Bài Tập Hóa Học đại Cương - Dùng Cho Sinh Viên Các Trường Cao đẳng

Tải bản đầy đủ (.pdf) (157 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo án - Bài giảng
>>
3. Cao đẳng - Đại học

Bài tập hóa học đại cương - Dùng cho sinh viên các trường cao đẳng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.58 MB, 157 trang )

THƯ VIỆNĐẠI HỌC NHA TRANG ¡ m iM541.076 AL 250 Qu LÊ MẬU QUYỀN:—L BÄI TẬ P-__HOÁ HpcĐẠI CƯÓNGLÊ MẬU QUYỂNBÀI TẬPHÓA HOC ĐAI CƯƠNG(Dùng cho sinh viên các trường Cao đẳng)(Tái bản lần thứ nhất)NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤCBản quyền thuộc HEVOBCO - Nhà xuất bản Giáo dục11- 2007/CXB/364 - 2119/GDMã số: 7K669T7 - DAIJ lờ i n ố i đ ầ uCuốn Bài tập Hóa học đại cương này được viết theo đúng nội dụng cuốn Hóa học đại cương của cùng tác giả do Nhà xuất bản Giáo dục xuất bán năm 2005.Nội dung cuốn sách được chia làm hai phần:- Phần một là phần tóm tắt lý thuyết và các bài tập có lời giải.- Phần hai gồm các câu hỏi trắc nghiệm kèm theo đáp số.Nội dung các phần đều bám sát nội dung sách lý thuyết.Mặc dù tác giả đã viết một sô' sách lý thuyết cũng như bài tập nhưng chắc không thể tránh khỏi những sai sót, dặc biệt lần đầu tiên viết các câu hỏi trắc nghiệm. Tác giả rất mong độc giả gửi cho những nhận xét để lần tái bản được tốt hơn. .Các ý kiến dóng góp xin gửi về Công ty cổ phần sách Đại học - Dạy nghề; 25 Hàn Thuyên - TP. Hà Nội.Xỉn cám ơn!TÁC GIẢPhần ITÓM TẮT LÝ THUYẾT - BÀI TậpC h ư ơn g 1Cẩu TẠO NGUVềN TỬTÓM TẮT Lí THUYẾTBốn số lượng tử đặc trưng cho trạng thái của electron trong nguyên tử là số lượng tử chính n, số lượng tử phụ /, số lượng tử từ m và số lượng tử từ spin ms.Số lượng tử chính nSố lượng tử chính n nhận các giá trị nguyên dương. Mỗi giá trị của n đặc trưng cho một lớp electron trong nguyên tử:n : 1 2 3 4 5 Kí hiệu lớp electron : K L M N o Giá trị của n càng lớn, electron càng xa hạt nhân.Số lượng tử phụ /Mỗi lớp electrón từ n = 2 trở lên lại gồm nhiều phân lớp. Mỗi phân lớp electron được đặc trưng bằng một giá trị của số lượng tử phụ /. Số lượng tử phụ l nhận các giá trị nguyên dương từ 0 đến n - 1, nghĩa là ở lớp thứ n có n phân lớp:I : 0 1 2 3 (n-1)Kí hiệu phân lớp electron : s P d f5Để chỉ phân lớp thuộc lớp electrón nào, người ta ghi giá trị của n chỉ lóp đó trước kí hiệu phân lóp. Ví dụ, kí hiệu 3s chỉ rằng đây là phân lớp 1 = 0 của lóp n = 3 (lóp M). Kí hiệu 2p ứng với phân lớp / = 1 của lớp n = 2 (lớp L).Số lượng tử phụ / còn cho biết hình dạng của obitan nguyên tử. Obitan s có dạng hình cầu. Obitan p gồm hai hình cầu tiếp xúc với nhau ở hạt nhân. Obitan d là hình hoa bốn cánh nổi.Hai số lượng tử n và ỉ xác định năng lượng của electrón trong nguyên tử. Ví dụ, năng lượng của các electrón ở ls < năng lượng của các electrón ở 2s < năng lượng của.các electrón ở 2p Số lượng tửtừmSố lượng tử từ m xác định hướng của obitan nguyên tử trong không gian xung quanh hạt nhân.úhg với một giá trị của ỉ có 21 + 1 giá trị của m. Đó là những số nguyên âm và dương kể cả số 0 từ —Ị => 0 => +/.Khi 1 = 0 có một giá trị của m = 0 Khi / = 1 có ba giá trị của m = -1,0, +1.Khi 1 = 2 có năm giá trị của m = -2, -1,0, +1, +2.Khi 1 = 3 có bảy giá trị của m = -3, -2, -1,0, +1, +2, +3.s ế lượng tử từ sp in msSố lượng tử ms đặc trưng cho sự chuyển động riêng của electrón.Chỉ có hai giá tri của ms là ms = +— và ms = .2 2Obitan nguyên tử (AO)Mỗi AO được đặc trưng bằng ba giá trị của ba số lượng tử n, l và m. Ví dụ, n=l=>/ = 0=>m = 0 ứng với AO ls.n = 2=>/=l=>m = 0 ứng với AO 2pr Từ đó suy ra số AO ở mỗi lớp