dime và monome:

C1-* Kiểu lai hoá cua neưvèn từ nhòm : Trona AlCb là sp2vì Al có 3 cặp electron hoá trị;

Trong AhCk là sp3 \à AI có 4 cặp electron hoá trị Liên kết trone mỗi phân từ:

AlCb có 3 liên kết cộng lioá trị có cực giữa nguyên từ Al với 3 nguyên tủ' Cl

AbClỏ: Mỗi ngii>'êii tử Al tạo 3 liên kết cộm hoá trị vói 3 nguvcn từ Cl và 1 liên

kêt clio nhận vói 1 nguyên tử C1 (Al: neiivên từ nhận; Cl nauv;ên từ cho)

Trong 6 nguyên tư C1 có 2 ngu>’ên từ C1 có 2 lièn kết, 1 liên kết cộng hoá trị thông thường

21 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học V iệt Nam và Quốc tế

Vi! ỊĩC-n kc'l (.'hu Ii!t:iii.

* ( fill [rúc hĩnh học:

PIiíìii ĩi! AK I : lUMiyũi tư AI liii ho;i l.iil-u ;.ji- (uiiii uiac p!ũ:ni)

lien pi lá 11 tứ có ám trúc I;im UKÌC phãMỊí dáì ntỉiivci) Hi AI (V

lâ m c ò n 3 in n iú n III ( I 0 5 đ in h ctui ta m L’iác.

Phân III AbCI-.: cá u irúc 2 tứ đ iệ n yhép với nhau Mồi Iiiíiivén

UI' A I la ũ m ì cua m ộ l UI diện, m o i n tỉii\c n nr ( I l;'i dinh CUÍÌ lử

°c Hãy giải thích tại sao

* Phân lử

ỉ n = 1-91 Debye L M = 1 S4 Debye

có thế tạo liên kết liidro - H - F - có thể tạo liên kết hidro 11 0

-* Nhiệt độ nóng chay cua các chất ràn với các mạ ne lưới phân tử (nút lirói là các phán tư) phụ thuộc vào các yếu tố:

- Khối lượng phàn từ càng lón ihì nhiệt độ nó na chảy càna cao

- Lực hút giữa các phàn lừ cànạ mạnh thì nhiệt độ nó na cháy càns cao Lực hút

giũ a các phân lử gồm: lụ c liên kếi hid ro lực liên kết Van der Waals (lực địiìh hưóns, lực khuếch tán)

*Nhận xét: HF và H :0 có niomen lườne cực xấp xỉ nhau, phân từ khối gần bằna nliau \'à đêu có liên kêt hidro kiiá bèn đáng lè hai chãi ràn đó phái có nhiệt độ nóna chãv xáp xi nhau, HF có nhiệt độ nóng cháy phải cao hon cùa nước (vì HF tnojnen lườii2 cực lón hoa

p h à n tư k h ố i lớn hoTỊ liên k ế t h id ro b ề n hon).

Tuv nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H :0) = 0°c > Tik(HF) = - 83°c

* Giải thich:

Mỗi phàn tử H-F chì tạo được 2 liên kết hidro với 2 phân tư HF khác ở hai bèn

H-F H-F- H-F Trona HF răn các phân tu H-F liên kết với nhau nhờ liên kết liidro tạo thành chuồi một chiều, giữa các chuồi đó liên kết với nhau bằnu lực Van der Waals yếu Vì vậy khi đun nóna đèn nhiệt độ không cao làm thi lực Van der Waals giữa ^

các chuồi đã bị phá vờ, đồns thời mỗi phần liên kct hidro cũng bị

phá vỡ nên xảy ra hiện tưọníi nóne chảy

Mồi phàn tứ H-O-H có the tạo được 4 liên kết hidro với 4

phàn từ H2O khác nằm ớ 4 đhih cúa tứ diện Trons nước đá mồi

phân tư H2O liên kết với 4 phân tư H2O khác tạo thành mạ 112 lưới

không gian 3 chiều Muốn làm nóng chày nước đá cần phải phá

vờ mạng lưói khônạ gian 3 chiều với số lirọng liên kết hidro

nhiều hon so với ờ HF rắn do đó đòi hòi nhiệt độ cao hon

Ị 22 • HNT Group: Tuyền tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

V1d (2003)

1 Một nguyên lố có 3 trị số năng tượng ion hóa đầu tiên (tính ra kJ/mol) ỉá 11800: 500; 7300

a) Hãy chỉ ra năng lượng ion hóa thú' nhất, thứ hai và thứ ba cúa nguyên tố đó

b) Nguyên tố đã cho là nguyên tố nào trong 3 nguyên tố sau đây: Zn, Lí, Cỉ Vì sao?

