Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và phương pháp giải bài tập tinh thể áp dụng bồi dưỡng học sinh giỏi THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU 2
I. Lí do chọn đề tài 2
II. Mục đích của đề tài 3
III. Nhiệm vụ của đề tài 3
IV. Phương pháp nghiên cứu 3
V. Phạm vi nghiên cứu 3
VI. Đối tượng nghiên cứu 3
NỘI DUNG 4
I. Cơ sở lí luận 4
II.Thực trạng 5
III.Giải pháp 6
IV. Nội dung 6
IV.1. Hệ thống các kiến thức về chuyên đề tinh thể 6
IV.1.1. Ô mạng cơ sở 6
IV.1.2. Một số mạng tinh thể quan trọng 6
IV.1.3 Các công thức sử dụng trong bài tập tinh thể 8
IV.2 Phân loại các dạng bài tập và đề xuất hướng giải 9
IV.3 Bài tập tinh thể trong các đề thi học sinh giỏi 16
IV.4 Rút ra kinh nghiệm đối với bản thân và các giáo viên khác 24
V. Kết quả 25
V.1. Đối tượng 25
V.2. Cách tiến hành 25
V.3. Kết quả 25
V.4. Đánh giá kết quả 25
KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hóa học là bộ môn khoa học có từ lâu đời, các nhà hóa học đã nghiên cứu
và tìm tòi ra các chất. Môn hóa học là bộ môn khoa học gắn liền với tự nhiên,
đi cùng với đời sống của con người. Việc học tốt môn hóa học trong nhà
trường sẽ giúp học sinh hiểu rõ những biến đổi vật chất trong đời sống. Từ
những hiểu biết này giáo dục cho học sinh ý thức bảo vệ tài nguyên thiên
nhiên rất hạn chế của Tổ quốc, đồng thời biết bảo vệ môi trường sống trước
những hiểm họa về môi trường do con người gây ra trong thời kì công nghiệp
hóa, hiện đại hóa, nhằm tạo dựng một cuộc sống ngày càng tốt đẹp hơn.
Môn hóa học trang bị cho học sinh các kiến thức khoa học giúp học sinh lí
giải được nhiều hiện tượng trong tự nhiên, bài trừ mê tín dị đoan.
Cải tiến nội dung và phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng của
quá trình dạy học là nhiệm vụ thường xuyên và lâu dài của ngành giáo dục.
Hóa học là mộn học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, do đó muốn nâng cao kết
quả của quá trình dạy học hóa học người ta cho rằng:‛‛Một học sinh hiếu học
là học sinh sau khi học bài xong, chưa vừa lòng với những hiểu biết của mình
và chỉ yên tâm khi tự mình giải được các bài tập”. Bài tập hóa học có tác dụng
rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học
một cách sinh động, phong phú. Qua việc giải bài tập giúp học sinh rèn luyện
trí thông minh, nâng cao hứng thú học tập bộ môn. Đối với các em thi học
sinh giỏi môn hóa thì việc rèn luyện giải bài tập hóa rất có ý nghĩa, giúp cho
các em nâng cao kiến thức nhanh hơn, hiệu quả hơn.
Như chúng ta đã biết hóa học tinh thể rất trừu tượng và phức tạp, trong

sách giáo khoa nâng cao chỉ đưa ra được một số khái niệm về tinh thể và phân
loại tinh thể: tinh thể ion, tinh thể nguyên tử và tinh thể phân tử. Còn giáo
trình đại học thì hàn lâm khô cứng, nếu đem toàn bộ giáo trình đại học để
giảng dạy học sinh phổ thông thì các em khó tiếp thu. Vì vậy, theo tôi giáo
viên muốn bồi dưỡng hoc sinh giỏi đạt hiệu quả cao thì phải biết chọn lọc
những kiến thức cơ bản học sinh dễ tiếp thu. Các kiến thức này là cẩm nang
giúp học sinh tìm được hướng giải dễ dàng, hạn chế tối đa những sai lầm
trong quá trình giải bài tập đồng thời phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh.
Thực tế những năm gần đây trong các kì thi học sinh giỏi, phần tinh thể rất
thường xuyên được đề cập tới. Với mục đích giúp các em học sinh có cái nhìn
đầy đủ, tổng quát và có hướng giải bài tập về tinh thể nhanh và chính xác
nhất nên tôi đã chọn đề tài: ‛‛Phân loại và phương pháp giải bài tập tinh
thể áp dụng bồi dưỡng học sinh giỏi THPT”
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 2
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn hóa học.
- Phát huy tính tích cực và hứng thú cho học sinh trong học tập.
- Là tài liệu quan trọng trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi THPT, giúp
giáo viên hệ thống hóa kiến thức và phương pháp dạy học phần tinh thể.

III. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

- Nêu được cơ sở lí luận về tinh thể và thực trạng của việc giải bài tập hóa
học tinh thể của học sinh hiện nay.
- Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút ra bài học kinh nghiệm để phát
triển thành diện rộng, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy đặc biệt trong
bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học.

- Một số bài tập minh họa.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành đề tài này tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu
khoa học như:
- Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu SGK, sách tham khảo, các tài liệu
đã được soạn sẵn, các đề thi học sinh giỏi các tỉnh và quốc gia.
- Tổng kết kinh nghiệm bản thân trong quá trình dạy học.
- Thực nghiệm sư phạm.
V. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Thời gian nghiên cứu từ đầu năm học 2008-2009 đến nay.
- Trong phạm vi đề tài này tôi xin mạn phép trình bày kinh nghiệm bồi
dưỡng phương pháp giải một số dạng bài tập tinh thể. Nội dung đề tài được
sắp xếp theo trình tự :
+ Khái niệm tinh thể.
+ Một số mạng tinh thể quan trọng.
+ Một số dạng bài tập tinh thể.
+ Bài tập tinh thể trong các đề thi học sinh giỏi.
VI. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đội tuyển học sinh giỏi hóa trường THPT Đồng Xoài.
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 3
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN
1. Khái quát về tinh thể
- Các chất tồn tại chủ yếu ở trạng thái khí, lỏng, rắn. Chất rắn gồm:
chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể.

