2.2.2 .Cấu tạo bảngtuần hoàn cỏc nguyờn tố húa học
2.2.2.2 .Chu kỡ
3.4.5. Dạng 5: Tớnh hiệu ứng nhiệt, năng lượng liờn kết trung bỡnh
Phương phỏp giải
- Nắm rừ kiến thức: Viết được chu trỡnh Booc-Haber cũng như ỏp dụng được định luật Hess cựng cỏc cụng thức tớnh hiệu ứng nhiệt.
Bài tập vận dụng
Bài 1:Xỏc định năng lượng mạng lưới ion của KI dựa vào cỏc dữ kiện sau:
16n 32 50 50 O O S O O S O O S O HO HO
ΔH0
thăng hoa (K)= 90 kJ/mol
Năng lượng ion I(K)=414 kJ/mol ΔH0
thăng hoa (I2)= 62 kJ/mol ΔH0
phõn ly (I2)= 151 kJ/mol
Ái lực với electron E1= -295 kJ/mol ΔH0
tt(KI)= -327,4 kJ/mol
Bài giải: K(r) + 1/2 I2(r) ΔHpu KI(r)
ΔHth ΔHth ẵ I2(k) ΔHpl K(k) I(k) I E K+ (k) + I- (k)
Áp dụng chu trỡnh Booc – Haber, ta cú:
ΔHpu= [ΔHth + I]của K + [ 1/2ΔHth + 1/2 ΔHpl + E]củaI2 + ΔHml <=> ΔHml = ΔHpu - [ΔHth + I]của K - [ 1/2ΔHth + 1/2 ΔHpl + E]của I2 <=> ΔHml = -327,4 - [90 + 414] - [1/2. 62 + 1/2. 151 - 295]
<=> ΔHml = - 642,9 kJ/mol
Bài 2: (Đề thi HSG TP Đà Nẵng lớp 11 năm học 2006-2007)
Một giai đoạn quan trọng trong quỏ trỡnh tổng hợp axit nitric là oxi húa NH3 trong khụng khớ, cú mặt Pt xỳc tỏc.
(a) Xỏc định nhiệt phản ứng của phản ứng này, biết nhiệt hỡnh thành cỏc chất NH3 (k), NO (k) và H2O (k) lần lượt bằng – 46 kJ/mol; + 90 kJ/mol và - 242 kJ/mol.
(b) Trong cụng nghiệp, người ta đó sử dụng nhiệt độ và ỏp suất thế nào để quỏ trỡnh này là tối ưu ? Tại sao ?
Bài giải: (a) 4NH3(k) + 5O2(k)4NO (k) + 6H2O (k)
H 4 HNO 6 HH2O 4 HNH3
kJ 908 ) kJ 46 ( 4 [ )] kJ 242 ( 6 [ ) kJ 90 4 ( H
(b) Vỡ phản ứng là tỏa nhiệt, nờn để tăng hiệu suất cần giảm nhiệt độ. Tuy nhiờn nếu hạ nhiệt độ quỏ thấp sẽ làm giảm tốc độ phản ứng, nờn thực tế phản ứng này được tiến hành ở 850-900oC và cú xỳc tỏc Pt. Vỡ phản ứng thuận là chiều làm tăng số phõn tử khớ, nờn để tăng hiệu suất phản ứng cần giảm ỏp suất. Tuy nhiờn, điều kiện ỏp suất gõy tăng giỏ thành cụng nghệ sản xuất, nờn ta chỉ dựng ỏp suất thường (1 atm).
Bài 3: (Đề thi HSG TP Đà Nẵng lớp 11 năm học 2004-2005)
Tớnh hiệu ứng nhiệt phản ứng hidro húa etilen tạo etan, biết nhiệt chỏy của C2H6 và C2H4 lần lượt bằng -368,4 kcal/mol và -337,2 kcal/mol [sản phẩm chỏy là CO2(k) và H2O (l)], nhiệt hỡnh thành H2O (l) là -68,32 kcal/mol.