electrón như sau:Lớp K có một AO, đó là AO ls. Người ta thường kí hiệu mỗi AO bằng một ô vuông n và gọi là ô lượng tử.6Lớp L có một AO 2s và ba AO 2p là 2px, 2py và 2pz. Năng lượng của AO 2s thấp hơn năng lượng của các AO 2p. Ba AO 2p cùng có năng lượng như nhau, nên người ta thường viết ba ô lượng tử liền nhau và viết cách AO 2s:□ mu. '2s 2pLớp M có 9 AO như sau: 1 1 __I13s 3p3dLóp N có 16 AO: n í14s 4p 4d4fSự phân bố các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bảnSự phân bố các electron trong một nguyên tử ở trạng thái cơ bản tuân theo nguyên lí loại trừ Pauli, quy tắc Kleckopxki và quy tắc Hund.Nguyên lí loại trừ Pauli (đúng cho cả nguyên tử ở trạng thái kích thích). Trong một nguyên tử không thể tồn tại hai electron có cùng giá trị của bốn số lượng tử n, ỉ, m và ms. Ví dụ ở lớp K ta có:n=l=>/ = 0=>m = 0 úng với AO ls chỉ có tối đa 2 electron:electron thứ nhất ứng với n = 1, l= 0, m = 0 và ms = +12 ’electron thứ hai ứng với n = 1, / = 0, m = 0 và ms = .Hai electron trên một AO được biểu diễn bằng hai mũi tên ngươc chiều nhau ứng với hai giá trị khác nhau của ms trong một ô lượng tử: [Ny. Hai electron như thế được gọi là hai electron đã ghép đôi. Nếu trong ố lượng tử chỉ có một electron thì electron đó được gọi là electron độc thân: [1j hoặc [4JDựa vào nguyên lí Pauli có thể tính được số electron tối đa như sau: Mỗi AO chỉ có tối đa 2 electron với các giá trị ms khác dấu.Phân lớp s có tối đa 2 electron:t ịPhân lớp p có tối đa 6 electron:í tut iPhân lớp d có tối đa 10 electron:n ut ịuuPhân lớp f có tối đa 14 electron:uunHt tHn7Lớp electron thứ n có tối đa 2n2 electron.Quy tắc KleckopxkiTrong một nguyên tử, thứ tự điền các electron vào các phân lớp sao cho tổng số n + l tăng dẩn. Khi hai phân lớp có cùng giá trị n + / thì electron điền trước tiên vào phân lớp có giá trị n nhỏ hơn.Thứ tự điền các electron vào các phân lớp như sau:ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6dVí dụ: V (Z = 23): ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3Sau khi viết cấu hình electron theo quy tắc Kleckopxki, cần viết lại cấu hình này bằng cách sắp xếp các phân lớp trong cùng một lóp electron lại gần nhau:V(Z = 23):Is22s2 2p6 3s2 3p6 3d3Lớp electron:KLMĐây là cấu hình electron của nguyên tử vanađi (V) dưới dạng chữ.Quy tắc HundTrong một phân lớp chưa đủ số electron tối đa, các electron cổ xu hướng phân bố đều vào các obitan (các ô lượng tử) sao cho có số electron độc thân với các giá trị số lượng tử ms cùng dấu là lớn nhất.Ví dụ: Ge (Z = 32): ls2 2s2 2 $ 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2. Từ đó cấu hình electron của Ge là: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2. Theo quy tấc Hund ta có cấu hình electron của Ge dưới dạng ô lượng tử như sau:tTHTTTTĨTTTI rfTITTTTTTTTiHai electron ở 4p2 có thể viết: hoặchoặchoăc1hoãct1vì năng lượng của ba AO 4pbằng nhau.BÀI TẬP1.1. Trong số tổ hợp các số lượng tử sau, những tổ hợp nào có thể có?a. n = 4, 1 = 2, m = 0.b. n = 2, / = 1, m = - 2.8c. n = 3,1 = 2,m = -1d. n = 3,1 = 0,m = 0.e. n = 2,1 = 2, m = -1Đ.s. a, c, d.1.2. Những kí hiệu nào dưới đây không thể có trong nguyên tử?a. lp ; b. 2d ; c. 3 s; d. 4f; e. 5d.