- Chất rắn tinh thể: các hạt cấu trúc ( ion, nguyên tử, phân tử ) phân
bố theo một trật tự nhất định và tạo thành mạng lưới không gian đều đặn gọi
là mạng lưới tinh thể.
2. Tinh thể ion.



Đồng sunfat Đá Ruby
Tính chất của tinh thể ion
+ Lực liên kết có bản chất tĩnh điện
+ Tinh thể ion rất bền vững vì lực hút tĩnh điện giữa các ion mang
điện tích trái dấu trong tinh thể là rất lớn.
+ Các hợp chất ion đều khó nóng chảy, khó bay hơi .
Ví dụ : t
0
nc
của NaCl là 801
0
C
+ Tan nhiều trong nước và khi tan trong nước tạo dung dịch dẫn điện
tốt
3. Tinh thể nguyên tử

Tính chất của tinh thể nguyên tử
Tính chất của tinh thể nguyên tử


+ Các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
+ Các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
+ Do liên kết cộng hóa trị là liên kết bền nên các tinh thể nguyên tử

+ Do liên kết cộng hóa trị là liên kết bền nên các tinh thể nguyên tử
đều bền vững , khá cứng, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao.
đều bền vững , khá cứng, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao.
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 4
kim cương
than
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT


Ví dụ
Ví dụ
: Kim cương , Silic, gemani, siliccacbua…là những tinh thể
: Kim cương , Silic, gemani, siliccacbua…là những tinh thể
nguyên tử. Kim cương có độ cứng lớn nhất so với các chất khác.
nguyên tử. Kim cương có độ cứng lớn nhất so với các chất khác.

4. Tinh thể phân tử


Tính chất của tinh thế phân tử
Trong tinh thể phân tử, các phân tử vẫn tồn tại như những đơn vị độc lập
(mỗi phân tử vẫn chiếm một điểm nút của mạng tinh thể). Vì vậy, tinh thể
phân tử dễ nóng chảy, dễ bay hơi.
Ví dụ: ở nhiệt độ thường, một phần tinh thể naphtalen và iot đã bị phá hủy.
Các phân tử tách rời ra khỏi tinh thể và khuếch tán vào không khí làm cho ta
dễ nhận ra mùi của chúng.
II. THỰC TRẠNG
Khi tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi phần hóa học tinh thể này tôi đã

có được những thuận lợi và những khó khăn sau:
- Thuận lợi :
+ Ban giám hiệu nhà trường luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
yên tâm công tác.
+ Môi trường làm việc tốt, các đồng nghiệp có tâm huyết với nghề đã
cho tôi nhiều kinh nghiệm quý.
+ Học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi hóa chăm chỉ, đam mê khoa
học và có ý thức học tập cao.
- Khó khăn :
+ Tài liệu về hóa học tinh thể rất hiếm và trừu tượng.
+ Bài tập về tinh thể ít.
+ Chưa có sự hệ thống và phân loại các dạng bài tập.
+ Không phổ biến do nội dung chuyên đề chỉ xuất hiện trong các đề
thi học sinh giỏi tỉnh, olympic 30/4, casio, quốc gia, quốc tế nên chỉ áp dụng
thực nghiệm cho đội tuyển học sinh giỏi tỉnh, olympic 30/4, casio, quốc gia
chưa áp dụng đại trà cho mọi đối tượng học sinh.
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 5
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
III. GIẢI PHÁP
Qua nhiều năm tham gia bồi dưỡng HSG, tôi đã tích lũy được một số
kinh nghiệm nhằm giúp học sinh giải quyết tốt các bài thi liên quan đến
chuyên đề này với các giải pháp sau:
1. Biên soạn lại một cách có hệ thống các kiến thức về chuyên đề tinh
thể.
2. Phân loại các dạng bài tập và đề xuất hướng giải.
3. Tập hợp các đề thi HSG các tỉnh liên quan đến chuyên đề và phân
loại các dạng đã từng xuất hiện.
4. Tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi theo phần lý thuyết đã hệ thống

và rèn kỹ năng qua các dạng bài tập đã phân loại đồng thời học sinh
tiếp cận với các đề thi HSG của các năm trước.

IV. NỘI DUNG
IV.1. Hệ thống các kiến thức về chuyên đề tinh thể
IV.1.1. Ô mạng cơ sở còn được gọi là tế bào đơn vị (hay ô mạng cơ sở, tế
bào cơ sở).
Mô hình khối không gian nhỏ nhất có tính đối xứng cao nhất, có số góc
vuông nhiều nhất, có thể tích bé nhất được gọi là ô mạng đơn vị.
Ví dụ : sự sắp xếp không gian theo quy luật các ô mạng trong tinh thể NaCl


1 ô mạng đơn vị
IV.1.2 Một số mạng tinh thể quan trọng
IV.1.2.1. Tinh thể kiểu CsCl
Trong tinh thể CsCl, một loại ion chiếm ở đỉnh hình lập phương
còn ion trái dấu chiếm ở tâm hình lập phương (mạng lập phương đơn giản hay
lập phương tâm khối)

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 6
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT

Cs
+
Cl
a
CsCl
Điều kiện :

0,732
r
r
+
−
≥

Số phân tử CsCl trong 1 ô cơ sở
Vì ion hạt nằm ở đỉnh thuộc 8 hình lập phương (8 hình lập phương
chung nhau 1 đỉnh) ion Cl
-
8
×
1/8=1
Ion Cs
+
1
 Ghi nhớ: Nếu kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm khối
1 ô cơ sở có
1
8 1 2
8
× + =
nguyên tử kim loại

a: thông số mạng hay hằng số mạng ( hay cạnh hình lập phương)
r: bán kính nguyên tử
IV.1.2.2. Tinh thể kiểu NaCl
Trong tinh thể kiểu NaCl mỗi loại ion cấu trúc ( Na
+

hoặc Cl
-
có cấu
tạo kiểu lập phương tâm mặt hay lập phương tâm diện ). Khi tịnh tiến mạng
của mỗi loại ion Na
+
hoặc Cl
-
đi 1 đoạn bằng
2
a
(a: cạnh hình lập phương ) thì
2 mạng của 2 ion đó trùng nhau.
Điều kiện :
0,414 0,732
r
r
+
−
≤ ≤
Số phân tử NaCl trong 1 ô mạng cơ sở
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 7
Na
Cl
có 1 phân tử CsCl
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Ion Cl
-