2 Phân tử Ũ22+ truớ c đây coi là không thẻ tồn tại, nhưng ngày nay được phát hiện trong thực nghiệm

a) Viết công thức Lewis cho phán tử đó

b) Biết rằng phân tử đó khống bền về mặt nhiệt động nhưng vẫn có thể tồn tại trong khoảng thời gian ngắn khi 2 ion 0 + tiến đến rất gần nhau Hãy mô tả quá trình hình thành liên kết giữa 2 ion 0 + để tạo thành phân tử 0 22+

Hãy giải thích vì sao:

a) h của Be lớn hơn h của Li, B?

b) I2 của B nhỏ hơn I2 của Li nhưng lớn hơn I2 của Be

c) I2 của Be nhỏ hơn Ỉ2 của Li

2 Nhôm bị oxi hóa điện hóa học khi tác dụng với dung dịch axit sunfuric tạo thành các lóp AI2O3 xốp Cấu trúc của lớp này là các tế bào lục phương có tâm hình trụ rỗng Đường kính các lỗ trống là giống nhau trong toàn bộ lớp Các lớp A Í2O3 xốp có thể dược tạo màu điện hóa học khi chèn vào chỗ trống bằng kim loại hoặc oxit của chúng.Một lớp AI2O3 xốp dày 10 fjm trong đó các lỗ trống chiểm 12 % thể tích của lớp s ố lỗ trống bằng 6.1010 trong 1 cm2 Lớp này được tạo màu điện hóa học trong dung dịch CuS04 Biết rằng các lỗ trống được lắp đầy bằng hỗn hợp giống nhau của Cu và CuO với 12 % Cu và 88 % CuO theo khối lượng Một miếng 1 cm 2 lớp đã tạo màu này được hòa tan trong dung dịch axit nitric Pha loãng dung dịch đến 100 mỉ và thấy nồng

độ ion Cu2+ bằng 18,9 ụmol/lít Hãy tính đường kính cùa một lỗ trống và phần trăm được làm đầy bằng hỗn hợp Cu và CuO Biết khối lượng riêng của Cu bằng 8,96 gam/cm3, CuO bằng 6,45 g/cm3

V2 (2003)

23 • HNT Group: Tuyển tập Oiympic Hđa học Việt Nam vả Quốc tế

1 Nbb két họp đưọc vói các cation A g T, Zn2" tạo ra các ion phú c [Ag(NH.'í)2] ’ [Zn(NH:-,)/t]2+ lon [Ag(NHb)2]+ có cấu trúc thẳng, còn [Zn(NH3)/,]2J có cầu trúc tứ diện Hây mô tá sự hinh thành các liên kết hóa học ỏ' hai ion phức này Biết cáu hình electron lóp ngoài: Ag 4 d 1ũ5s1, Zn 3d104s2.

2 Xét các phản ứng có liên quan đến sự phá hủy ozon sau đây:

a) Sự phân hủy ozon: 03 (k) + o (k) -» 2O2 (k)

Thực nghiệm cho biết O2 có tính thuận từ Viết công thức cấu tạo của các phân tủ'ozon và oxi Dựa trên cấu tạo và năng lu ọng liên kết, hãy dự đoán phển ứng trên làthu nhiệt hay tỏa nhiệt ờ điều kiện tiêu chuẳn Giải thích?

Thực nghiệm cho biết: AH°sinh (Os) = 142,7 kJ/mol; AH°sinh (O) = 249.2 kJ/mol Dự đoán trên có phù hợp với kết quả thực nahiệm hay khôna?

