2.4.1.1. Bài tập về cấu tạo nguyên tử và cấu trúc tinh thể kim loại
Bài 1. Một nguyên tố mà nguyên tử của nó có tổng số electron thuộc các phân lớp s là 7. Xác định nguyên tố thỏa mãn tính chất đó.
Bài 2. Hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong BTH, tổng số proton trong nguyên tử A và B là 31.
a. Xác định tên hai nguyên tố A, B.
b. Nêu tính chất hóa học đặc trưng, viết cấu hình electron của nguyên tử A, B cũng như của ion hình thành từ tính chất đặc trưng đó.
Bài 3. Một hợp chất A được tạo thành từ 3 ion có cùng cấu hình là: 1s22s22p63s23p6. Xác định CTPT của A, biết rằng A tan trong nước tạo thành dd làm xanh giấy quỳ.
Bài 4. Hợp chất A được tạo thành từ cation X+ và anion Y2-. Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của hai nguyên tố tạo thành. Tổng số proton trong X+
là 11, tổng số electron trong Y2- là 50. Xác định CTPT và gọi tên A, biết rằng hai nguyên tố trong Y2- thuộc cùng một nhóm A và thuộc hai chu kỳ liên tiếp.
Bài 5. Nguyên tố A không phải là khí hiếm, nguyên tử A có phân lớp ngoài cùng là 3p. Nguyên tử của nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4s.
a. Nguyên tố nào là kim loại, phi kim ?
b. Xác định cấu hình electron của A, B và gọi tên chúng. Biết tổng số electron của hai phân lớp ngoài cùng của chúng là 7.
Bài 6.(Trích đề chọn HSGQG – 2005, bảng A. Đề chính thức)
Các vi hạt có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng: 3s1, 3s2, 3p3, 3p6 là nguyên tử hay ion ? Tại sao ? Dẫn ra một phản ứng hoá học (nếu có) để minh hoạ tính chất hoá học đặc trưng của mỗi vi hạt. Cho biết các vi hạt này là ion hay nguyên tử của các nguyên tố nhóm A và nhóm VIIIA.
Bài 7. a. Vẽ ô mạng cơ sở các kiểu mạng tinh thể lpđg, lptk, lptd, lp.Tính số nguyên tử kim loại trong một ô mạng cơ sở của các mạng tinh thể đó.
b. Kể tên vài kim loại kết tinh theo kiểu mạng đó.
Bài 8. Chứng minh rằng trong kiểu mạng lptk độ đặc khít là 68%; trong mạng lptd và lp độ đặc khít là 74%.
Bài 9. Niken có cấu trúc tinh thể theo kiểu lptd. Biết rằng niken có bán kính nguyên tử là 1,24 A0
. Tính số nguyên tử niken có trong mỗi tế bào cơ sở, hằng số mạng a và khối lượng riêng của niken.
Bài 10. Một kim loại thuộc nhóm IVA có khối lượng riêng là 11,35 g/cm3 kết tinh theo kiểu cấu trúc lptd với độ dài mỗi cạnh của ô cơ sở là 4,95A0
. Tính nguyên tử khối và gọi tên kim loại đó.
Bài 11. Tính thể tích và bán kính nguyên tử Mg biết rằng DMg = 1,74 g/cm3 và thể tích các quả cầu nguyên tử Mg chiếm 74% thể tích của toàn mạng tinh thể.
Bài 12. Đồng kết tinh theo kiểu mạng lptd, hằng số mạng a = 0,361 nm; DCu = 8,920g/cm3; nguyên tử khối của Cu là 63,54. Xác định số Avôgađrô.
Bài 13. Nhôm kết tinh theo kiểu mạng lptd, có khối lượng riêng d = 2,7 g/cm3. Xác định hằng số mạng a của tế bào cơ bản nhôm, từ đó tính bán kính nguyên tử nhôm.
Bài 14. Xác định nguyên tố X, biết X có bán kính nguyên tử là 1,36 A0 và đơn chất kết tinh theo kiểu lptd, khối lượng riêng d = 22,4 g/cm3
.
2.4.1.2. Bài tập phần liên kết kim loại và tính chất vật lí của kim loại, hợp kim
Bài 15. Giải thích tính chất vật lý của kim loại (ánh kim, tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt) của kim loại trên cơ sở thuyết “khí electron”.
Bài 16. Giải thích tính chất vật lý của kim loại (ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt) của kim loại trên cơ sở thuyết vùng.
Bài 17. So sánh sự giống và khác nhau giữa liên kết kim loại ( theo thuyết “khí electron” với liên kết ion, liên kết cộng hóa trị.
Bài 18. Tại sao cùng có cấu hình ns1
ở lớp ngoài cùng, kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp còn kim loại nhóm IB như Cu, Ag, Au có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao.
Bài 19. Tại sao Zn đặc biệt là Hg có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp ?