Đ.s, lp và 2d1.3. Các kí hiệu 3s, 4f, 5d chỉ lớp và phân lớp electron nào trong nguyên tử? Đ.s. 3s: lớp n = 3 (lớp M) và phân lớp / = 0.4f: lớp n = 4 (lớp N) và phân lớp / = 3.5d: lóp n = 5 (lớp O) và phân lớp / = 2.1.4. Các AO 4s, 4px, 4py, 4pz, 4dxy, 4dyz, 4dzx, 4d.x2 2, 4dz2 ứng với cácgiá trị nào của các số lượng tử?4s: n = 4,IIo3IIo4px: n = 4,/=1,m = 14py: n = 4,1= 1,m = -l4pz: n = 4,1= 1,3IIo4dxy: n = 4,IItom = -24dyz: n = 4,IItom = -14dM: n = 4,IItom = 14dx2_y2:n = 4,1 = 2 , m = 2•'srIIcc4II3IIo1.5. Hãy nêu sự khác nhau giữa hai AO sau:a. 2px và 2pyb. 2pz và 3pzBài giải:a. AO 2px và 2py khác nhau về sự định hưóng xung quanh hạt nhân nguyên tử, AO 2px định hướng dọc theo trục X, AO 2py định hướng9dọc theo trục y của tọa độ Descartes. Sự định hướng này được xác định bởi số lượng tử từ m. Khi m = +1 sự định hướng của 2p dọc theo trục X, khi m = -1 sự định hướng dọc theo trục y.b. AO 2pz và 3pz khác nhau ở lớp electron. AO 2pz ở lớp n = 2 (lớp K), còn 3pz ở lớp n = 3 (lớp M).1.6. Trong số các cấu hình electron sau, những cấu hình nào tuân theo nguyên lí loại trừ Pauli, cấu hình nào ở trạng thái cơ bản?a. ls3 2s2 2p6 ; b. ls2 2s2 2p5C. ls2 2s2 2p4 3s1 3p1; d. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d14 VĐ.s. b và c. Ở trạng thái cơ bản: b.1.7. Trong số các cấu hình giả thiết sau của nguyên tử niken (Z = 28):a. ls2 2s2 2p6.3s2 3ỹ6 4d10;b. ls2 2s2 2p6 3s2 3p8 3d6 4s2;c. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2;d. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 4p2.1. Cấu hình nào không tuân theo nguyên lí Pauli?2. Cấu hình nào ở trạng thái cơ bản? Hãy viết cấu hình đó dưới dạng ô lượng tử và cho biết số electron độc thân trong cấu hình đã viết.3. Cấu hình nào không có electron độc thân?4. Hãy sắp xếp các cấu hình theo trật tự năng lượng tăng dần.as. 1. b ; 2. c:có 2 electron độc thân; 3. a; 4. ç < a < d.1.8. Trong sô' các cấu hình electron sau ở trạng thái cơ bản, những cấu hìnhnào không tuân theo quy tắc Hund?a)tiítị; b)c)4; d)e)Đ.s. a vàt; g)ttc.1 1101.9.Trong các cấu hình electron sau của nitơ (Z = 7), cấu hình nào ở trạng thái cơ bản, ở trạng thái kích thích và cấu hình nào là không thể có?c)e)til ils 2s 2p 3sĐ. s. d. Trạng thái cơ bản; a, b, c, g: Các trạng thái kích thích.e. Không thể có vì trái với nguyên lí Pauli (2 electron trong một ô lượng tử không thể có cùng giá trị của mK).1.10. Một nguyên tử ở trạng thái cơ bản có phân lớp electron ngoài cùng là 4p2. Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử đó dưới dạng chữ và dạng ô lượng tử. Hai electron 4p2 có thể ứng với những giá trị nào của bốn số lượng tử?as.ílíti1tịtltt 11 tị t1 1 1t tls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2• 4p2 ứng với n = 4, / = 1, hai electron đều có cùng giá trị của ms là +— hoặc . Các số lượng tử m ứng với hai electron p có thể là:Thoăchoăc-1 0 + 1 -1 0 +1 -1 0 +11.11. Mỗi tổ hợp các số lượng tử sau ứng với obitan nguyên tử nào?a. n = 3,tio3IIob.IIc/ = 1,m = 0.c.n = 5,II * o3lioĐ.s. a. 3s; b. 4pz ; c. 5s.11C hương 2BỒNG TUẦN hoàn CÁC NGUV6N TỐ HÓA HỌCTÓM TẮT Lí THUYẾTChu kìỞ trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một chu kì đều có số lớp electron bằng nhau và bằng số thứ tự chu kì chứa chúng.NhómNguyên tử của các nguyên tố trong cùng một nhóm có cấu hình electron hóa trị tương tự nhau.Nhóm A• Sự điền electron vào nguyên tử của các nguyên tố nhóm A theo quy tắc Kleckopxki đều kết thúc ở ns hoặc np (n là lớp electron ngoài cùng).• Có thể nhận biết một nguyên tố ở các nhóm từ IIIA đến VHIA dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố đó: số electron ỏ lớp ngoài cùng bằng số thứ tự nhóm chứa nó.• Có thể nhận biết một nguyên tố ở nhóm A nào dựa vào sự điền electron cuối cùng vào nguyên tử xảy ra ở phân lớp:ns1 : IA ; ns2 : HA; np^niA ; np2: IVA; np3 : VA; np4 : VIA; np5: VIIA; npố: VIHA;12Nhóm B• Sự điền electron cuối cùng vào nguyên tử của các nguyên tố nhóm B đều kết thúc ở (n -l)d .