1 1
8 6 4
8 2
× + × =
ion Cl
-

Ion Na
+

1
12 1 4
4
× + =
ion Na
+
Vậy có 4 phân tử NaCl trong một ô cơ sở
 Ghi nhớ : Nếu kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm diện
Số nguyên tử trong một ô mạng :

1 1
8 6 4
8 2
× + × =
nguyên tử


a
Từ hình vẽ ta có

4 2r a=

IV.1.2.3. Tinh thể kim cương




Trong tinh thể kim cương chỉ có một loại nguyên tử là nguyên tử C,
Các nguyên tử C tạo ra ô mạng cơ sở kiểu lập phương mặt tâm, ngoài ra trong
mỗi ô mạng cơ sở có 8 hình lập phương con, ở tâm của 4 trong 8 hình lập
phương đó có 4 nguyên tử C, do đó số nguyên tử C trong 1 ô mạng cơ sở của
kim cương có:

1 1
8 6 4 8
8 2
× + × + =
nguyên tử.
IV.1.3 Các công thức sử dụng trong bài tập tinh thể
- Bài tập tinh thể chủ yếu liên quan đến công thức sau:
1. Công thức tính khối lượng riêng của kim loại
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N
π

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 8
A
B
C
D
a
E
a = 3,55 A
Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A



SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
M: Khối lượng kim loại (g)
N
A
: Số Avogađro
n: Số nguyên tử trong 1 ô cơ sở
P: Độ đặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng lập phương tâm
diện, lục phương chặt khít P = 74%)
P: Hằng số
r : Bán kính nguyên tử (cm)
V
1ô
: Thể tích của 1 ô mạng

2. Khối lượng riêng còn được tính theo công thức

.
.
A
n M
D
N V
=
M: Khối lượng kim loại (g)
N
A
: Số Avogađro, n: số nguyên tử trong 1 ô cơ sở.
V: thể tích của 1 ô cơ sở.
Đối với mạng lập phương V = a
3
( a: hằng số mạng)
Đối với mỗi loại mạng thì giữa a và r có liên hệ với nhau như sau
Đối với mạng lập phương tâm khối
4 3r a
=
Đối với mạng lập phương tâm diện
4 2r a
=
Đối với mạng kim cương
3
2
4
a
r =

IV.2. Phân loại các dạng bài tập và đề xuất hướng giải

1. Dạng 1: Xác định độ đặc khít (% chiếm chỗ của các đơn vị cấu trúc)
của các mạng tinh thể.
Giáo viên hướng dẫn học sinh cách tính độ đặc khít

nguyentu
tinhthe
V
V
ρ
=

V
nguyên tử
:

thể tích chiếm chỗ của nguyên tử.
V
tinh thể
: Thể tích của 1 ô cơ sở.
Giáo viên cần hướng dẫn cho học sinh biết trong hóa học tinh thể người ta
coi như nguyên tử có cấu tạo hình cầu, do đó thể tích nguyên tử được tính
theo công thức

3
4
.
3
V r
π
=

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 9
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Bài 1: Tính % chiếm chỗ của nguyên tử kim loại trong mạng lập phương tâm
diện?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Giáo viên hướng dẫn học sinh vẽ hình, từ đó tính được trong một ô cơ
sở của mạng lập phương tâm diện có 4 nguyên tử. Do đó, thể tích chiếm chỗ
của nguyên tử là

3
4
4. .
3
V r
π
=
Giải


a

Tính độ đặc khít (
ρ
)
a 2
4r a 2 r

4
= ⇒ =

3
3
3
4
a 2
4 ( r ) 100%
16 ( ) 100%
2 100%
3
4
74%
3 6
a
× ×
Π ×
Π×
ρ = = =
;
Bài 2 : Tính % chiếm chỗ của nguyên tử kim loại trong mạng lập phương
tâm khối?
Giải
Tính độ đặc khít (
ρ
) :
a 3
4r a 3 r
4

= ⇒ =

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 10



4r
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
3
3
3 3
4
a 3
2 ( r ) 100%
8 ( ) 100%
3 100%
3
4
68%
8
a 3a
× Π ×
Π× ×
Π ×
ρ = = =
;

2. Dạng 2: Xác định khối lượng riêng

Giáo viên cần hướng dẫn học sinh xác định được số cấu trúc trong
một ô cơ sở, hiểu tính chất của từng loại mạng và áp dụng công thức tính khối
lượng riêng là có thể giải được hầu hết các bài tập liên quan đến khối lượng
riêng.
Bài 1: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng tinh
thể lập phương tâm mặt và bán kính của Ni là 1,24
0
A
?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Giáo viên hướng dẫn học sinh tính khối lượng riêng theo công thức

.
.
A
n M
D
N V
=
Muốn tính D, phải biết số nguyên tử n và V. Đề bài cho biết Ni kết
tinh theo mạng lập phương tâm mặt, giáo viên hướng dẫn học sinh vẽ hình và
tính được n = 4. Muốn tính V phải có a , giáo viên hướng dẫn học sinh tính a
theo công thức
4 2r a=
từ đó tính D theo công thức trên.
Giải:
a
a
a
2

= 4.r

a=
0
4 4.1,24
3,507( )
2 2
r
A= =

Khối lượng riêng của Ni:
23 8 3
4.58,7
6,023 10 (3,507 10 )
D
−
=
× × ×
=9,04 (g/cm
3
)
Bài 2: Xác định khối lượng riêng của Na, Mg, Al.
Xác định khối lượng riêng của các kim loại trên theo công thức:
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N