Bài giải:
(1) C2H6(k) + 7/2O2(k)2CO2(k) + 3H2O (l) H 368,4kcal
(2) C2H4(k) + 3O2(k)2CO2(k) + 2H2O (l) H 337,2kcal (3) H2(k) + 1/2O2(k)H2O (l) H 68,32kcal Lấy (2) - (1) + (3) ta được:
C2H4(k) + H2(k)C2H6(k) H (337,2)(368,4)(68,32) 371,kcal
Bài 4: (Đề thi HSG Tỉnh Đăk Lăk lớp 12 năm học 2011-2012)
Tớnh nhiệt sinh chuẩn (H0298.s) của CH4(K). Biết rằng năng lượng liờn kết H – H trong H2 là 436 kJ.mol-1; năng lượng liờn kết trung bỡnh C – H trong CH4 là 410 kJ.mol-1 và nhiệt nguyờn tử húa H0
acủa Cgr (K) là:H0a= 718,4 kJ.mol-1. Cỏc giỏ trị đều xỏc định ở điều kiện chuẩn.
Bài giải:
∆H (CH4) = ∆H0
a + 2EH – H – 4EC – H = 718,4 + 2. 436 - 4. 410 = - 49,6 kJ.mol-1
Bài 5:a. Tớnh năng lượng liờn kết trung bỡnh cacbon – oxi trong CO và CO2
0 298.s
Ta cú : Cgr + 2H2 CH4(k)
C(k) + 2H2(k) C(k) + 4H(k) Theo định luật Hess:
0 298.s H H H 2E ∆H0 a – 4EC – H
Đối với CO2 ΔH0 tt = -393,5 kJ/mol CO ΔH0tt= -110,5 kJ/mol O2 ΔH0 lk(O=O) = 498,4 kJ/mol C ΔH0 lk(C) = 716,7 kJ/mol
b. Thử sắp xếp cỏc liờn kết đú là liờn kết CHT đơn, đụi hay ba Bài giải:
a. Tiến hành tương tự bài 1 ta cú kết quả:
Năng lượng liờn kết trung bỡnh C-O trong:
- CO2là 823 kJ/mol
- CO là 1076 kJ/mol
b. Dựa vào kết quả tớnh được so với năng lượng trung bỡnh của cỏc loại liờn kết (tài liệu) thỡ liờn kết C-O trong CO2là liờn kết đụi O=C=C và trong CO là liờn kết ba
***Bài tập tự giải
Bài 1:Hai nguyờn tố M và X tạo thành hợp chất cú cụng thức là M2X. Cho biết:
- Tổng số proton trong hợp chất bằng 46.
- Trong hạt nhõn của M cú n - p = 1, trong hạt nhõn của X cú n’ = p’. - Trong hợp chất M2X, nguyờn tố X chiếm
47
8 khối lượng.
1. Tỡm số hạt proton trong nguyờn tử M và X.
2. Dựa vào bảng tuần hồn hóy cho biết tờn cỏc nguyờn tố M, X. 3. Liờn kết trong hợp chất M2X là liờn kết gỡ? Tại sao?
Bài 2:1/ Viết cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tử A, B biết rằng:
-Tổng số cỏc loại hạt cơ bản trong nguyờn tử A là 34. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 10.
- Kớ hiệu của nguyờn tử B là 19 9B.
2/ Liờn kết trong hợp chất tạo thành từ A và B thuộc loại liờn kết gỡ? Vỡ sao?
1. Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố đú. Cho biết tớnh chất húa học đặc trưng của X, Y, Z.
2. Dự đoỏn liờn kết húa học cú thể cú giữa cỏc cặp X và Y, Y và Z, X và Z. Viết cụng thức phõn tử của cỏc hợp chất tạo thành.
Bài 4: (Đề thi HSGQG lớp 12 năm học 2002-2003 – Bảng A)
Phõn tử HF và phõn tử H2O cú momen lưỡng cực, phõn tử khối gần bằng nhau (HF 1,9 Debye, H2O 1,84 Debye,MHF= 20, = 18); nhưng nhiệt độ núng chảy của hiđroflorua là – 830C thấp hơn nhiều so với nhiệt độ núng chảy của nước đỏ là 00C, hóy giải thớch vỡ sao?