• Số electron ở lớp ngoài cùng của các nguyên tử đều ít hơn ba.• Có thể nhận biết một nguyên tố ở nhóm B nào dựa vào sự điền electron vào nguyên tử theo quy tắc Kleckopxki kết thúc ở phân lớp:(n-l)d1 : IIIB; (n-l)d2 : IVB ; (n-l)d3: VB; (n-1) d4 : VIB (n-l)d5 : VIIB; (n-l)d6’7’8: VIIIB; (n-l)d9: IB; (n-l)d10 : II B Bằng thực nghiệm người ta thấy ở một số trường hợp có 1 electron ở ns2 chuyển vào (n-l)d.Đó là Cr(Z = 24); Cu(Z = 29); Nb(Z = 41); Mo(Z=42); Ru(Z=44); Rh(Z=45); (Ag(Z=47); Pt(Z=78); Au(Z=79). Riêng ở Pd(Z=46) cả 2 eiectron ờ ns2 chuyển vào (n-l)d.Nguyên tố s, p, d và fNguyên tố s (p, d, f) là nguyên tố mà sự điền electron cuối cùng theo quy tắc Kleckopxki xảy ra ở phân lớp s (p, d, 0-Các nguyên tố d và f còn được gọi là các nguyên tố chuyển tiếp d và f.Các nguyên tố d đều nằm ở các nhóm B không có mặt ở các nhóm A.Các nguyên tố f thường để riêng ở cuối bảng tuần hoàn, không xếp vào nhóm nào.Bán kính nguyên tử và ion• Bán kính nguyên tử cộng hóa trị bằng nửa khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử giống nhau liên kết đơn cộng hóa trị với nhau ở 25°c.• Bán kính nguyên tử kim loại bằng nửa khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử kim loại gần nhau nhất trong tinh thể kim loại.• Bán kính ion được xác định trong tinh thể ion. Khoảng cách giữa hai tâm ion dương và ion âm gần nhau nhất trong tinh thể ion bằng tổng số bán kính của ion dương và ion âm đó.Từ trái sang phải trong một chu kì, bán kính nguyên tử nói chung giảm dần.13Từ trên xuống trong nhóm A, bán kính nguyên từ và ion cùng điện tích tăng dần.Từ trên xuống trong nhóm B, bán kính nguyên tử và ion cùng điện tích biến đổi chậm, thường tăng ít hoặc không đổi.Năng lượng ion hóa của nguyên tửNăng lượng ion hóa thứ nhất Ij, thứ hai I2, thứ ba I3 ứng với những quá trình sau:Nguyên tử (k, cb) - e Cation* (k, cb), Ij > 0.Cation* (k, cb) - e -» Cation2+(k, cb), I2 > lị.Cation2+(k, cb) - e -> Cation3+(k, cb), I3 > I2.Electron bị bứt ra khỏi nguyên tử khi bị ion hóa là electron lớp ngoài cùng có năng lượng lớn nhất (electron ứng với giá trị n và/lớn nhất).Từ trái sang phải trong một chu kì Ij nói chung tăng dần.Từ trên xuống trong một nhóm A, giá trị lị giảm dần.Từ trên xuống trong một nhóm B giá trị Ij biến đổi chậm và không đều, thường tăng dần.Năng lượng gắn kết electron của nguyên tửNăng lượng gắn kết electron thứ nhất Aj, thứ hai A2, ứng với những quá trình sau:Nguyên tử (k, cb) + e -> Anion" (k, cb), Aị.Anion'(k, cb) + e -> Anion2'(k, cb), A2.Aj có thể có giá trị âm, dương hay bằng không, còn A2 luôn luồn có giátrị dương.Độ điện âm của nguyên tế Ịỵ)Độ điện âm của nguyên tố là khả năng của nó hút căp electron liôn kết trong phân tử về phía mình.Theo Muỉỉiken độ điện âm được tính bằng công thức:14X = -—— + 0,17 A 516I và A là năng lượng ion hóa thứ nhất và năng lượng gắn kết electron thứ nhất (kJ.mol'1) của nguyên tử nguyên tố cần tính X-Từ trái sang phải trong một chu kì và từ dưới lên trên trong một nhóm nói chung độ điện âm tăng dần.Số oxi hóa lớn nhất của các nguyên tốSố oxi hóa lớn nhất của đa sô' cấc nguyên tố bằng số thứ tự nhóm chứa chúng (trừ Flo, oxi, các nguyên tố nhóm IB, đa số các nguyên tố nhóm VIIIB, các lantanoit, các actinoit, hiđro, khí hiếm).Số oxi hóa thấp nhất của các phi kimSố oxi hóa thấp nhất của các phi kim bằng số thứ tự nhóm chứa chúng trừ cho 8, trừ B (Z = 5) H (Z = 1) và các khí hiếm.Kim loại và phi kimHầu hết các nguyên tử kim loại có số electron ở lớp ngoài cùng