π
Sau đó điền vào bảng và so sánh khối lượng riêng của các kim
loại đó, giải thích kết quả tính được?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đậy là đề yêu cầu học sinh tính khối lượng riêng theo công thức
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N
π

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 11
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Giáo viên hướng dẫn học sinh dựa vào sách giáo khoa xác định cấu trúc
mạng tinh thể của từng kim loại, khối lượng và bán kính nguyên tử, sau đó
tính toán khối lượng riêng của từng kim loại.
Giải

Kim loại Na Mg Al
Nguyên tử khối (đv.C) 22,99 24,31 26,98
Bán kính nguyên tử (
0
A
) 1,89 1,6 1,43
Mạng tinh thể Lptk Lpck Lptm

Độ đặc khít 0,68 0,74 0,74
Khối lượng riêng lý thuyết (g/cm
3
) 0,919 1,742 2,708
Khối lượng riêng thực nghiệm
(g/cm
3
)
0,97 1,74 2,7
Nhận xét: Khối lượng riêng tăng theo thứ tự: D
Na
< D
Mg
< D
Al
. Là do sự
biến đổi cấu trúc mạng tinh thể kim loại, độ đặc khít tăng dần và khối lượng
mol nguyên tử tăng dần.
Qua bài tập này giáo viên hướng dẫn học sinh thấy được mối liên hệ của
khối lượng riêng với cấu tạo mạng tinh thể, khối lượng mol của kim loại.
Bài 3: KBr kết tinh trong một mạng lưới giống như mạng lưới NaCl
a/ Có bao nhiêu ion K
+
và ion Br
-
trong một tế bào sơ đẳng?
b/ Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể KBr? Cho biết cạnh của tế bào
sơ đẳng a = 6,56 A
0
, K = 39, Br = 79,9.

 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Giáo viên hướng dẫn học sinh đây là loại bài tập liên quan đến tinh thể
ion, giáo viên hướng dẫn học sinh cách vẽ hình và tính được số phân tử KBr
trong một ô cơ sở. Từ đó áp dụng công thức tính D
Giải
a/ Giống như NaCl, KBr cũng kết tinh mạng lập phương mặt tâm

Mỗi tế bào chứa 4 phân tử KBr tức là 4 ion Br
-
và 4 ion K
+
b/
3
8 3 23
4 (39 79,9)
2,79 /
(6,56.10 ) 6,02 10
m
D g cm
V
−
× +
= = =
× ×
Bài 4: Sắt monooxit FeO có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện
giống như NaCl với thông số mạng a = 0,432nm. Hãy tính khối lượng riêng
của tinh thể FeO đó?
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 12
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ

ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Giải
Số đơn vị cấu trúc FeO trong một ô mạng cơ sở là

1 1
8 6 4
8 2
× + × =

d
3
8 3 23
4 (56 16)
5,92 /
(4,32 10 ) 6,02 10
m
g cm
V
−
× +
= = =
× × ×
3. Dạng 3: Xác định bán kính r và cạnh a
Bài 1 Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương mặt tâm . Xác định bán
kính ion Cu
+
?
Cho d
CuCl
= 4,316g/cm

3
;
0
1,84
Cl
r A
−
=
; Cu = 63,5; Cl = 35, N
A
= 6,023.10
23
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đây là bài toán thuộc dạng xác định bán kính nguyên tử ion trong
mạng tinh thể ion, đề bài cho biết CuCl thuộc mạng tinh thể lập phương tâm
diện, giáo viên cần hướng dẫn học sinh vẽ hình, từ đó rút ra nhận xét mối liên
hệ giữa hằng số mạng a và bán kính ion: a = 2r
+
+ 2r
-
Giải
Số phân tử CuCl trong một ô cơ sở là 4

CuCl
A
N M
D
N V
×
=

×
với V = a
3
( N là số phân tử; a là cạnh hình lập phương)

3 24 3
23
4 (63,5 35,5)
158,965 10
4,136 6,023 10
CuCl
A
N M
a cm
d N
−
×
× +
= = = ×
× × ×
 a = 5,4171 A
0
Ta có a = 2r
+
+ 2r
-


0
2 5,4171 2 1,84

0,86855
2 2
a r
r A
−
+
− − ×
= = =
Bài 2 Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Ca ở 20
0
C, biết tại nhiệt độ đó
khối lượng riêng của Ca bằng 1,55 g/cm
3
. Giả thiết trong tinh thể các
nguyên tử Ca có hình cầu, có độ đặc khít là 74%?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đây là bài toán yêu cầu xác định bán kính nguyên tử nhưng không
cho biết cấu tạo mạng tinh thể, đề bài chỉ cho biết khối lượng riêng, độ đặc
khít vì vậy giáo viên hướng dẫn học sinh tính bán kính nguyên tử theo công
thức
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N
π

3

3. .
4 . .
A
M P
r
D N
π
⇒ =

Giải
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 13
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Bán kính nguyên tử Ca = r
3
3. .
4 . .
A
M P
D N
π
=
3
2
a
= 1,96
×
10
-8

(cm)
Bài 3 Sắt dạng α (Fe
α
) kết tinh trong mạng lập phương tâm khối, nguyên tử
có bán kính r = 1,24 Å. Hãy tính:
a) Cạnh a của tế bào sơ đẳng?
b) Tỉ khối của Fe theo g/cm
3
?
c) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử Fe?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đối với dạng bài tập này, học sinh đã biết cách tính a theo r trong
mạng lập phương tâm khối, giáo viên chỉ cần hướng dẫn học sinh dựa vào
hình vẽ để xác định khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử trong mạng lập
phương tâm khối là bằng
3
2
a
Giải
a) Mạng tế bào cơ sở của Fe (hình vẽ)
Theo hình vẽ, số nguyên tử Fe là
− Ở tám đỉnh lập phương
= 8 ×
1
8
= 1
− Ở tâm lập phương = 1
Vậy tổng số nguyên tử Fe chứa trong tế bào sơ đẳng = 1 + 1 = 2 (nguyên tử)
Ta có:
4r = a

