Xây dựng hệ thống bài tập hóa học vô cơ bậc đại học phần các nguyên tố phi kim nhóm v a, IV a, III a

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
======

NGUYỄN THỊ THƠM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC PHẦN CÁC
NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

hS. Nguyễn Văn Quang
HÀ NỘI


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
======

NGUYỄN THỊ THƠM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC PHẦN CÁC
NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. Nguyễn Văn Quang

HÀ NỘI


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy
giáo ThS. Nguyễn Văn Quang, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đại học với đề tài : “ XÂY DỰNG HỆ
THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC PHẦN CÁC
NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA”.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà
Nội 2, Ban chủ nhiệm khoa Hóa Học và các thầy cô giáo trong khoa đã tạo
điều kiện cho em nghiên cứu và hoàn thiện đề tài này.
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài không tránh khỏi những
điểm thiếu sót và hạn chế, vì vậy tôi rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp
chân thành từ các thầy cô và các bạn để đề tài đƣợc hoàn thiện và mang lại
hiệu quả cao.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 08 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Thị Thơm


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục đích của đề tài .................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ của đề tài ................................................................................... 2

4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 2
5. Những đóng góp mới của đề tài................................................................. 3
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................. 4
1.1. Khái niệm về bài tập hoá học ................................................................. 4
1.2. Vai trò của bài tập hoá học ..................................................................... 4
1.2.1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học: ................. 4
1.2.2. Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà
không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh viên: ............................... 5
1.2.3. Hệ thống hoá các kiến thức đã học: ..................................................... 5
1.2.4. Thƣờng xuyên rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo về hoá học nhƣ: .......... 5
1.2.5. Phát triển kỹ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp,
loại suy, khái quát hoá …) ............................................................................. 5
1.2.6. Giáo dục tƣ tƣởng đạo đức: ................................................................. 6
1.2.7. Giáo dục kỹ năng tổng hợp:................................................................. 6
1.3. Các loại bài tập hoá học vô cơ đại học ................................................... 6
1.3.1. Bài tập về kiến thức vật lý ................................................................... 6
1.3.2. Bài tập về kiến thức hoá học................................................................ 7
1.3.3. Bài tập về điều chế các đơn chất, hợp chất vô cơ và ứng dụng........... 7


1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập ......................................................... 7
1.5. Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay ................................. 8
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC
ĐẠI HỌC PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA ...... 9
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 50


MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay việc phát triển của hóa học lý thuyết rất mạnh, và nó đƣợc đƣa
vào áp dụng trong thời gian ngắn nhất để giúp cho hoá học thực nghiệm đi
đến kết quả nhanh nhất.
Việc tổng hợp những chất mới có những tính chất mong muốn dựa trên
những nghiên cứu của hóa học lý thuyết về mối tƣơng quan cấu trúc - tính
chất,…. Do vậy, trong việc tổng hợp các chất vô cơ hóa học lý thuyết giúp rút
ngắn thời gian và công tác thực nghiệm
Bên cạnh đó, nền công nghiệp hoá chất của nƣớc ta đang ngày một phát
triển, cần phải có một lực lƣợng, đội ngũ cán bộ giỏi trong các lĩnh vực của
công nghệ hoá học. Để làm đƣợc điều đó, trong quá trình đào tạo sinh viên
phải gắn những bài tập đƣợc vận dụng trên cơ sở lý thuyết hoá học tiếp cận
với những quy trình sản xuất trong thực tế. Đối với bộ môn hóa vô cơ cũng
vậy, cần phải xây dựng một hệ thống bài tập nhằm giải quyết các vấn đề lý
thuyết trong các giáo trình đồng thời phải gắn với những vấn đề của nền công
nghệ hóa học vô cơ nhƣ ngành gang, thép, xi măng, pin - acqui,....
Tuy nhiên, hiện nay các sách bài tập hóa vô cơ kể cả sách nƣớc ngoài
dành cho bậc đại học rất ít và chƣa có một tài liệu nào đƣa ra hệ thống bài tập
vô cơ nhằm tăng cƣờng hoạt động của sinh viên và thúc đẩy ở họ những suy
nghĩ sáng tạo, hình thành những tƣ duy logic và năng lực giải quyết những
vấn đề thực tế.
Việc đề xuất một hệ thống bài tập phù hợp với chƣơng trình hóa vô cơ
bậc đại học với các dạng và các mức độ khác nhau (kèm theo hƣớng dẫn) là
một công việc cần thiết nhằm giúp cho sinh viên nắm vững những kiến thức
đƣợc trang bị trong giáo trình hóa học vô cơ, đồng thời đó còn là một tài liệu