ít hơn 4, trừ B (Z = 5), H(Z =1), He(Z = 2). Một số ít nguyên tử kim loại có số electron lóp ngoài cùng lớn hơn ba: Ge (Z = 32), Sn (Z = 50), Sb (Z = 51), Pb (Z = 82), Bl (Z = 83), Po (Z = 84).Kim loại có ánh kim, dễ chế hóa cơ học, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, dễ nhường electron hóa trị khi tham gia phản ứng.Phi kim dẫn điện và dẫn nhiệt rất kém, dễ nhận electron khi tham gia phản ứng.Từ trái sang phải trong một chu kì nói chung tính kim loại giảm dần, còn tính phi kim tăng dẩn.Từ trên xuống trong một nhóm A tính kim loại tăng dần, tính phi kim giản dần, còn trong một nhóm B tính kim loại giảm dần.BẢI TẬP2.1. Khộng dùng bảng tuần hoàn, hãy cho biết các nguyên tố ứng với cấu hình electron nguyên tử sau thuộc chu kì nào, nhóm A, nhóm B nào?:a. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3. •15b. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2.c. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2.d. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2.Giải thích tại sao từng trường hợp một.Bài giảia, b, d đều thuộc chu kỳ 4 vì có 4 lớp electron, c thuộc chu kì 5 vì có 5 lớp electron.a. Nhóm VA vì có 5 electron ở lớp ngoài •cùng (hoặc sự điền electron kết thúc ở np3).b. Nhóm HB vì có hai phân lớp electron ngoài cùng là (n-l)d10 ns2.c. Nhóm HA vì sự điền electron kết thúc ở ns2.d. Nhóm VIIIB vì có hai phân lớp electron ngoài cùng là (n-l)d8 ns2.2.2. Trong các cấu hình electron nguyên tử sau, cấu hình nào thuộc nguyên tố s, p, d hay f? Nguyên tử của nguyên tố nào là chuyển tiếp d, chuyển tiếp f, thuộc họ lantan, họ actini? Giải thích vì sao.a /ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s*b. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2.c. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p’.d. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3dI04s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5Í6 6s2 6p6 7s2.e. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d10 4f 5s2 5p* 6s2.Bài giảia. Nguyên tố s vì sự điền electron cuối cùng (theo quy tắc Kleckopxki) kết thúc ở ns1.b. Nguyên tố d vì sự điền electron cuối cùng kết thúc ở (n-l)d.Đây là nguyên tử của nguyên tố chuyển tiếp d.c. Nguyên tố p vì sự điền electron cuối cùng kết thúc ở np.d. Nguyên tố f vì sự điền electron cuối cùng kết thúc ở (n-2)f.Đây là nguyên tử của nguyên tố chuyển tiếp f thuộc họ actini.3. Nguyên tố f vì sự điền electron cuối cùng kết thúc ở (n-2)f. Đây là nguyên tố chuyển tiếp f, thuộc họ lantan.2.3. a. Tính bán kính cộng hóa trị của F, bán kính kim loại của Au, bán kínhcủa ion Na+, biết rằng khoảng cách giữa hai nguyên tử F trong phân tử16F2 là 0,142nm, giữa hai nguyên tử Au gần nhau nhất trong tinh thể Au là 0,288nm, giữa hai ion dương và âm gần nhau nhất trong tinh thể NaCl là 0,281 nm và bán kính của ion cr là 0,181 nm.b. Khoảng cách giữa hai nguyên tử N trong phân tử N2 là 0,Í097nm. Nửa khoảng cách trên có phải là bán kính cộng hóa trị của nitơ không?Đ.s. a. rF = 0,071nm; rAu = 0,144nm, rNa, =0,100nm.b. Không phải vì liên kết giữa hai nguyên tử trong N2 là liên kết ba. Bán kính cộng hóa trị được tính chỉ khi là liên kết đơn.2.4.a. Viết cấu hình electron của nguyên tử Fe(Z = 26) và các ion Fe2+, Fe3+ dưới dạng chữ và dạng ô lượng tử. So sánh bán kính giữa chúng.b. Viết cấu hình electron của nguyên tử As(Z = 33) và ion As3“ dưới dạng chữ và dạng ô lượng tử. So sánh bán kính giữa chúng.