3

nên a =
4r
3
=
4 1,24
3
×
= 2,85 Å
b) 1 mol Fe = 56 gam
Thể tích của 1 tế bào cơ sở = a
3
chứa 2 nguyên tử Fe
1 mol Fe có N
A
= 6,02 ×10
23
nguyên tử
Khối lượng riêng d =
m
V
= 2×
23 8 3
56
6,02 10 (2,85 10 )
−
× × ×
=7,95g/cm
3

c) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử là đoạn AE:
AE =
AC a 3
2 2
=
=
2,85 3
2
×
= 2,468 Å
Bài 4: a) Hãy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ đẳng của kim
cương?
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 14
A
B
C
D
a
D
C
A
B
E
E
a
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
b) Biết hằng số mạng a = 3,5
0

A
. Hãy tính khoảng cách giữa một nguyên
tử C và một nguyên tử C láng giềng gần nhất. Mỗi nguyên tử C như vậy được
bao quanh bởi mấy nguyên tử ở khoảng cách đó?
c) Hãy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ đẳng và khối lượng riêng
của kim cương?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Bài tập liên quan đến tinh thể kim cương tương đối khó so với học sinh,
giáo viên cần hướng dẫn học sinh cách vẽ hình , từ đó xác định mối liên hệ
giữa a và r. Đề bài đã cho a từ đó tính r và bán kính nguyên tử.
Giải:
a.
* Các nguyên tử C chiếm vị trí các đỉnh, các tâm mặt và một nửa số hốc tứ
diện. Số phối trí của C bằng 4 ( Cacbon ở trạng thái lai hoá sp
2
).
* Mỗi tế bào gồm 8
1
8
×
+ 6
×
1
2
+ 4 = 8 nguyên tử
* Khoảng cách giữa một nguyên tử Cacbon và một nguyên tử cacbon láng
giềng gần nhất là: 2r =
4
d
; với d là đường chéo của hình lập phương

d =
3.a
.
→ 2r =
3
4
a
= 1,51
×
10
-8
cm
b. Mỗi nguyên tử cacbon được bao quanh bởi 4 nguyên tử cacbon bên cạnh.
c. Khối lượng riêng của kim cương:
D =
VN
A
Mn
.
.
=
3823
)10.5.3.(10.02,6
011,12.8
−
= 3,72 g/cm
3

4. Dạng 4: Dạng bài tập khối lượng của tế bào sơ đẳng
Đối với dạng bài tập này giáo viên hướng dẫn học sinh xác định số

đơn vị cấu trúc trong một tế bào sơ đẳng, từ đó tính khối lượng theo đơn vị u
hoặc gam tùy theo đề bài.
Bài : a/ Hãy vẽ sơ đồ cấu trúc các mạng lưới ion CsCl và NaCl?
b/ Mỗi tế bào sơ đẳng có mấy phân tử CsCl, mấy phân tử NaCl?
c/ Tính khối lượng mỗi tế bào sơ đẳng đối với mỗi loại cấu trúc đó?
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 15
a = 3,55 A
Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT

Giải
a/ Sơ đồ cấu trúc mạng lưới của CsCl và NaCl
CsCl
NaCl
b/ CsCl kết tinh mạng lập phương đơn giản, đỉnh của tế bào là các đơn
vị cấu trúc đồng nhất( hoặc là Cs
+
hoặc là Cl
-
). Như vậy ứng với một tế bào
có 1 ion ( Cs
+
hoặc Cl
-
). Hai mạng lưới tạo bởi hai ion khác dấu lồng vào nhau
trong đó ở tâm của mỗi tế bào tạo bởi một ion có một ion trái dấu.
Theo hình trên ta thấy ứng với một tế bào tạo bởi ion Cl
-

có
1
8
×
8 = 1
ion Cl
-
và 1 ion Cs
+
, do đó ứng với mỗi tế bào sơ đẳng có 1 phân tử CsCl
NaCl kết tinh trong mạng lập phương tâm mặt.
Cl
-
ở 8 đỉnh: 8
×
1
8
= 1ion Cl
-

6 mặt:

6
×
1
6
= 3 ion Cl
-

Na

+
ở giữa 12 cạnh 12
×

1
4
= 3 ion Na
+
ở tâm 1
×
1 = 1 ion Na
+

Vậy số phân tử trong 1 tế bào sơ đẳng có 4 phân tử NaCl
c/ Khối lượng của mỗi tế bào sơ đẳng CsCl
1
×
(133 + 35,5) = 168u =
24
23
168
279 10
6,02 10
g
−
= ×
×
Khối lượng mỗi tế bào sơ đẳng NaCl
4
×

(23 + 35,5 ) =234u =
24
23
234
388,5 10
6,02 10
g
−
= ×
×
Sau khi hướng dẫn học sinh làm một số dạng bài tập để rèn luyện kĩ
năng làm bài tập tinh thể, giáo viên rút ra kinh nghiệm cho học sinh khi làm
bài tâp liên quan đến hóa học tinh thể:
- Bài tập tinh thể chủ yếu yêu cầu xác định bán kính nguyên tử, ion,
độ dài cạnh a khi cho khối lượng riêng và ngược lại. Vì vậy học sinh cần nhớ
2 công thức tính khối lượng riêng.
- Học sinh phải vẽ hình tinh thể trong mỗi bài để thấy rõ số đơn vị
cấu trúc và biết được công thức liên hệ giữa a và r trong mỗi mạng tinh thể.
- Chú ý đổi đơn vị trong mỗi bài.

GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 16
 có 4 ion Cl
-
 có 4 ion Na
+
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
IV.3. Bài tập tinh thể trong các đề thi học sinh giỏi
Để học sinh rèn luyện tốt hơn giáo viên cho học sinh làm quen với bài

tập tinh thể trong các kì thi học sinh giỏi.