IChO (2003)

Hạt muon (ụ) là một hạt thuộc họ lepton có cùng điện tích và từ tính như electron, nhưng cỏ khồi lượng khác và khống bẹn, ví dụ nó phân râ thành các hạt khác trong vòng micro-giây sau khi được điều chế ở đây ta thử xác định khối lượng của muon bằng hai cách cỏ phần khác nhau

a) Phản ứng phân rã tự xảy ra thường gặp nhất của muon là:

M -> e + v £ + VM,trong đó Ve là anti-nơtrino của electron, và Vp là nơtrino của muon Trong một thí nghiệm sử dụng muon cố định, v ,+ Vp , mang đi tổng năng lượng bằng 2,000x10-12 J, trong khi electron đang di chuyển với động năng bằng 1,4846x1 O'11 J Hây xác định khối lượng của muon.

Ẹu = Ec + Ev.v => nip C' = nv c2 + Tc + Ev.v => n\, = n\ T (Tc + Ev,v) C’: =>

Itv = 9.109382 X lO’3' kg+ (1.4846 X 10 ' 1J + 2.000X 1 o '- J) X (2.99792458 Ills ’ 1)’- 1.8835 X 10'2Ỉ kg

b) Nhiều thí nghiệm khảo sát phổ các nguyên tử thu bắt một muon thay vì một electron

C ác nguyên tử kỳ lạ này được hình thành trong những trang thái kích hoạt khác nhau

Sự chuyền tiếp từ trạng thái kích hoạt thứ ba đến trạng thái kích hoạt thứ nhất củamột nguyên tử gồm hạt nhân 1H và một muon gắn vào đó được quan sát tại bướcsóng 2,615 nm Hãy xác định khối lượng của muon. _

ỊI (m M i l , / ) ' >i n ( ị i ] i n / ) ' •, m Ííl.í»y.>xl(j ’ )' (l 672622 X10 k y) " ) >

in i SSÒTxld ' k;j

IChO (2003)

Các mức năng lượng quay của các phán tử hai nguyên tử được mô tả đầy đủ bằng công thức Ej = B J (J+1), trong đó J là số lưọ'ng tử quay của phân tử và B là hằng số quay của nó B quan hệ với khối lượng giảm hụt [J và độ dài liên kết R cúa phân tử

h2

nhò' phương trình B = — i — r

8ti p RNhìn chung, các chuyển tiếp của phổ xuất hiện tại những năng lưọng photon bằng sai biệt năng lượng giữa các trạng thái thích họp của phân tử (h V = AE) Các chuyền tiếp quan sát được sẽ xảy ra giữa hai mức quay kế cận, từ đỏ AE = E j+1 - Ej = 2 B (J+1)

Hệ quả là các chuyền tiếp quay kế tiếp xuất hiện trên phổ (như phổ nêu dưới đây) thỏa mãn phương trình h (Av) = 2 B

V (GHz)Khảo sát trên phổ được cung cấp, hãy xác định các lượng sau đây của 12c 160 với đơn vị phù hợp:

c) R

Ị 25 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

Dùng các thông tin được cung cấp trên đồ thị hãy cho biết câu trả lời bằng số với đơn

vị thích hợp cho các câu hỏi sau:

1 Đ ộ dài liên kết tại cân bằng của H2 và H2+ bằng bao nhiêu?

u 2?íi tự phóng xạ tạo ra đồng vị bển 9:Pb' cùnc với ba loại hạt cơbản: 2<x4, iP °v à PY° Theo định luật bảo toàn khối 1- ợna: X = 238 — 4 X 8 = 206 Vậy có 82pb:06.

Theo định luật bảo toàn điện tíc h :[ 92 — (82 + 2x 8)] / (— 1) = 6 Vậy có 6 hạt -iP°

Do dỗ ph-ơng trìnhchung của quá trình này là: 9;U 23y - >■ sjPb^116 + 8 He + 6p.

b) Uran có cấu hình electron [R n lõ ^ ô d ^ s 2 Nguyên tử này có bao nhiêu electron độc thân? Có thể có mức oxi hóa cao nhất là bao nhiêu?