Đ.s. a) Fe: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2tttíttmTỉ ỉtỉls22s: 2p63s23p63d6"ị"itiỉls2 2s" 2p( 3s23p63d5tttrFe > rFe- > rFe-b)As:ti tls2 2s2 2p6 3s2 3p6 As3':3d104s2 4pxVới As : X = 3; Với As3': X = 6; rAs < rAs., 2.5. Tính năng lượng tạo thành một phân tử ion KC1 ở thể khí và trạng thái cơ bản từ nguyên tử K và nguyên tử C1 đều ở trạng thái khí, cơ bản,2- BTH^ĐẠI CƯƠNG17biết rằng nãng lượng ion hóa thứ nhất của K là Ij = 419 kJ.molnăng lượng gắn kết electron của C1 là Aj = -348 kl.m oĩ1, lực tĩnh điện giữahai ion là - k — với k = 9.109, e = l,6.10'19c, r là khoảng cách giữa hai rion dương và âm trong phân tử r = 2,67.10'l0m, số Avogadro là 6.1023.Bài giảiK(k, cb) + C1 (k, cb) -» KC1 (k, cb) gồm các quá trình sau:K(k, cb) - le -> K (k, cb), Ij = 4 1 9 .103: 6 . io23 = 6,98 . 10'19J.C1 (k, cb) + le -» Cl" (k, cb), Aj = - 348.103: 6 . 1023 = -5 ,8 0.10'19J. K+(k, cb) + cr(k, cb) KC1 (k, cb), •E = -9.109 a 6-'1 1^ - = -8,63.10~19J .2,67.10~10Năng lượng của quá trình:K(k, cb) + a (k, cb) -> K a (k, cb), Ij + Aj + E = -7,45.1019J.2.6. Tính độ điện âm của F và C1 theo Mulliken, biết rằng Ij(F) =1681;I, (Cl) = 1255, Aị (F) = -333 và A j(a) = -348 u.m ol'1.Bài giải1681 + 333 X f~ 516+ 0,17 =4,07-, Xa = 3,282.7. a. Xác định cộng hóa trị và số oxi hóa của H và o trong các phân tử sau: HOCl, H20 2, GaH2, OF2.b. Xác định số oxi hóa của Cr, N và o trong các phân tử và ion sau: K3 [Cr(QHU Cr20 72', NH4N0 3l K20 4, KO3.Đ.s. a.Phân tửHóa trịSỐ oxi hóaH0H0HOC112+1-2h 20 212+1-1CaH21--1-o f 2-2-+218b. K3[Cr(OH)6], Cr = +3; Cr20 72', Cr = +6; NH4N03, N(NH4+) = -3, N(N03") = +5; K20 4, O = - - ; KO, ; O = - -2.8. Một vài phân lớp électron ngoài cùng của một số nguyên tử như sau:A: 4d5 5s2 ; X: 5s2 5p5 ; Z: 4p65s2.Hỏi A, X, z thuộc nhóm A, nhóm B nào, là kim loại hay phi kim, cation hay anion nào dễ được tạo thành nhất, số oxi hóa cao nhất và số oxi hóa thấp nhất có giá trị âm (nếu có)?Đ.s. A: Nhóm VIIB, là kim loại, số oxi hóa cao nhất +7.X: nhóm VII A, là phi kim, số oxi hóa cao nhất +7, số oxi hóa thấp nhất -1. Anion dễ tạo thành nhất X".Z: nhóm II A, là kim loại, số oxi hóa cao nhất +2, cation dễ tạo thành nhất z2+.2.9. Ion x 3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d[:a. Viết cấu hình electron của nguyên tử X và ion x 3+.b. Electron 3d' có thể ứng với những giá trị nào của 4 số lượng tử?Đ.s.a. X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2x 3+: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d‘b. Electron 3d* : n = 3, / = 2, ms có thể = + — hoăc , m có thể:+1 +22.10. Xác định số thứ tự z, chu kì, nhóm A, B của nguyên tố X mà nguyên tử của nó có 3 electron 3d. Viết công thức phân tử oxit của X trong đó X có số oxi hóa cao nhất. Viết cấu hình electron của nguyên tử z có cùng số oxi hóa cao nhất giống X và cùng chu kì với X.19Đ.s. X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2: chu kì 4, nhóm VB, x205.Z: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3.2.11. Hai nguyên tố A và X đều ở chu kỳ 4, đều tạo được oxit trong đó A và X đều có số oxi hóa lớn nhất bằng +7. Chỉ có X tạo được hợp chất khí với-hiđro. Viết cấu hình electron nguyên tử của A và X.