Bài 1: Đề casio khu vực năm 2008
Tinh thể đồng kim loại có cấu trúc lập phương tâm diện.
a) Hãy vẽ cấu trúc mạng tế bào cơ sở và cho biết số nguyên tử Cu chứa trong tế
bào sơ đẳng này
b) Tính cạnh lập phương a(Å) của mạng tinh thể, biết nguyên tử Cu có bán
kính bằng 1,28 Å
c) Xác định khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử Cu trong mạng
d) Tính khối lượng riêng của Cu theo g/cm
3
Giải
a) Mạng tế bào cơ sở của Cu (hình vẽ)
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 17
A
B
C
D
a
E
D
C
A
B
E
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Theo hình vẽ, số nguyên tử Cu là
− Ở tám đỉnh lập phương = 8 ×

1
8
= 1
− Ở 6 mặt lập phương = 6 ×
1
2
= 3
Vậy tổng số nguyên tử Cu chứa trong tế bào sơ đảng
= 1 + 3 = 4 (nguyên tử)
b) Xét mặt lập phương ABCD ta có: AC = a
2
= 4 × r
Cu
a =
0
Cu
4 r
4 1,28A
2 2
×
×
= =
3,63 Å
c) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử là đoạn AE:
AE =
AC a 2
2 2
=
= 2,55 Å
d) + 1 mol Cu = 64 gam

+ Thể tích của 1 tế bào cơ sở = a
3
chứa 4 nguyên tử Cu
+ 1 mol Cu có N
A
= 6,02 ×10
23
nguyên tử
Khối lượng riêng d =
m
V
= 4 ×
23 8 3
64
6,02 10 (3,63 10 )
−
× × ×

= 8,88 g/cm
3
Bài 2: Đề thi casio tỉnh Bình Dương năm 2009
Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn tại ở dạng Fe
α
với cấu trúc lập
phương tâm khối; từ 1185K đến 1667K sắt tồn tại ở dạng Fe
γ
với cấu trúc lập
phương tâm diện. Ở 293K sắt có khối lượng riêng D. = 7,874 g/cm
3
.

a) Tính bán kính nguyên tử của sắt (cho khối lượng mol nguyên tử Fe =
55,847 g/mol)
b) Tính khối lượng riêng của sắt ở 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể
do sự dãn nở nhiệt)
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đây là dạng bài tập xác định bán kính nguyên tử và khối lượng riêng,
câu a cho khối lượng riêng , yêu cầu tính r còn câu b khi đã có r yêu cầu
tính khối lượng riêng
Giáo viên hướng dẫn cho học sinh biết ở nhiệt độ khác nhau Fe tồn tại
với cấu trúc tinh thể khác nhau nhưng bán kính nguyên tử của Fe vẫn
không đổi , từ hiểu biết đó họ sinh dễ dàng làm được câu b. Câu a yêu cầu
tính bán kính nguyên tử của Fe ở nhiệt độ 293
0
K, học sinh dễ dàng biết
được ở nhiệt độ đó Fe có cấu trúc lập phương tâm khối từ đó dựa vào
công thức tính khối lượng riêng để tính.
Giải
a) Một mol Fe có thể tích V =
m 55, 847
d 7,874
=
= 7,093 cm
3
.
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 18
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Mỗi tế bào lập phương tâm khối có 2 nguyên tử Fe nên thể tích tế bào sơ đẳng
V

1
=
23
7,093 2
6,022 10
×
×
= 2,356×10
−
23
cm
3
Cạnh a của tế bào a
3
= V ⇒ a =
23
3
2, 356 10
−
×
= 2,867×10
−
8
cm
Với cấu trúc lập phương tâm diện, đường chéo của lập phương
AC = a
3
= 4r
Bán kính của nguyên tử Fe r =
a 3

4
=
-8
2,867 10 1, 732
4
× ×
= 1,241×10
−
8
cm
b) Ở 1250K sắt ở dạng Fe
γ
với cấu trúc lập phương tâm diện.
Khi đó đường chéo của một mặt = 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
cm
3

Với cấu cấu trúc lập phương tâm diện, mỗi tế bào sơ đẳng chứa 4 nguyên tử
Fe
Suy ra khối lượng riêng d’ =
23 23
m 4 55,847
V '
6, 022 10 4, 327 10
−
×
=
× × ×
= 8,573 g/cm
3

Bài 3: Đề thi casio khu vực năm 2010
Cesiclorua có cấu trúc lập phương đơn giản (hai lập phương lệch nhau
một nửa đường chéo của lập phương) và Natriclorua có cấu trúc lập phương
tâm mặt (hai lập phương lệch nhau một nửa cạnh). Bán kính các ion Cs

+
, Na
+

và Cl
−
lần lượt là 169pm, 97pm và 181pm. Hãy tính:
a) Thông số mạng (cạnh a) của mỗi loại mạng tinh thể trên
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 19
A
B
C
D
a
E
D
C
A
B
E
A
B
C
D
a
D
C
A
B
E

E
a
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
b) Độ chặt khít (C) của mỗi loại mạng tinh thể trên
c) Khối lượng riêng (D) theo kg/m
3
của mỗi loại clorua nói trên.
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Đối với bài tập này học sinh đã biết mối liên hệ giữa độ dài cạnh a và
bán kính ion trong mạng tinh thể ion kiểu NaCl. Còn trong mạng tinh thể
ion kiểu CsCl giáo viên cần hướng dẫn cho học sinh biết
a
CsCl
=
2 3
( )
3
R r× +
. Khi biết được thông số a học sinh có thể làm được bài tập
này.
Giải

Cs
+
Cl
a
CsCl

Cl
Na
+
a
NaCl
a) Tính thông số mạng (a)
* CsCl: sự tiếp xúc của các ion Cs
+
và Cl
−
dọc đường chéo chính của lập
phương (có 1 phân tử trong ô mạng).
a
CsCl
=
2 3
( )
3
R r× +
= 1,1547×(169 + 181) = 404,145 pm
* NaCl: sự tiếp xúc của các ion Na
+
và Cl
−
dọc theo cạnh hình lập phương (có
4 phân tử trong ô mạng).
a
NaCl
= 2
×