Bài 20. ( Trích đề thi HSG Hà Tây, 2002 )
Biết rằng DLi = 0,53g/cm3 , DAg = 10,5 g/cm3. So sánh định tính độ dẫn điện của hai kim loại trên và chứng minh thông qua tính toán ( Cho Li = 7, Ag = 108 ).
Bài 25. Quan sát hai hình vẽ sau
Hình 2.3: Sự trượt lên nhau giữa các lớp trong mạng tinh thể kl khi có lực tác dụng
Hình 2.4 : Sự trượt lên nhau giữa các lớp ion trong mạng tinh thể ion khi có lực tác
dụng
Dựa vào hình vẽ trên hãy giải thích tại sao kim loại có tính dẻo còn các hợp chất kết tinh theo mạng tinh thể ion lại không có tính đó.
2.4.1.3. Bài tập về nội dung tính chất hóa học chung của kim loại, điện hóa,ăn mòn kim loại điều chế kim loại
Bài 21. Sử dụng các giá trị E0 giải thích tại sao kim loại đồng không tan trong các axit mạnh như axit clohiđric nhưng lại tan trong dd HNO3 1M ?
Bài 22. Tại sao trong dãy thế điện cực tiêu chuẩn Li xếp trước các kim loại kiềm khác mặc dù nó đứng đầu nhóm IA.
Bài 23. Cho một kim loại A tác dụng với một dung dịch nước của muối B. Hãy tìm các kim loại và các dung dịch muối thỏa mãn A, B nếu xảy ra một trong các hiện tượng sau đây:
Lực cơ học
Lực cơ học
a. Kim loại mới bám lên kim loại A. ; b. Dung dịch đổi màu từ vàng xanh. c. Dung dịch mất màu vàng . d. Không có hiện tượng gì.
e. Có một chất khí .; g. Có một chất khí đồng thời có kết tủa màu trắng lẫn xanh h.Có 2 khí trong đó một khí không mầu, không mùi, một khí không mầu, có mùi. i.Có khí và có kết tủa keo trắng rồi tan hết khi dư A.
j. Có khí và có chất lỏng tạo ra phân thành 2 lớp.
k. Có khí và có kết tủa và chất lỏng tạo ra phân thành 2 lớp.
Bài 24. Cho E0 2 Ni / Ni = - 0,25 V; E0 /Ag
Ag = 0,8 V. Ghép hai điện cực Ni2+/Ni và Ag+/Ag thành một pin điện thì phản ứng trong pin sẽ xảy ra như thế nào? Tính thế chuẩn của phản ứng và viết sơ đồ pin.
Bài 25. Lấy hai thanh đồng nối vào một vôn kế rồi nhúng hai dây đồng đó vào hai cốc đựng dung dịch CuSO4. Cho biết kim vôn kế có quay không ?
Bài 26. Một pin điện gồm một sợi Ag nhúng vào dd AgNO3 và điện cực kia là một sợi dây Pt nhúng vào dd chứa đồng thời Fe2+
và Fe3+.
1. Viết pthh xảy ra khi pin hoạt động. Tính Sđđ chuẩn của pin. 2. Nếu [Ag+] = 0,1 M nhưng [Fe2+
] = [Fe3+] = 1,0 M thì phản ứng có diễn ra như ở phần 1 không? Biết: E0
3 2Fe Fe = 0,77V; E0 Ag / Ag = 0,8 V.
Bài 27. Cho dãy các giá trị E0 (thế điện cực tiêu chuẩn) của các cặp oxi hoá - khử như sau:
Fe3+/Fe2+ F2/2F- Cl2/2Cl- I2/2I-
E0 (V) + 0,77 + 2,87 + 1,36 +0,54
Trong các muối kali halogenua (KX), muối nào sẽ tác dụng được với dd FeCl3 .
Bài 28. Cho biết: Fe2+ + 2e Fe ; E0
2 /Fe Fe = - 0,44 V Fe3+ + 1e Fe2+ ; E0 2 3 Fe / Fe = + 0,775 V. a.Tính E0Fe3/Fecủa nửa phản ứng: Fe3+
+ 3e Fe
b.Tính hằng số cân bằng K của phản ứng : 3Fe2+ 2Fe3+ + Fe
Bài 29. Cho biết : a. 1 3 1 0
; 160, 4 3Al e 3Al Ga kj b. 3 0 3 ; b 481, 2 Al eAl G kj
Tính E0 đối với mỗi phản ứng trên và rút ra các kết luận cần thiết.
Bài 30. Tính thế của nửa phản ứng sau : MnO4 - + 8H+ + 5e Mn2++4H2O ở pH = 1, 3, 8 khi [MnO4] = [Mn2+] = 1M. Bài 31. 1.Cho 10( 2/ )0,16 ; 20( / )0,52. Cu Cu E V Cu Cu E Tính E30(Cu2/Cu). 2. Một dây đồng nhúng vào dd CuSO4 10-2M. Tính ECu2/Cuở 250
C.