Bài 5: (Đề thi HSG TP Đà Nẵng lớp 10 năm học 2010-2011)
Chocỏctrịsốgúcliờnkết:100,3o;97,8o;101,5o;102ovàcỏcgúcliờnkếtIPI; FPF;ClPCl; BrPBr. Hóygỏntrịsốchomỗigúc liờnkếtvà giảithớch(dựa vàođộ õmđiện).
Bài 6: (Đề thi HSG TP Đà Nẵng lớp 11 năm học 2004-2005)
Hóy so sỏnh và giải thớch sự khỏc nhau về độ phõn cực phõn tử, nhiệt độ sụi và độ mạnh tớnh bazơ giữa NH3và NF3.
Bài 7:Phõn tử NH3cú cấu tạo dạng chúp tam giỏc với gúc liờn kết HNH bằng 1070.
1. Theo lý thuyết lai húa, nguyờn tử nitơ trong phõn tử NH3ở trạng thỏi lai húa nào? Mụ tả sự hỡnh thành liờn kết trong NH3theo giả thiết lai húa đú.
2. Giải thớch tại sao gúc liờn kết trong phõn tử NH3 lại nhỏ hơn so với gúc của tứ đều (109,5o)?
Bài 8:Phõn tử H2O cú cấu tạo hỡnh chữ V với gúc liờn kết HOH bằng 104,50.
1. Theo lý thuyết lai húa, nguyờn tử oxi trong phõn tử H2O ở trạng thỏi lai húa nào? Mụ tả sự hỡnh thành liờn kết trong H2O theo giả thiết lai húa đú.
2. Giải thớch tại sao gúc liờn kết trong phõn tử H2O lại nhỏ hơn so với gúc của tứ đều (109,5o)?
Bài 9:Cho cỏc phõn tử sau: POF3; BF3; SiHCl3; O3. Nờu trạng thỏi lai húa của cỏc nguyờn
tử trung tõm và vẽ cấu trỳc hỡnh học của cỏc phõn tử trờn.
Bài 10: Sự hỡnh thành liờn kết, hỡnh dạng và từ tớnh của cỏc phức [Ni(CN)4]2–và [NiCl4]2–
cú khỏc nhau khụng? Giải thớch. Biết rằng tương tỏc giữa Ni2+ với CN – mạnh hơn so với Cl–.
2
H O
Bài 11:Để khử hoàn toàn 8 gam oxit của một kim loại thành kim loại cần dựng 3,36 lit H2. Hũa tan hết lượng kim loại thu được vào dung dịch HCl loóng thấy thoỏt ra 2,24 lit khớ H2. Biết cỏc khớ đo ở đktc. Xỏc định cụng thức của oxit. Cho biết số oxi húa và húa trị của kim loại trong oxit.
Bài 12:Hũa tan hoàn toàn 7 gam kim loại M trong 200 gam dung dịch HCl vừa đủ thu được
206,75 gam dung dịch A.
1. Xỏc định M và nồng độ % của dung dịch HCl.
2. Hũa tan 6,28 gam hỗn hợp X gồm M và một oxit của M trong 170 ml dung dịch HNO3 2M (loóng, vừa đủ) thu được 1,232 lit NO (đktc). Tỡm cụng thức của oxit. Cho biết số oxi húa và húa trị của M trong oxit.
Bài 13: Nguyờn tố R cú húa trị cao nhất trong oxit gấp 3 lần húa trị trong hợp chất với
hiđro.
1. Hóy cho biết húa trị cao nhất của R trong oxit. 2. Trong hợp chất của R với hiđro, R chiếm
17
16 phần khối lượng. Khụng dựng bảng tuần hoàn, cho biết kớ hiệu của nguyờn tử R.
3. Dựa vào bảng tuần hoàn cho biết R là nguyờn tố gỡ? Viết cụng thức electron và cụng thức cấu tạo oxit cao nhất của R