Đ.s. A: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5.20C h ư ơ n g 3ll€N K€T HÓn HỌC VA CẤU TíỊO PHÂN TỬTÓM TẮT Lí THUYẾTNăng lượng liên kếtHH-C-O-H (k) C(k) + 4H(k) + 0(k) HAH - 3Ec_h + Ec_0 + Eq_hĐộ dài liên kết và góc liên kếtĐộ dài liên kết đ0_H = 0,0957 nm. Góc liên kết HÕH - 104,5°Độ bội liên kết (Bậc liên kết)Theo phương pháp VB: Độ bội liên kết là số cặp electron chung liên kết trực tiếp hai nguyên tử với nhau trong phân tử.Theo phương pháp MO: Độ bội liên kết giữa hai nguyên tử trong phân tử hai nguyên tử được tính bằng công thức:Prs=Ỷ(n~n )n - số electron trên MO liện kết, n* - số electron trên MO*.21Liên kết ionLiên kết ion được tạo thành giữa một nguyên tố kim loại mạnh và một nguyên tố phi kim mạnh, khi đó nguyên tử của nguyên fố kim loại nhường hẳn electron cho nguyên tử của nguyên tố phi kim.Bản chất của liên kết ion là lực tĩnh điện giữa các ion trái dấu.Liên kết ion không có hướng, không bão hòa và rất bền.Liên kết cộng hóa trị - Phương pháp VBNội dung của phương pháp VB gồm ba điểm:• Mỗi liên kết cộng hóa trị được tạo thành bằng một cặp electron hóa trị chung giữa hai nguyên tử tham gia liên kết.• Khi tạo liên kết xảy ra sự xen phủ các AO hóa trị của hai nguyên tử tham gia liên kết. Sự xen phủ càng lớn liên kết càng bền.• Liên kết cộng hóa trị là liên kết có hướng. Hướng liên kết là hướng có độ xen phủ lớn nhất.Ví dụ, xét sự tạo thành liên kết giữa H và F trong phân tử HF:±; F: ls2 2s2 2p5tỉti tỉMỗi nguyên tử góp một electron độc thân đế tạo một cặp electron chung liên kết giữa hai nguyên tử. Hai electron này phải có giá trị số lượng tử mstrái dấu nhau: H t F : • o đây xảy ra sự xen phủ giữa AO ls của H và AO 2p • • , *của F. Hướng xen phủ lớn nhất như sau:GĐOls 2pCặp electron chung để tạo liên kết giữa hai nguyên tử có thể chỉ từ một nguyên tử. Ví dụ:H tN r + [Z]h+H lsr H •++HỊHtNtH+•hoặcỈL-N— HH1H-» chỉ liên kết cho - nhận (liên kết do cặp electron chỉ từ một nguyên tử).22Trạng thái hóa trị của một nguyên tốKhông kể liên kết cho - nhận, để tạo liên kết, nguyên tử phải có electroncó hai electronđộc thân. Ví dụ, oxi (Z = 8): ls2 2s2 2p4tt 1‘1 1ỉđộc thân, nên có thể tạo được hai liên kết cộng hóa trị. s (Z = 16): ls2 2s2 2p6 3s2 3p4 cóhai electron độc thân, thể hiện cộng hóa trị hai trong H2S.s có thể tạo được các phân tử SF4, SF6, nghĩa là nó có cộng hóa trị 4 trong SF4 và cộng hóa trị 6 trong SF6:S':ls22s^2p63s23p33d':iiiMĩHĩiiiiiiinMột electron ở 3p4 chuyển ra 3d tạo thành 4 electron độc thâns** ls2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d2:■■■ 3s 3p 3ds** có 6 electron độc thân.Năng lượng dùng để tạo ra các trạng thái kích thích của lưu huỳnh s* và s lấy trong phản ứng. Oxi không có các trạng thái hóa trị 4,6 giống s vì để có trạng thái kích thích cần năng lượng quá lớn.Thuyết lai hóaBa nội dung của phương pháp VB nêu ở trên chưa đủ để giải thích tính bền của các liên kết và cấu trúc hình học của phân tử, nên phải bổ sung thuyết lai hóa.Ví dụ, xét sự tạo thành liên kết trong phân tử BeH2: Be(Z = 4): ls2 2s2.ở trạng thái hóa trị hai: Be*: ls2 2s* 2p*Hai electron độc thân của Be liên kết với hai electron độc thân của hai nguyên tử hiđro HiBiH. Hai liên kết này phải khác nhau về độ bền, vì haielectron của Be dùng để tạo liên kết có năng lượng khác nhau. Nhưng thực nghiệm cho thấy năng lượng của hai liên kết này bằng nhau. Mạt khác, ba nội dung của phương pháp VB nêu ở trên không khẳng định cấu trúc thẳng23của phân tử BeH2, vì sự xen phủ AO 2s của Be và AO ls của H là như nhau theo mọi hướng.Theo thuyết lai hóa, khi tạo liên kết trong BeH2, một AO 2s và một AO 2p của Be lai hóa với nhau tạo thành hai obitan lai hóa sp giống nhau nằm trên một đường thẳng và sự xen phủ lớn nhất với hai AO ls của hai nguyên tử H xảy ra ở hai đầu hai obitan sp:Vậy độ bền của hai liên kết Be - H phải bằng nhau và cấu trúc của phân tử BeH2 là thẳng.Các kiểu lai hóa sp, sp2, sp3• sp: Một AO ns lai hóa với một AO np tạo thành hai obitan lai hóa sp giống hệt nhau, nằm trên một đường thẳng tạo thành góc giữa hai obitan sp 180°. Hướng liên kết của các obitan sp là ở hai đầu obitan.