Bài 32. Cho pin:PtFe2+(0,05M), Fe3+(0,10M), H+(1M) HCl(0,02M)AgClAg 1. Tính Sđđ. Biết 0 /Ag Ag E 0,8V; TAgCl = 10-9,7; 0 / 2 3 Fe Fe E = 0,77V. 2. Xét ảnh hưởng (định tính) tới sức điện động của pin, nếu:
a. Thêm 50 ml dd HClO4 1M vào nửa trái của pin. b. Thêm nhiều muối Fe2+
(rắn) vào nửa trái của pin. c. Thêm ít KMnO4 (rắn) vào nửa trái của pin. d. Thêm ít NaOH (rắn) vào nửa phải của pin.
Bài 33. Cho pin có sơ đồ sau: Ag Ag+ 0,18M Zn2+ 0,30M Zn. Cả hai ngăn có cùng thể tích.
1. Xác định sức điện động của pin và viết pthh xảy ra trong pin. 2. Xác định thành phần của pin khi pin ngừng hoạt động.
Bài 34. (Trích đề chọn HSGQG 2002 - 2003, đề dự bị, bảng A)
1. Cho hai tế bào quang điện:
(A) Cu CuSO4 1,0 M FeSO4 1,0 M, Fe2(SO4)3 0,5 M Pt (B) Pt FeSO4 1,0 M, Fe2(SO4)3 0,5 MCuSO4 1,0 M Cu a. Viết nửa phản ứng tại anot và catot cho mỗi tế bào điện hoá. b. Tính G0
298 và E0
298của mỗi tế bào điện hoá, từ đó cho biết giữa (A) và (B) trường hợp nào là tế bào điện phân, trường hợp nào là tế bào Gavani? Cho
E , V Cu / Cu 034 0 2 và E0 2 3 Fe / Fe = + 0,77 V. 2. Biết E0 /Cu Cu = + 0,15V, E0 2 2 I /
I = + 0,54 V. Dung dịch bão hoà CuI trong nước ở 250C có nồng độ là 10-6M. Hãy cho biết có thể định lượng ion Cu2+
trong dd nước thông qua phản ứng với dd KI hay không ?
Bài 35. (Trích đề chọn HSGQG 2001 - 2002, đề dự bị, bảng A)
Thế oxi hoá - khử tiêu chuẩn của các cặp: E0
2 /Zn
Zn = - 0,76 V; E0
3 /Fe
Fe = + 0,77 V. 1. Viết pthh xảy ra ở mỗi điện cực và phản ứng xảy ra trong pin.
2. Tính sức điện động của pin. Trong quá trình hoạt động sức điện động của pin thay đổi như thế nào? Vì sao?
3. Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá - khử ở 250 C.
Bài 36. Xác định sức điện động E0, hằng số cân bằng của phản ứng: Hg2
2
Hg + Hg2+ ; Cho :E0(Hg2+/ Hg2 2
) = 0,92V và E0(Hg2+/ Hg) = 0,85V
Bài 37. Cho 3 cốc đựng dung dịch H2SO4 loãng như nhau, bỏ vào mỗi cốc một viên Zn giống nhau rồi quan sát hiện tượng? Sau một thời gian nhỏ vào mỗi cốc vài giọt dung dịch CuSO4, ZnSO4, H2SO4. Nêu hiện tượng xảy ra và giải thích.
Bài 38. Phân biệt sự bảo vệ catot và bảo vệ anot trong việc chống ăn mòn kim loại. Giải thích.
Bài 39. 1. Người ta muốn mạ một lớp Ni dày 0,05 mm lên một mảnh thép có kích thước (10 x 10) cm2
. Dd điện phân là muối Ni2+
. Cần phải cho dòng điện 2,0A qua bao lâu để hoàn thành lớp mạ trên ? Biết rằng dNi= 8,9 g/cm3 và hiệu suất dòng điện là 96,0%.
2. Cách bảo vệ trên là bảo vệ catot hay bảo vệ anot ?
Bài 40. Đồng có bị ăn mòn trong môi trường có pH = 3 hay không ? biết [Cu2+] = 10-6M; E0
/
2 Cu
Cu = 0,34V và áp suất riêng phần của oxi trong nước là PO 0,21atm
2 và EO0 ,H /HO 1,23V 2 2
Bài 41. Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu được m kg Al ở catot và 67,2 m3
(ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro bằng 16. Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi trong (dư) thu được 2 gam kết tủa. Tính khối lượng m.
Bài 42. Viết pthh xảy ra khi điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) dd chứa a mol CuSO4, b mol NaCl cho tới khi nước điện phân ở cả hai cực đối với ba trường hợp: b = 2a; b > 2a; b < 2a.