Cấu hình electron [R n líP ó d ^ s ^ có số electron nsoài đ-ợc biểu diễn nh- sau:

c) UF'o lá chất lỏng dè bay hơi được ứng dung phó biến dố tách các dò nọ vị uran Hay viét phương trinh phản ứng của UFíi đưọc tạo thánh km cho UF-* tác dụng VO I CIF

[ 2 C1F3 “ 3 UP.Í — ”3 UFc + CĨT

V1 (2004)

1 Trong nguyên tử hoặc ion dương íuong ứng có từ 2 electron trở lêạ electron chuyển động trong trường lưc đ u ợ c tạo ra từ hạt nhân nguyên tủ' vả các electron khác Do đó, mỗi trạng thái của một cầu hình electron có một trị số nềno iu ợno Vói nguyên tố Bo (số đơn viđiện tích hạt nhân z = 5) ỏ' trạng thái cơ bản cỏ số liệu như sau:

Cấu hinh electron Năng lượng cấ u hình electron Năng lượna

Tính các trị nãne I- ợns ion 'noá có thể có của Bo:

Từ câu hình electron đã cho , ta xác định đ- ợc các vi hại t- ơne ứne CÙI1S với tr i nã!i£í]- ợng n il- sau:

(Y> d in h N 'III” I <ÍML’ io n h í ví ÍCUỈI m i l l n j j i i v v i i l i i ) lit IKMIL’ I ỢU!i ÍI i i l i i l c:s n <ii'

l ; k h I 0 k l m i D L 'i iv i n l ử ( i tr ạ iií.’ th á i c o ' h a n li lit k l i ó i i u I r u y ó n i l i o i i i i i o i i ' j n a n L ' c i!ó

\ ặ\ iiiifti mint! I Ọ ìiii <: cu a I c ỡ li iiiiii lliá i c ơ b ; in va IKIII1II ợIIụ k ill lim í 1 I <>11 Lĩ ứnu cú

lị lii Ilium 1-ựne ion lu HÍ ih ứ k c ú ii nau vén lố M ci-ợc b ic u ih ị ih c o ( 2 i

XÓI cụ ihé v ới imuyén lố Bo: VI z = õ nón níỉiiycn lư có 5 c: viiy k = I (lén 5 A p ciụnu ph- óim ninh (2) và (3) dùní! sốdữ kiện biina irén cho Bo la có:

b) Hãy nêu nội dung và giải thích quy luật liên hệ giữa các năng lượng ion hóa đó

Từ kết quả trên, ta thấy có q u i luật liên hệ các trị năns 1- ợng ion hoá của Bo

Giải thích: K hi vi hạt M ík' " lw mất them 1 e tạo thành M k* có số đon vị diện tích k+ lớn hơn (k — 1) nên lực hút tác dụna lên e tiếp theo trong vi hạt M k+mạnh hơn so với tron a M (k— 11+ Do đó phải tốn năns 1- ợng lớn hơn dể tách 1 e tiếp theo khỏi M ; nghĩa là I, k_II < lk_nj> dã d-ợc chỉ ra trong (4 )iré n d â y _

2 Năng lượng liên kết của N-N bằng 163 kJ.moM, của N=N bằng 945 kJ.mol'1 Từ 4 nguyên tử N có thể tạo ra 1 phân tử N4 tứ diện đều hoặc 2 phân tử N2 thông thường Trường hợp nào thuận lợi hơn? Hãy giải thích

X ét dấu của nhiệt phản ứng

A H = V V ]E j - V V ịE ị

Trong đó i, j là liên kết thứ i, thứ j ở chất tham sia, chất tạo thành t- ơns ứna của phản ứng đ- ợc xét; E ,; Ej là năng 1- ợng của liên kết thứ i, thứ j đó

X ét cụ thê với ni tơ:

29 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

2 Khi chuyền từ F2 đến Cl2, độ bền nhiệt của các phồn tử tăng lên, còn khi chuyển từ

CI2 đến I2, độ bền nhiệt của các phân tử giảm xuốno Hãy giải thích đặc điểm đó

1 Titan (II) oxit TiO có cấu trúc tinh thể kiểu NaCI

a) Vẽ một ô mạng đơn vị (tế bào cơ sở)

b) Biết cạnh của ô mạng đơn vị a = 0,420 nm Tính khối lượng riêng của TiO

2 Tính năng lượng mạng tinh thể của TiO từ các số liệu sau:

Năng lượng nguyên tử hỏa của O2 494 kJ.mol’1

Năng lượng ion hóa thứ nhất của Ti 658 kJ.moM

Năng lượng ion hóa thứ hai của Ti 1310 kJ.mol'1

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của TiO -416 kJ.moH

V2d (2004)

