Thép là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó một số khoảng trống giữa các nguyên tử sắt bị chiếm bởi nguyên tử cácbon. trong lò luyện thép (lò thổi) sắt dễ nóng chảy khi chứa 4,3% cacbon [r]
(1)Câu 1
Mạng lưới tinh thể KCl giống mạng lưới tinh thể NaCl Ở 18oC, khối lượng riêng KCl
bằng 1,9893 g/cm3, độ dài cạnh ô mạng sở (xác định thực nghiệm) 6,29082 Å Dùng giá trị
của nguyên tử khối để xác định số
Avogadro Cho biết K = 39,098; Cl = 35,453
Hướng dẫn
Xét ô mạng sở
Trong mạng sở có số ion K+ (hoặc Cl-) là: 8
8
+ 6
2
= Như vậy, mạng sở có phân tử KCl
Xét mol tinh thể KCl, đó: Khối lượng KCl là: 39,098 + 35,453 = 74,551 (g) Thể tích tinh thể KCl là: 74,551 : 1,9893 = 37,476 (cm3)
Thể tích mạng sở là: (6,29082.10-8)3 = 2,4896.10-22 (cm3) Số ô mạng sở là: 37,476 : (2,4896.10-22) = 1,5053.1023
Số phân tử KCl có mol tinh thể KCl là: 1,5053.10234 = 6,0212.1023
Do đó, số Avogadro theo kết thực nghiệm 6,0212.1023 Câu 2
Muối LiCl kết tinh theo mạng lập phương tâm diện Ô mạng sở có độ dài cạnh 5,14.10-10 m Giả
thiết ion Li+ nhỏ tới mức xảy tiếp xúc anion - anion ion Li+ xếp khít vào khe các
ion Cl- Hãy tính độ dài bán kính ion Li+ , Cl- mạng tinh thể theo picomet (pm)
Hướng dẫn
Mỗi loại ion tạo mạng lập phương tâm mặt Hai mạng lồng vào nhau, khoảng cách hai mạng a/2 Hình bên mơ tả mặt mạng LiCl
Tam giác tạo hai cạnh góc vng a, a; cạnh huyền đường chéo d, d2 = 2a2 d = a 2 d = 4
-Cl
r → - -10
Cl
a 5,14.10
r = = =182 (pm)
4
Xét cạnh a: a =
-Cl
2r + +
Li
2r nên +
Li
r = a -2rCl- 514 -2.182
= = 75(pm)
2
Câu 3
Thực nghiệm cho biết pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng 19,4g/cm3 có mạng lưới lập phương
tâm diện Độ dài cạnh ô mạng đơn vị 4,070.10-10m Khối lượng mol nguyên tử Au là
196,97g/mol
a Tính phần trăm thể tích khơng gian trống mạng lưới tinh thể Au b Xác định trị số số Avogadro
Hướng dẫn
(2)a = 4,070.10-10m
Khoảng cách từ đỉnh đến tâm mặt lập phương nửa đường chéocủa mặt vuông: ½ (a 2) = a/
< a
đó khoảng cách gần hai nguyên tử hai lần bán kính nguyên tử Au
4,070 X10-10m :
2= 2,878.10-10m = 2r
r : bán kính nguyên tử Au = 1,439.10-10m
Mỗi mạng đơn vị tích là:
a3 = (4,070 10-10 m)3 = 67, 419143.10-30 m3và có chứa nguyên tử Au
Thể tích nguyên tử Au nguyên tử x 4/3 πr3
=
3
(3,1416) (1,439 10-10)3 = 49, 927.10-30m3
Độ đặc khít = (49,927.10-30m3)/ (67,419.10-30 m3) = 0,74054 = 74,054%
Độ trống = 100% -74,054% = 25,946% b) Tính số Avogadro
1 mol Au = NA nguyên tử Au có khối lượng 196,97 gam
nguyên tử Au có khối lượng =
A
196,97 (g) N
Tỉ khối Au rắn: d (Au) = 19,4 g/cm3 = Au
3 A
4 M 4.196,97
=
V N a
19,4 g/cm3 = x A
196,97(g)
N x67,4191x10 30m3.106cm3/m3
1
→ NA = 6,02386.1023
Câu 4
Một tinh thể vàng hình lập phương, cạnh ao = 1,000cm(Khi chiếu tia X có bước sóng
=154,05.10-12m (154,05pm) vào tinh thể đó, thực nghiệm cho thấy với góc tới = 10,89o có vết
xạ bậc cường độ lớn biết Au=196,97
1 Hãy tính số nguyên tử vàng hình lập phương Hãy tính khối lượng tế bào sơ đẳng
3 Hãy tính khối lượng riêng Au
Biết Au kết tinh dạng lập phương tâm diện
Hướng dẫn
1 Theo phương trình Bragg: 2dsin = n
n = (phản xạ bậc 1) d = a cạnh tế bào lập phương
m 10 077 , ) 89 , 10 sin(
10 05 , 154 sin
1
a 10
0 12
Thể tích tế bào sơ đẳng là: V = a3 = (4,077 10-10)3 = 6,777 10-29m3
Số tế bào 1cm3: N = 22
29
10 476 , 10
77 ,
10
Số nguyên tử 1cm3: N
(3)2 Khối lượng nguyên tử Au = 23
10 . 02 , 6
97 , 196
= 3,271 10-22g
Khối lượng tế bào sơ đẳng: x 3,271 10-22 = 1,308 10-21g
3 Khối lượng riêng Au: 22
21
cm / g 3 , 19 10
. 777 , 6
10 . 308 , 1
Câu 5
1 Bạc kim loại tác dụng với dung dịch HI 1M giải phóng khí H2 hay khơng? Biết TAgI
=8,3 10-17
2 Bạc kim loại tan dung dịch HCN đặc giải phóng khí H2 hay khơng? Biết ion Ag+
có khả kết hợp với ion CN- tạo nên anion phức [Ag(CN)