Bài 43. Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dd chứa hỗn hợp HCl aM; CuCl2 bM; NaCl cM. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH theo thời gian điện phân. Giả sử rằng Cu2+
Bài 44. Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dd chứa m gam hỗn hợp gồm CuSO4 và NaCl cho đến khi nước bắt đầu tiến hành điện phân ở cả hai điện cực thì dừng lại. Ở anot thu được 0,448 lít khí (đktc); dd sau điện phân có thể hoà tan tối đa 0,68g Al2O3.
1. Tính m.
2. Tính độ tăng khối lượng của catot và độ giảm khối lượng của dd sau điện phân. Giả sử nước bay hơi không đáng kể.
Bài 45. Lấy 1,6 gam CuSO4 và 4 gam Fe2(SO4)3 hoà tan vào nước để thu được 1 lít dd D. Đem điện phân lượng dd D nói trên trong thời gian 3 giờ 13 phút, cường độ dòng điện 0,5A với điện cực trơ.
1. Tính khối lượng kim loại bám vào catot và thể tích khí thu được ở anot(đktc). 2. Tính nồng độ mol/l của mỗi chất thu được sau điện phân. Coi thể tích dd không đổi trong suốt quá trình điện phân.
3. Nếu đem điện phân 1 lít dd D trên với điện cực bằng sắt cho đến khi dd vừa hết Cu2+
thì khối lượng mỗi điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam ? Cho biết quá trình oxi hoá ở anot là: Fe Fe2+ + 2e. Hiệu suất quá trình điện phân là 100%.
Bài 46. Đốt cháy hoàn toàn m gam than chứa 4% tạp chất trơ ta thu được hỗn hợp khí A gồm CO và CO2. Cho khí A từ từ đi qua ống sứ đựng 46,4 gam Fe3O4 nung nóng, khí thoát ra khỏi ống sứ bị hấp thụ hoàn toàn bởi 2 lít dd Ba(OH)2 tạo thành 39,4 gam kết tủa. Đun nóng tiếp dd lại thấy tạo thành thêm 29,55 gam kết tủa.
Chất rắn trong ống sứ được chia làm hai phần bằng nhau.
Phần 1: Hoà tan hết bằng dd HCl thấy tốn 330 ml dd HCl 2M và có 672 ml khí (đktc) thoát ra.
Phần 2: Hoà tan hết bằng dd HNO3 loãng thì thấy thoát ra khí NO (duy nhất). 1. Tìm m và tính tỉ khối của hỗn hợp A so với hiđro.
2. Tính thể tích khí NO (đktc) và nồng độ mol/l dd Ba(OH)2 đã dùng.
Bài 47. Lắc m gam bột sắt với dd A gồm AgNO3, Cu(NO3)2 đến khi phản ứng kết thúc, thu được 34,4 gam chất rắn B. Tách B thu được nước lọc C. Cho nước lọc C tác dụng với dd NaOH dư thu được 36,8 gam kết tủa của hai hiđroxit kim loại. Nung kết tủa trong không khí tới khối lượng không đổi được 32 gam chất rắn. Cho B tác dụng hết với dd HNO3 loãng được V lít NO (đktc).
1. Tính giá trị của m và khối lượng mỗi muối có trong dd A ban đầu. 2. Tính VNO (đktc) .
Bài 48. Cho hơi nước qua than nung đỏ thu được 2,24 lít khí A (đktc) gồm CO, H2, CO2; A khử 40,14 gam PbO dư (t0) (h = 100%) thu được hỗn hợp khí B và hỗn hợp rắn C. Hoà tan hoàn toàn C trong axit HNO3 2M thu được 1,344 lít khí NO (đktc) và dd D. Khí B được hấp thụ hết bởi dd nước vôi trong thu được 1,4 gam kết tủa E. Lọc, tách kết tủa, đun nóng nước lọc lại tạo ra m gam kết tủa E. Cho dd D tác dụng với lượng dư dd K2SO4 và Na2SO4 tạo ra m gam kết tủa trắng G.
1. Tính thành phần % thể tích các khí trong hỗn hợp A và thể tích dd HNO3 tối thiểu để hoà tan hết hỗn hợp C.
2. Tính m và khối lượng kết tủa G. Giả thiết rằng các phản ứng tạo kết tủa E, G xảy ra hoàn toàn.
Bài 49. Cho 10,72 gam hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với 500 ml dd AgNO3, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 35,84 gam chất rắn A và dd B. Cho B tác dụng với dd NaOH dư, lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 12,8 gam chất rắn.
1. Tìm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. 2. Tính nồng độ mol/l dd AgNO3.
Bài 50. Dung dịch A gồm các chất tan FeCl3, AlCl3, NH4Cl và CuCl2 (nồng độ mỗi