• sp2: Một AO ns lai hóa với hai AO np tạo thành ba obitan lai hóa sp2 giống hệt nhau, hướng tới ba đỉnh của hình tam giác đều, tạo thành góc giữa các obitan lai hóa 120°. Hướng liên kết của các obitan sp2 là ở ba đỉnh của tam giác.• sp3: Một AO ns lai hóa với ba AO np tạo thành bốn obitan lai hóa sp3 giống hệt nhau, hướng tới bốn đỉnh của hình bốn mặt đều, tạo thành góc giữa các obitan lai hóa 109°28\ Hướng liên kết của các obitan sp3 là ở bốn đỉnh của hình bốn mặt.Dự đoán kiểu lai hóa và cấu trúc của phân tửXét phân tử có công thức tổng quát sau ABxEy, trong đó A là nguyên tử trung tàm, X là số nguyên tử liên kết trực tiếp với A, y là số cặp electron (đôi khi chỉ là một electron) hóa trị của A chưa tham gia liên kết.• Nếu X + y = 2, các AO hóa trị của A có hai hóa sp, phân tử có cấu trúc thắng. V ídụH -Be-H , 0 = c = 0; H -C = N.• Nếu X + y = 3, các AO hóa trị của A có lai hóa sp2. Khi X = 3, y = 0 thì phân tử có cấu trúc tam giác. Ví dụ:24ọạơ ^ S )c r C1Khi X = 2, y = 1 thì phân tử có cấu trúc gấp khúc. Ví dụ:.N..Sno cr'C1Khi y > 0 thì góc liên kết bị thu hẹp đôi chút so với góc các obitan lai hóa.• Nếu X + y = 4, các AO hóa trị của A có lai hóa sp3. Khi X = 4, y = 0 thì phân tử có cấu trúc bốn mặt. Ví dụ:Khi X = 3, y = 1, phân tử có cấu trúc tháp tam giác. Ví dụ:N— H Ồ—?H+,U ^,+ /S — Br/ < I / > \ ? ( H 3 ° ) / £ > < 1H ' H u' ú n='- Rr\ /H- - H0=" BrKhi X = 2, y = 2, phân tử có cấu trúc gấp khúc. Ví dụ:-ưr(cio2) (NH-2)TT Y\ "'HPhương pháp MO - LCAO• Áp dụng cho các phân tử A2 và ion An±2 của chu kì 1. Các MO được tạo thành bằng tổ hợp AO ls của nguyên tử thứ nhất (\ị/j) với AOls của nguyên tử thứ hai (\|/2) tạo thành MOơs (liên kết) có năng lượng thấp hơn (E+) năng lượng các AO ls và MOơs* (phản liên kết) có năng lượng cao hơn (E_) năng lượng các AO ls. Dãy năng lượng tăng dần các MO như sau: ơs ơs*.25

Trích đoạn

• Chương 12. Một số loại hợp chất vô cơ
• Chương 3. Liên kết hoá học và cấu tạo phân tử
• Chương 6. Cân bằng hoá học
• Chương 10. Chiều phản ứng oxi hoá - khử và các quá trình điệ n- hoá

Tài liệu liên quan

• Bài tập mô hình toán kinh tế Dành cho sinh viên các trường cao đẳng, đại học khối kinh tế
  • 125
  • 5
  • 20
• Bài tập hóa học đại cương - Dùng cho sinh viên các trường cao đẳng
  • 157
  • 3
  • 6
• Phần 2 giáo trình tâm lí học đại cương (dùng cho sinh viên hệ từ xa và hệ vừa học vừa làm)
  • 72
  • 1
  • 2
• Bài giảng Hoá học Đại cương dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng
  • 123
  • 1
  • 2
• Xây dựng hệ thống bài tập phát triển thể lực chung cho sinh viên các trường Đại học thuộc Đại học Thái Nguyên (Tóm tắt NCKH)
  • 27
  • 486
  • 0
• Xây dựng hệ thống bài tập phát triển thể lực chung cho sinh viên các trường Đại học thuộc Đại học Thái Nguyên (Đề tài NCKH)
  • 110
  • 345
  • 0
• Giáo trình Hóa học Đại cương dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng
  • 76
  • 3
  • 11
• Nâng cao ý thức pháp luật cho sinh viên các trường cao đẳng, đại học ở thành phố hải phòng hiện nay
  • 32
  • 396
  • 0
• Hóa học đại cương (dùng cho sinh viên các trường cao đẳng) Lê Mậu Quyền
  • 226
  • 702
  • 1
• Nâng cao chất lượng giáo dục lý luận chính trị cho sinh viên các trường cao đẳng ở tỉnh kiên giang hiện nay
  • 95
  • 919
  • 7

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(7.58 MB - 157 trang) - Bài tập hóa học đại cương - Dùng cho sinh viên các trường cao đẳng Tải bản đầy đủ ngay ×