Tính khối lượng riêng của sắt ở 1250K bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể do sự dãn nở nhiệt Thép là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó một số khoảng trống giữa các nguyên tử sắt bị chiếm bở[r]
(1)Câu Mạng lưới tinh thể KCl giống mạng lưới tinh thể NaCl Ở 18 oC, khối lượng riêng KCl 1,9893 g/cm3, độ dài cạnh ô mạng sở (xác định thực nghiệm) là 6,29082 Å Dùng các giá trị nguyên tử khối để xác định số Avogadro Cho biết K = 39,098; Cl = 35,453 Hướng dẫn Xét ô mạng sở 1 Trong ô mạng sở có số ion K+ (hoặc Cl-) là: +6 =4 Như vậy, ô 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 ô 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: 1,5053.1023 = 6,0212.1023 Do đó, số Avogadro theo kết thực nghiệm trên là 6,0212.1023 Câu Muối LiCl kết tinh theo mạng lập phương tâm diện Ô mạng sở có độ dài cạnh là 5,14.10-10 m Giả thiết ion Li+ nhỏ tới mức có thể xảy tiếp xúc anion - anion và 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 đó lồng vào nhau, khoảng cách hai mạng là a/2 Hình bên mô tả mặt mạng LiCl Tam giác tạo hai cạnh góc vuông a, a; cạnh huyền là đường chéo d, đó a 5,14.10-10 rCl = = =182 (pm) r 4 d2 = 2a2 d = a và d = Cl → a -2rCl 514-2.182 = = 75(pm) 2rCl 2rLi rLi 2 - - - Xét cạnh a: a = + nên = Câu Thực nghiệm cho biết pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là 19,4g/cm và có mạng lưới lập phương tâm diện Độ dài cạnh ô mạng đơn vị là 4,070.10-10m Khối lượng mol nguyên tử Au là 196,97g/mol a Tính phần trăm thể tích không gian trống mạng lưới tinh thể Au b Xác định trị số số Avogadro Hướng dẫn a Cạnh hình lập phương = a, khoảng cách hai đỉnh kề nhau: - + + a = 4,070.10-10m Khoảng cách từ đỉnh đến tâm mặt lập phương là nửa đường chéocủa mặt vuông: ½ (a ) = a/ < a đó là khoảng cách gần hai nguyên tử hai lần bán kính nguyên tử Au 4,070 X10-10m : = 2,878.10-10m = 2r r : bán kính nguyên tử Au = 1,439.10-10m -10 Mỗi ô mạng đơn vị có thể tích là: a = (4,070 10 m) = 67, 419143.10-30 m3và có chứa nguyên tử Au Thể tích nguyên tử Au là nguyên tử x 4/3 πr3 = (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 mol Au = NA nguyên tử Au có khối lượng 196,97 gam 196,97 (g) N A nguyên tử Au có khối lượng = (2) M Au 4.196,97 = V N A a 3 Tỉ khối Au rắn: d (Au) = 19,4 g/cm = 196,97(g) − 30 3 NA 19,4 g/cm3 = x x 67 , 4191 x 10 m 10 cm /m → NA = 6,02386.1023 Câu Một tinh thể vàng hình lập phương, cạnh a o = 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 Hãy tính số nguyên tử vàng hình lập phương đó Hãy tính khối lượng tế bào sơ đẳng Hãy tính khối lượng riêng Au Biết Au kết tinh dạng lập phương tâm diện Hướng dẫn Theo phương trình Bragg: 2dsin = n n = (phản xạ bậc 1) d = a cạnh tế bào lập phương 1 154,05 10 12 a 4,077 10 10 m sin sin(10,89 ) Thể tích tế bào sơ đẳng là: V = a3 = (4,077 10-10)3 = 6,777 10-29m3 10 1,476 10 22 29 Số tế bào 1cm3: N = 6,77 10 Số nguyên tử 1cm3: NAu = 1,476 1022 = 5,904 1022 196,97 23 Khối lượng nguyên tử Au = 6,02 10 = 3,271 10-22g Khối lượng tế bào sơ đẳng: x 3,271 10-22 = 1,308 10-21g 1,308 10 21 19,3g / cm 22 6,777 10 Khối lượng riêng Au: Câu Bạc kim loại có thể tác dụng với dung dịch HI 1M giải phóng khí H hay không? Biết TAgI =8,3 10-17 Bạc kim loại có thể tan dung dịch HCN đặc giải phóng khí H hay không? Biết ion Ag+ có khả kết hợp với ion CN- tạo nên anion phức [Ag(CN)2]- (tan được) có số không bền là 10-21 Cho biết Cu có tan môi trường axit, môi trường kiềm với có mặt O không? Biết Eo O + 4H /2H O = + 1,23 V; Eo O + 2H O/4OH = + 0,4V EoCu /Cu = + 0,34V Hướng dẫn Tính điện cực điều kiện này sau: AgI Ag+ + ITAgI = 8,3 10-17 8,3 10 8,3 10 17 [I-] [Ag+] = 8,3 10-1 [Ag+] = Ta có: E Ag + /Ag = E oAg + /Ag +0,059 lg[Ag + ]= 0,799+0,059lg8,3.10-17 = -0,103V Do đó 2Ag + HI 2AgI + H2 E = 0,103 Vậy Ag có thể đẩy H2 khỏi dung dịch HI điều kiện đó Ag - 1e , 794 0, 059 Ag+ K1 = 10 2x │ HCN H+ + CN- H2 H+ + e Ag + 2CN + K’ = 10-9,35 - [Ag(CN)2] K2 = - = 1021 (3) H2 H[Ag(CN)2]- + Ag + 2HCN K = K1 (K')2 K2 = 10-13,5 10-18,7 1021 = 10-11,2 Như Ag khó tan dung dịch HCN Cu - 2e Cu2+ E = -0,34 O2 + 4H+ + 2e 2H2O E0 = +1,23 Cu + O2 + 4H+ Cu2+ + 2H2O E = 0,89 > Như Cu tan môi trường axít có mặt oxi x Cu - 2e Cu2+ E0= -0,34V O2 + 2H2O + 2e 4OH- E0 = 0,4V 2Cu + O2 + 2H2O Cu (OH)2 + 2OHE = 0,06 (V) > O tương tự Cu tan môi trường kiềm có mặt oxi Câu 6Từ 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 Hãy tính bán kính nguyên tử Fe Tính khối lượng riêng sắt 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể dãn nở nhiệt) Thép là hợp kim sắt và cacbon, đó số khoảng trống các 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 thì các nguyên tử cacbon phân tán mạng lưới lập phương nội tâm, hợp kim gọi là martensite cứng và dòn Kích thước tế bào sơ đẳng Fe không đổi Hãy tính số nguyên tử trung bình C tế bào sơ đẳng Fe với hàm lượng C là 4,3% 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 và khối lượng riêng d = 7,874 g/ cm (ở 293K) Vậy mol Fe m 55,847 d 7,874 = 7,093 g/cm3 có thể tích là: V = Mỗi tế bào lập phương có nguyên tử Fe nên thể tích tế bào sơ đẳng là: 7, 093 2 23 V1 = 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 đã biết với cấu trúc lập phương nội tâm (kim loại): đường chéo lập phương AC = a = 4r a 2,867 10 1, 732 Vậy bán kính nguyên tử r Fe: r = = 1,241 10-8 cm Ở 1250K sắt dạng Fe với cấu trúc lập phương mặt tâm Khi đó đường chéo mặt là: 4r 1, 24110 1, 414 a’ = 4r a’ = = = 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, đó khối lượng riêng: m 55,847 23 d’= V 6, 022 10 4,327 = 8,572 g/cm3 Trong 100 gam martensite có : 4,3 g C (0,36 mol) và 95,7 g Fe (1,71 mol) Nghĩa là ứng với nguyên tử Fe có 0,36 : 1,71 = 0,21 nguyên tử C Mỗi tế bào sơ đẳng Fe có nguyên tử Fe tức là có trung bình 0,21 = 0,42 nguyên tử C Vì nguyên tử không chia sẻ nên cách hợp lý ta nói 12 tế bào sơ đẳng có : (0,42 12) = nguyên tử C (4) Khối lượng tế bào sơ đẳng = tổng khối lượng nguyên tử Fe và 0,42 nguyên tử C 55,847 2 12, 0110, 42 23 6, 022 1023 = 1,938 10-23 gam Vậy m = 6, 022 10 m 1,938 10 22 V 2,356 10 23 = 8,228 g/cm3 Tỷ khối martensite: d = Câu Mạng lưới tinh thể KCl giống mạng lưới tinh thể NaCl Ở 18 oC, khối lượng riêng KCl 1,9893 g/cm 3, độ dài cạnh ô mạng sở (xác định thực nghiệm) là 6,29082 Å Dùng các giá trị nguyên tử khối để xác định số Avogadro Cho biết K = 39,098; Cl = 35,453 Câu Muối LiCl kết tinh theo mạng lập phương tâm diện Ô mạng sở có độ dài cạnh là 5,14.10-10 m Giả thiết ion Li+ nhỏ tới mức có thể xảy tiếp xúc anion - anion và ion Li+ xếp khít vào khe các ion Cl- Hãy tính độ dài bán kính ion Li+ , Cl- mạng tinh thể theo picomet (pm) Câu Thực nghiệm cho biết pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là 19,4g/cm3 và có mạng lưới lập phương tâm diện Độ dài cạnh ô mạng đơn vị là 4,070.10-10m Khối lượng mol nguyên tử Au là 196,97g/mol a Tính phần trăm thể tích không gian trống mạng lưới tinh thể Au b Xác định trị số số Avogadro Câu Một tinh thể vàng hình lập phương, cạnh a o = 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 Hãy tính số nguyên tử vàng hình lập phương đó Hãy tính khối lượng tế bào sơ đẳng Hãy tính khối lượng riêng Au Biết Au kết tinh dạng lập phương tâm diện Câu Bạc kim loại có thể tác dụng với dung dịch HI 1M giải phóng khí H hay không? Biết TAgI =8,3 10-17 Bạc kim loại có thể tan dung dịch HCN đặc giải phóng khí H hay không? Biết ion Ag+ có khả kết hợp với ion CN- tạo nên anion phức [Ag(CN)2]- (tan được) có số không bền là 10-21 Cho biết Cu có tan môi trường axit, môi trường kiềm với có mặt O không? Biết Eo O + 4H /2H O = + 1,23 V; Eo O + 2H O/4OH = + 0,4V 2 o E Cu /Cu = + 0,34V Câu 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 Hãy tính bán kính nguyên tử Fe Tính khối lượng riêng sắt 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể dãn nở nhiệt) Thép là hợp kim sắt và cacbon, đó số khoảng trống các 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 thì các nguyên tử cacbon phân tán mạng lưới lập phương nội tâm, hợp kim gọi là martensite cứng và dòn Kích thước tế bào sơ đẳng Fe không đổi Hãy tính số nguyên tử trung bình C tế bào sơ đẳng Fe với hàm lượng C là 4,3% Hãy tính khối lượng riêng martensite (cho Fe = 55,847; C = 12,011; số N = 6,022 1023 ) (5)