2]- (tan được) có số khơng
bền 10-21
3 Cho biết Cu có tan mơi trường axit, mơi trường kiềm với có mặt O2 không?
Biết Eo
O + 4H/2H O = + 1,23 V; EoO + 2H O/4OH = + 0,4V
Eo Cu
2
/Cu = + 0,34V Hướng dẫn
1 Tính điện cực điều kiện sau:
AgI Ag+ + I- T
AgI = 8,3 10-17
[I-] [Ag+] = 8,3 10-1 [Ag+] = 17
7
10 . 3 , 8 1
10 . 3 ,
8
Ta có: + +
o + -17
Ag /Ag Ag /Ag
E = E + 0,059 lg[Ag ]= 0,799+ 0,059lg8,3.10 = -0,103V
Do 2Ag + HI 2AgI + H2 E = 0,103
Vậy Ag đẩy H2 khỏi dung dịch HI điều kiện
2 Ag - 1e Ag+ K
1 = 0,059
794 ,
10
2x │ HCN H+ + CN- K’ = 10-9,35
H+ + e
2 1
H2 K2 =
Ag+ + 2CN- [Ag(CN)
2]- = 1021
Ag + 2HCN H[Ag(CN)2]- + H2
2 1
K = K1 (K')2 K2 = 10-13,5 10-18,7 1021 = 10-11,2
Như Ag khó tan dung dịch HCN
3 Cu - 2e Cu2+ E = -0,34
O2 + 4H+ + 2e 2H2O E0 = +1,23
Cu + O2 + 4H+ Cu2+ + 2H2O E = 0,89 > Như Cu tan mơi trường axít có mặt oxi
(4)O2 + 2H2O + 2e 4OH- E0 = 0,4V
2Cu + O2 + 2H2O Cu (OH)2 + 2OH- E = 0,06 (V) > O
tương tự Cu tan mơi trường kiềm có mặt oxi
Câu 6
Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn dạng Fe với cấu trúc lập phương tâm khối, từ 1185K đến
1667K dạng Fe với cấu trúc lập phương tâm diện 293K sắt có khối lượng riêng d = 7,874g/cm3.
1 Hãy tính bán kính nguyên tử Fe
2 Tính khối lượng riêng sắt 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể dãn nở nhiệt)
Thép hợp kim sắt cacbon, số khoảng trống nguyên tử sắt bị chiếm nguyên tử cácbon lò luyện thép (lò thổi) sắt dễ nóng chảy chứa 4,3% cacbon khối lượng Nếu làm lạnh nhanh nguyên tử cacbon phân tán mạng lưới lập phương nội tâm, hợp kim gọi martensite cứng dịn Kích thước tế bào sơ đẳng Fe khơng đổi
3 Hãy tính số ngun tử trung bình C tế bào sơ đẳng Fe với hàm lượng C
4,3%
4 Hãy tính khối lượng riêng martensite (cho Fe = 55,847; C = 12,011; số N = 6,022 1023 ) Hướng dẫn
Khối lượng mol nguyên tử Fe = 55,847 g/mol khối lượng riêng d = 7,874 g/ cm3 (ở 293K) Vậy
mol Fe tích là: V = m 55,847
d 7,874 = 7,093 g/cm3
Mỗi tế bào lập phương có nguyên tử Fe nên thể tích tế bào sơ đẳng là:
V1 = 23
7,093 6,022 10
= 2,356 10
-23 cm3.
Cạnh a tế bào lập phương nội tâm :
a3 = V a = (2,356 10-23)1/3 = 2,867 10-8 cm.
Ta biết với cấu trúc lập phương nội tâm (kim loại): đường chéo lập phương
AC = a 3= 4r
Vậy bán kính nguyên tử r Fe: r = a 2,867 10 1,732
4
= 1,241 10-8 cm
2 Ở 1250K sắt dạng Fe với cấu trúc lập phương mặt tâm Khi đường chéo mặt là:
a’ 2= 4r a’ = 4r
2 =
8
4 1, 241 10 1, 414
= 3,511 10-8 cm.
Thể tích tế bào sơ đẳng: V’= a’3 = (3,511 10-8)3 = 4,327 10-23 cm3.
Với cấu trúc lập phương tâm mặt tế bào có nguyên tử Fe, khối lượng riêng:
d’= 23
m 55,847
V 6,022 10 4,327
= 8,572 g/cm
3.
3 Trong 100 gam martensite có : 4,3 g C (0,36 mol) 95,7 g Fe (1,71 mol) Nghĩa ứng với nguyên tử Fe có 0,36 : 1,71 = 0,21 nguyên tử C
4 Mỗi tế bào sơ đẳng Fe có nguyên tử Fe tức có trung bình 0,21 = 0,42 ngun tử C Vì ngun tử khơng chia sẻ nên cách hợp lý ta nói 12 tế bào sơ đẳng có :
(0,42 12) = nguyên tử C
Khối lượng tế bào sơ đẳng = tổng khối lượng nguyên tử Fe 0,42 nguyên tử C
Vậy m = 23 23
55,847 12, 011 0, 42
6,022 10 6, 022 10
= 1,938 10
-23 gam
Tỷ khối martensite: d =
22 23
m 1,938 10
V 2,356 10
= 8,228 g/cm