Tinh thể bạc có cấu trúc lập phương tâm diện

Ị 30 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hỏa học Việt Nam và Quổc tế

a) Hãy vẽ một ô mạng đo'n vị (tế bào CO' s ỏ ).

b) Tính số nguyên tử trong một ô mạng đon vị

c) Xác định hằng số mạng của tinh thể Ag Biết bán kính nguyén tử Ag bằng 1,442 À

ỈChO (2004)

Phản ứng của nguyên tố X với hiđro tạo thành một dãy các chất giống nh- hiđrocacbon Từ 5.000 g chất X tạo thành 5.628 g một hỗn hợp có tỉ lệ mol = 2:1 các đồng đẳng hợp thức của X t- ơng ứng với métan và êtan

1 Hãy xác định khối I- ợng mol của X từ dử kiện trên Cho biết ký hiệu hoá học của X

và viết côngthức cấu trúc 3 chiều (3D) của hai sản phẩm tạo thành

Tr- ờng hợp phức tạp hơn sau đây rất đáng chú ý trong lịch sử:

Khoáng vật Argyrodite là hợp chất tỉ I- Ợng có chứa bạc (ở trạng thái ôxi hoá +1), I- u huỳnh (ở trạng thái ôxi hoá -2) và một nguyên tố Y ch- a biết (ở trạng thái ôxi hoá +4)

Tỉ lệ khối I- ợng của bạc và Y trong Argyrodite bằng m(Ag) : m(Y) = 11.88 : 1 Y ở số ôxi hoá thấp (+) tạo ra sunphua có mầu nâu đỏ Sunphua màu có hoá trị thấp này là chất thăng hoa thành khi đung nóng Argyrodite trong dòng khí hyđro Phần còn lại là Ag2S và H2S Để chuyển hoá hoàn toàn 10.0 g Argyrodite, cần 0.295 lít hiđro ở 400 K

và 100 kPa

2 Hãy xác định khối I- ợng mol nguyên tử của Y từ dữ kiện trên Viết ký hiệu hoá học của Y và công thức thực nghiệm của Argỵrodite

Khối I- ợng nguyên tử có liên quan chặt chẽ với các tính chất quang phổ

Để xác định tần số dao động biểu diễn bằng số sóng đối với các liên kết hoá học trong quang phổ hổng ngoại (IR), các nhà hoá học sử dụng công thức cuả định luật Hooke

để xác định tần số dao động (đặc biệt chú ý đến đơn vị cho phù hợp):

Khối I- ợng rút gọn của AB4, tính theo công thức U = — ^ m^-—

3m(A) + 4m(B)m(A), m(B) Khối I- ợng của các nguyên tử liên kết với nhau

Tần số dao động của liên kết C-H trong metan bằng 3030.00 cm-1 Tần số dao động của chất t- ơng tự mêtan có chứa nguyên tố z bằng 2938.45 cm -1 Enthalpy liên kết của liên kết C-H trong mêtan bằng 438.4 kJ mol-1 Enthalpy liên kết của liên kết Z-H ttong chất t- ơng tự mêtan có chứa z bằng 450.2 kJ mol-1

3 Hãy tính hằng số lực k của liên kết C-H dựa vào công thức của định luật Hooke Xác định hằng số lực k của liên kết Z-H Cho rằng có sự phụ thuộc tuyến tinh (tỉ lệ thuận)

giữa hằng số lực và enthalpy liên kết Xác định khối I- ợng mol nguyên tử của z lu' cếc òữkiện trén Viết ký hiệu hoá học của z.

sv (2005)

Lý thuyết lượna tử dự đoán được sự tồn tại của obitan 110 ứng vó i số lưọ'ng tử phụ I

= 4 (g là ki hiệu của số lượng tử phụ n = 4).