(R + r) = 2
×
(181 + 97) = 556 pm
b) Tính độ chặt khít =
thÓ tÝch ph©n tö
100%
thÓ tÝch « m¹ng
×
* CsCl:
C
CsCl
=
3 3
3 3
3 3
4 4
( ) 1
4 (181) (169)
3 3
3 (404,145)
CsCl
R r
a
π π
π
+ ×
+
= ×
= 0,682 ∼ 68,2%
* NaCl:

C
NaCl
=
3 3
3 3
3 3
4 4
( ) 4
16 (181) (97)
3 3
3 (556)
CsCl
R r
a
π π
π
+ ×
+
= ×
= 0,667 ∼ 66,7%
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 20
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
c) Tính khối lượng riêng =
3
MCl
MCl A
Z M
m

V a N
×
=
×
(z là số phân tử, N
A
là số avogađro)
* CsCl: D
CsCl
=
3
12 3 23
1 (132,91 35,45) 10
(404,145 10 ) 6,02 10
−
−
× + ×
× × ×
= 4,23673×10
3
kg/m
3
* NaCl: D
NaCl
=
3
12 3 23
4 (22,989 35,45) 10
(556 10 ) 6,02 10
−

−
× + ×
× × ×
= 2,25913×10
3
kg/m
3
Bài 4: Đề thi HSGQG năm 2007
Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là 19,4g/cm
3
và có mạng lưới lập phương tâm diện. Độ dài cạnh của ô mạng đơn vị là
4,070.10
-10
m. Khối lượng mol nguyên tử của Au là 196,97g/mol.
1. Tính phần trăm thể tích không gian trống trong mạng lưới tinh thể của
Au?
2. Xác định trị số của số Avogadro?
 Phương pháp dẫn dắt học sinh:
Câu a Nhìn vào yêu cầu của đề bài , học sinh tưởng đây là dạng mới nhưng thực
ra đậy là bài yêu cầu tính độ đặc khít, học sinh đã làm một số dạng bài tập tính độ
đặc khít vì vậy học sinh dễ dàng tính được % thể tích không gian trống
% thể tích không gian trống = 100% - % đặc khít
Để giải câu b , học sinh chỉ cần áp dụng công thức tính khối lượng riêng
Giải
a) Cạnh hình lập phương =

a, khoảng cách hai đỉnh kề nhau:
a = 4,070
×
10

-10
m
Khoảng cách từ đỉnh đến tâm mặt lập phương là nửa
đường chéo của mỗi mặt vuông:

1
2
×
(a√¯2) =
2
a
< a
đó là khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử bằng hai lần bán kính
nguyên tử Au.
4,070
×
10
-10
m : √¯2 = 2,878
×
10
-10
m = 2r
r : bán kính nguyên tử Au = 1,439
×
10
-10
m
Mỗi ô mạng đơn vị có thể tích
a

3
= (4,070
×
10
-10
m)
3
= 67, 419143
×
10
-30
m
3
và có chứa 4 nguyên tử Au .
Thể tích 4 nguyên tử Au là 4 nguyên tử
×

4
3
π
r
3

= 4
×
3
4
×
(3,1416)
×

(1,439
×
10
-10
)
3
= 49, 927
×
10
-30
m
3
Độ đặc khít =
30 3
30 3
49,92710 m
67,41910 m
−
−
= 0,74054 = 74,054%
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 21
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
Độ trống = 100% -74,054% = 25,946%
b) Tính số Avogadro
1 mol Au = N
A
nguyên tử Au có khối lượng 196,97 gam
1 nguyên tử Au có khối lượng =

ng.tu
97,196
A
N
g
Tỉ khối của Au rắn: d (Au) = 19,4 g/cm
3
=
3
khlg 4ngtu Au 4 196,97
Vomang
A
N a
×
=
×
19,4 g/cm
3
= 4 nguyên tử
×
ng.tu
97,196
A
N
g
×
30 3 6 3 3
1
67,4191 10 10 /m cm m
−

× ×
⇒ N
A
= 6,02386.10
23
Bài 5: Đề thi HSGQG năm 2008
Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương
1. Tính bán kính của nguyên tử silic. Cho khối lượng riêng của silic tinh thể
bằng 2,33g.cm
-3
; khối lượng mol nguyên tử của Si bằng 28,1g.mol
-1
.
2. So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (r
C
= 0,077 nm) và giải
thích.
Hướng dẫn giải
1 (0,5 điểm). Trong cấu trúc kiểu kim cương (Hình bên)
độ dài của liên kết C-C bằng 1/8 độ dài đường chéo d của tế bào đơn vị(unit cell).
Mặt khác, d = a
3
, với a là độ dài của cạnh tế bào.
Gọi ρ là khối lượng riêng của Si.
Từ những dữ kiện của đầu bài ta có:
ρ =
nM
NV
=
23 3

8.28,1
6,02.10 .a
= 2,33
suy ra: a =
1
3
23
8 28,1
6,02 10 2,33
×
 
 
× ×
 
= 1,17.10
−
8
cm

= 0,117 nm.
2 (0,5 điểm). r
Si
= 0,117 nm > r
C
= 0,077 nm

. Kết quả này hoàn toàn phù hợp
với sự biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần
hoàn.
Bài 6: Đề thi HSGQG năm 2009

1. Phân loại các chất sau đây theo bản chất của lực tương tác giữa các đơn vị
cấu trúc trong mạng tinh thể của chúng: Cu, kim cương, MgO, C
6
H
12
O
6
, I
2
,
Pb, BN, NaH.
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 22
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
2. Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất vận chuyển oxi chứa
sắt). Máu của một số động vật nhuyễn thể không có màu đỏ mà có màu khác vì chứa
một kim loại khác (X). Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh
thể X (hình bên), có cạnh bằng 3,62.10
-8
cm. Khối lượng riêng của nguyên tố này là
8920 kg/m
3
.
a. Tính thể tích của các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế bào
bị chiếm bởi các nguyên tử.
b. Xác định nguyên tố X.
Giải
1. - Tương tác kim loại - kim loại: Cu, Pb.
- Tương tác tĩnh điện giữa các ion tích điện trái dấu: MgO, NaH.