1) Hãy cho biết số electron tối đa mà phân ló p ng có thẻ có

Phân mức nâng lượng ng ứng vói gia trị I = 4 sê có 2i + 1 obilan nguyên tù', nohĩa la

có 2.4+1= 9 obitan nguyên tứ Mỗi obitan nguyên tử cỏ tối òa 2e Vậy phán mức nồ no lưọng ng có tối da 18e

2) Dự đoán sau phân mức năng lượng nào thi đến phân mức ng

Phán mú c năng lưọ ng ng xuắt hiện trong cầu hình electron nguyên từ iá 5g bó i vì khi

số lưọng tử chinh n = 5 thì lớp electron này có tối õa lồ 5 phân mức nàng luọng ứng với I = 0 (s); I =1 (p); I = 2 (d); I = 3 (f) và I = 4 (g) Theo quy tấc Klechkowski thì phân mức 5g có tổng số n + I = 9 Phân mức này phải nằm sát sau phản mức 8s

3) Nguyên tử có electron đầu tiên ở phân mức ng này thuộc nguyên tố có số thứ tự z

(ic'v Ik'ii kéĩ iiiam 11 ICO chicu I INI I - z l \ i \i dộ ám diện cii;i I l«’>'n I uni CIKI II ill iliị‘11 tit'll lech vé pilia 1 nliicu hon w Iti'c liáv kem hi in.

2) So sánh momen lưỡng cực giữa hai phân tử NH3 và NF3 Giải thích

ị i ( N 1 I ) - ■ U ( M •) ( iiai thích:

0 NM.Ì chiêu cua các m om en liên k ố i và cua c ặ p e le c tio n cua \ CÙI1L! lu rứ n ii nên n io ivio n lồ n ạ

c ộ n íi cua phân lử lớn kh á c với N F? (Iiình \'ẽ).

3) Thực nghiêm xác định được momen lưỡng cực của phân tử H2O là 1,85D, góc liên kết ZHOH là 104,5°, độ dài liên kết 0 - H là 0,0957 nm Tính độ ion của liên kết 0 -

H trong phân tử oxy (bỏ qua momen tạo ra do các cặp electron hỏa trị không tham gia liên kết của oxy) Cho biết số thứ tự z của các nguyên tố: 7(N); 8(0); 9(F); 16(S)

1D = 3,33.10'30 c.m Điện tích của electron là -1,6.10'19C; 1nm = 10'9m.

n cùa phân tử bàng tổng các moineti cua hai liên kếi (O - H):

Từ đó sư dụntỉ các hệ thức lưọng trong lam giác la lính được momen cùa liên kết o -

H là: 1,51D

Giá thiết độ ion cua liên kếi 0 - H là 100% ta có:

Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương với thông số mạng a = 0,534nm Tính bán kính nguyên tử cộng hóa trị của silicvà khối lượng riêng (g.cnr3) của nó Cho biếtMsi

= 28,086g.moM Kim cương có cấu trúc lập phương tâm mặt (diện), ngoài ra còn có

4 nguyên tử nằm ở 4 hốc (site) tứ diện của ô mạng cơ sở

Ta dề dàns suv ra độ ion cùa liên kết o — H là 32,8%

s v (2005)

I 33 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

sv (2005)

Ánh sáng nhìn thấy có phân hủy được Br2(k) thành các nguyên từ khỏna Biết rằng nồng lượng phá võ' liên kết giữ a hai nguyên tử là 190kJ.moM Tại saono'i Br2Có màu?Biết h = 6,63.10-34 J.s; c = 3.10s m.s '; Na= 6.022.1023 moM

SP Hinh tháp tam giác

b) So sánh góc liên kết HXH giữa hai phân từ trẽn vả giải {hích

Góc HPH > HasH vì độ âm điện của nguyên tử trung lâm p 1Ó11 hon sc

Góc HPH > HasH vì độ âm điện cua nguyên lừ irung lâm p lón hon so với của As nên lực đấy mạnh hon

2 X ét các phân tử POX3

a) C ác phân tử POF3 và P O C I3 có cấu hình hình học như thế nào?

b) G óc liên kết XPX trong phân tử nào lớn hơn?

Góc FPF < CỈPC1 vi C1 có độ âm điện nhò hon tlo là giam lục đây

34 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

3 Nhũng phân tứ nao sau đáy có momen lưỡng cục lớn hơn 0: BFn; Nhte; SiF<; SiHCb: SFi| Oi.

cho biét: Zp = 15:Za ĩ= 3 3 : Zo = 8: Zr = 9; Zci = 17; Za = 5: Zw = 7: Zsi = 14; Zs = 16

Các vi hạt có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng: 3s1, 3s2, 3p3, 3p6 là nguyên tử hay ion? Tại sao?

Hãy dẫn ra một phản ứng hóa học (nếu có) để minh hoạt tính chất hóa học đặc trưng của mỗi vi hạt

Cho biết: Các vi hạt này là ion hoặc nguyên tử nguyên tố thuộc nhóm A và nhóm

Càu hình electron cùa các lóp tronsỉ cũa các vi hạt là ls22s: 2p6, ứna với câu hình cùa [Ne]

1 Câu hình [Ne] 3s! chi cỏ thê ứng với nguyên tứ Na (Z = ] 1), không thè ứng với ion

Na là kim toại điển hình, có lính khừ lất mạnh Thí dụ: Na tự bốc chảv trong H :0 ờ nhiệt độ ihườne

a) Trưòne hợp vi hạt có z = 18 Đây !à Ar, một khí trơ

b) V i hạt có z < ] 8 Đâ\' là ion âm:

ị / If' i>;’i\ I.! N v'!KI 1 kiìii ur.rii.’ clv'»i lìKinh liìí (Ị;>:

11 s ( J ► ■? s : 11 o

/ I:’ lii I* la 1 IJi.'IVj K-:i i ii'iA n lí!j

Cl Vi hạ! có X IN Itáv I;I inn (itiơní.*:

/ 1 0 D â y lã K c h ill o x i i W i I 'll v e il, c h i h i k ilt ! ( iiiớ i U ic (!ụ : ij u i: i CH'IIL.' d iệ n ú i lộ n p l ũ n K ( ' l

N O : ch i có le ch-a liên kết nên lực đay các cặp c li én két yếu hơn N O ; cú cập e ch - a liên kết qóc ỉiéìi kết ONO của /VO’ > góc liên kết ONO của NO

2 •

* Nguyên tử N trong N O ] ỏ trạng thái la i hoá sp và không còn e tự do nén hai

liên kết ơ cỏ khuynh /?- ớngtạo góc 180° đểgiảm thiểu lực đẩy giữa các dôi e liên kết dẫn đến hình học tuyến tín h ịis o ).

2 120° và 108° là số đo góc liên kết quan sát được trong hai hợp chất trimetylamin

và trisilylamin (H3Si)3N Hãy gán trị số đo góc liên kết cho mỗi hợp chất và giải thích

sự khác biệt này

P hân tử tnmetxỉamin có nguyên tử nừơở trạng thái la i hoá sp3và phân tử có dạng hình tháp tam ạiác với sức đẩy của cặp electron ch- a liên kết trên nìĩơịtheo thuyết VSEPR) nên ẹócliênkết Me - N - Me = J08°< J09°2 (íỊÓctứdiện).

36 * HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vá Quốc tế

elcciron (11(1 cập eỉcctron ch- (I Ìiéiì kết —> n i'll yen /II' Iiiỉo' ứ n y n ạ th á i l a i lì (HI sp-

và p liủ ì! tử có (lạ/ìX tam Ịỉiức p h á n ỉỉ với í>óc lic/ì Lớt JJyS i - N - S i J / = 12 0 “

2 Cho các phân tử XeF2, XeF4, XeOF4, XeŨ2F2

a) Viết công thức cấu tạo Lewis cho từng phân từ

Côns thức cấu tạo L i-u y t (Lewis)

37 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế

b) Áp dụng quỵ tắc đầy giửa các cặp electron hóa trị hãy dự ớoán cấu trúc hình hoc của cốc phân tử đỏ.

X cl\ : l l i ; i i ì ' J

X c l : \ uũnii ph:mLỉ

XcOF : tháp VI!Ó!1<J

Xe(): F->: ván biipbénì)

c) Hãy cho biết kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm trong mỗi phản tủ' trên

Trong đó n lồ số lượng n > 1, nguyên; L là bề rộng hộp thế; h là hẳng số Píanck; m

là khối lượng hạt Mô hình trên áp dụng được cho hệ electron TT trong họp chất hữu

cơ liên họp, mạch hờ, phẳng với n chỉ thứ tự các obitan phân tử (MO) TT

Hãy tính năng lượng của hệ electron TT của phân tử octatetraen CaHio theo kJ.moh1 Cho biết L = 11,6.10'8 cm; c = 3.108 m.s*1; số Avogađro Na = 6,022.1023

IChO (2005)

1 Vẽ một cấu trúc Lewis cho mỗi phân tử sau:

38 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hỏa học Việt Nam vả Quốc tế