- Tương tác bằng lực liên kết cộng hoá trị: kim cương, BN.
- Tương tác bằng lực giữa các phân tử: C
6
H
12
O
6
, I
2
.
2. a. Trong 1 tế bào đơn vị của tinh thể X (mạng lập phương tâm diện) có 4
đơn vị cấu trúc, do đó thể tích bị chiếm bởi 4 nguyên tử X là:
V
nt
= 4 ×
4
3
πr
3
(1)
Mặt khác, trong tế bào lập phương tâm diện, bán kính r của nguyên tử
X liên quan với độ dài a của cạnh tế bào bằng hệ thức: 4r = a
2

hay r =
a 2
4
(2)
Thay (2) vào (1) và áp dụng số, tính được: V
nt

= 3,48
×
10
-23
cm
3
Thể tích của tế bào: V
tb
= a
3
= (3,62.10
-8
)
3
= 4,70
×
10
-23
(cm
3
)
Như vậy, phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử là:
(V
nt
:V
tb
) × 100% = (3,48.10
-23
: 4,70.10
-23

) × 100% = 74%
b. Từ: ρ =
nM
NV
M = ρ
NV
n

M = 8,92 × 6,02.10
23
×
23
4,7.10
4
−

= 63,1 (g/mol)
Nguyên tố X là đồng (Cu).
Bài 7: Đề thi casio 2011
6.1. Phân tử TlCl kết tinh trong mạng lưới lập phương đơn giản, đỉnh của
tế bào là các đơn vị cấu trúc đồng nhất ( hoặc là Tl
+
hoặc là Cl
-
). Thực
nghiệm cho biết bán kính của Tl
+
và Cl
-
lần lượt là 1,36 A

0
và 1,81A
0
. Giả
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 23
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT
thiết mỗi ion đều có dạng hình cầu , hãy tính giá trị
.
C
tb
nV
P
V
=
và cho biết ý
nghĩa của chỉ số này.
(V
tb
: thể tích của 1 tế bào sơ đẳng; V
C
: thể tích của 1 ion, n là số ion có thể
tích V
C
trong 1 tế bào sơ đẳng)
6.2. Crom có cấu tạo mạng lập phương tâm khối. Bán kính nguyên tử crom
là 126pm. Khối lượng mol của nguyên tử crom là 52g/mol. Xác định khối
lượng riêng của crom và độ đặc khít của mạng tinh thể trên.
Giải

6.1. Mỗi tế bào sơ đẳng của TlCl có 1 phân tử TlCl tạo bởi một ion Tl
+

và 1 ion Cl
-
Gọi r
+
và r
-
lần lượt là bán kính của ion Tl
+
và ion Cl
-
, a là cạnh tế bào
sơ đẳng


Từ hình vẽ ta có 2(r
+
+ r
-
) = a
3

0
2 2
( ) (1,36 1,82) 3,66
3 3
a r r a A
+ −

⇒ = + = + ⇒ ≈
V
tb
= a
3
= 49,044 (A
0
)
3
nV
C =
3 3 3 3 0 3
4 4
[( ) ( ) ] (1,36 1,81 ) 35,357( )
3 3
r r A
π π
+ −
+ = + ≈

35,357
0,72093
49,044
C
tb
nV
P
V
= = =
Ý nghĩa của P : đại lượng P biểu thị tỷ số giữa thể tích của n ion chứa

trong 1 thể tích của 1 tế bào sơ đẳng. P < 1 cho thấy cấu trúc của tế bào sơ
đẳng có các khoảng trống
6.2. Số nguyên tử crom trong mạng tinh thể
1 + 8
1
8
×
= 2 nguyên tử
Mạng lập phương tâm khối:
4
4 3
3
r
a a
π
= → =
Khối lượng riêng của crom:
3
2
Cr
A
M
m
d
V N a
= = ⇒
d = 7,00726785g/cm
3
Độ đặc khít của mạng lập phương tâm khối:
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 24

Cl
Tl
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TINH THỂ
ÁP DỤNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT

3 3
2
3
3
4 4
2 2
3
3 3
4
8
( )
3
nt
mang
r r
V
V a
r
π π
π
ρ
× ×
= = = =
Độ đặc khít mạng lập phương tâm khối = 68,01747616%

IV.4. Rút ra kinh nghiệm đối với bản thân và các giáo viên khác
Qua việc hệ thống hóa lí thuyết về tinh thể và phân loại các dạng bài
tập, tôi nhận thấy học sinh thích thú học chuyên đề này hơn, các em biết vận
dụng bài tập linh hoạt và làm được hầu hết các bài tập khó về tinh thể. Thông
qua chuyên đề này tôi nhận thấy dù chuyên đề khó, nhưng nếu chúng ta biết
hệ thống hóa một cách khoa học và phân được các dạng bài tập thì học sinh sẽ
mau tiếp thu bài và khơi gợi ở các em niềm đam mê khoa học.
V. KẾT QUẢ
Tôi đã tiến hành thực nghiệm để đánh giá kết quả của đề tài này.
V.1. Đối tượng
Tôi chọn học sinh đội tuyển thi học sinh giỏi các năm học 2008-2009,
2009-2010; 2010-2011 và 2011-2012.
V.2. Cách tiến hành
Giáo viên áp dụng chuyên đề này dạy đội tuyển bồi dưỡng học sinh
giỏi từ năm học 2008 đến nay theo phương pháp trên.
V.3. Kết quả
KẾT QUẢ THI HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA TỈNH
VÀ CASIO CẤP TỈNH
Năm học Cấp tỉnh Casio
2008-2009 Chỉ tham gia dạy HSG khối 10
2009-2010 2 giải KK 1 giaỉ KK
2010-2011 1 giaỉ nhì 1 giải III
2011-2012 Chỉ tham gia dạy HSG khối 10
V.4. Đánh giá kết quả
GV: NGUYỄN THỊ DIÊN Năm học: 2012 - 2013 25