1


giúp cho sinh viên trong việc tự học và rèn luyện để nâng cao tầm nhìn về

mối quan hệ giữa lý thuyết và thực nghiệm.
Vì những lý do trên đã thôi thúc chúng tôi lựa chọn đề tài
“ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC
ĐẠI HỌC PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA”
Với đề tài này, chúng tôi hy vọng sẽ góp phần nâng cao hƣớng dạy học
tích cực để phát triển tƣ duy, sang tạo, độc lập cử ngƣời học.
2. Mục đích của đề tài
Việc thực hiện đề tài nhằm xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ có tính
chọn lọc cho sinh viên bao gồm những vấn đề lý thuyết, thực nghiệm – giải
thích những vấn đề thực tiễn – phƣơng pháp giải nhằm góp phần nâng cao
chất lƣợng học tập môn hoá học vô cơ của sinh viên.
3. Nhiệm vụ của đề tài
3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập và cơ sở lí thuyết hoá học.
3.2. Nghiên cứu nội dung và phân loại kiến thức về hóa học vô cơ bậc
đại học chủ yếu về phần các nguyên tố phi kim nhóm VA, IVA, IIIA.
3.3. Đề xuất bài tập vô cơ phần các nguyên tố phi kim nhóm VA, IVA,
IIIA nhằm giúp sinh viên thực hiện quá trình tự bồi dƣỡng kiến thức.
3.4. Vận dụng lí thuyết hoá vô cơ để giải quyết các bài tập hoá vô cơ có
liên quan.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều
phƣơng pháp:
4.1.Phƣơng pháp đọc sách và tài liệu tham khảo
- Nghiên cứu lý luận về mục đích, yêu cầu của bộ môn hóa học vô cơ ở
bậc đại học

2


- Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đè tài: Sách, báo, tạp chí, nội dung

chƣơng trình, các đề thi olimpic sinh viên hoá học trong nƣớc và quốc tế
4.2.Phƣơng pháp thực nghiệm
- Tìm hiểu các quy trình công nghệ sản xuất trong hoá học và những vấn
đề có tính ứng dụng hóa học trong thực tiễn
- Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy của giảng viên và học tập sinh viên nhằm
phát hiện vấn đề khó trong bộ môn Hóa vô cơ.
- Tham khảo ý kiến của các giảng viên có nhiều kinh nghiệm trong
nghiên cứu và giảng dạy
4.3.Phƣơng pháp chuyên gia
5. Những đóng góp mới của đề tài
5.1. Về mặt lí luận
- Bƣớc đầu đề tài góp phần xây dựng đƣợc một hệ thống bài tập vô cơ
bậc đại học phần các nguyên tố phi kim nhóm VA, IVA, IIIA.
- Nghiên cứu và đề xuất những bài toán mới trong bài tập vô cơ
5.2. Về mặt thực tiễn
Nội dung của luận văn giúp sinh viên có thêm nhiều tƣ liệu hữu ích trong
quá trình học tập, nghiên cứu về bộ môn.

3


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Khái niệm về bài tập hoá học
Trong cuốn Từ điển Tiếng Việt – 1992 (trang 40, 41) đã định nghĩa bài
tập nhƣ sau: “Bài tập là những bài ra cho học sinh để tập vận dụng những điều
đã học”. Sau khi nghe giảng bài xong, nếu sinh viên nào giải đƣợc các bài tập
mà giảng viên đƣa ra thì có thể xem nhƣ sinh viên đó đã lĩnh hội một cách
tƣơng đối những kiến thức do giảng viên truyền đạt.
Nội dung của bài tập hoá học thông thƣờng bao gồm những kiến thức

chính yếu trong bài giảng. Bài tập hoá học có thể là những bài tập lý thuyết
đơn giản chỉ yêu cầu sinh viên nhớ và nhắc lại những kiến thức vừa học hoặc
đã học xong nhƣng cũng có thể là những bài tập tính toán liên quan đến cả
kiến thức hoá học lẫn toán học, đôi khi bài toán tổng hợp yêu cầu sinh viên
phải vận dụng những kiến thức đã học từ trƣớc kết hợp với những kiến thức
vừa học để giải. Tuỳ vào mục đích của bài học mà bài tập có thể giải dƣới
nhiều hình thức và nhiều cách giải khác nhau.
1.2. Vai trò của bài tập hoá học
Giải bài tập hoá học chính là một trong những phƣơng pháp tích cực
nhất để kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của sinh viên. Thông qua bài tập,
giảng viên có thể phát hiện những sai sót yếu kém của sinh viên mà qua đó có
những kế hoạch rèn luyện kịp thời giúp sinh viên vƣợt qua những khó khăn
trong khi giải bài tập hoá học. Chính vì vậy bài tập hoá học có những tác dụng
lớn sau:
1.2.1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học:
Bài tập hoá học giúp cho sinh viên nhớ lại tính chất của các chất, phƣơng
trình phản ứng; hiểu sâu hơn về các nguyên lý và định luật hoá học. Những
kiến thức (định nghĩa, khái niệm …) chƣa đƣợc vững hoặc chƣa đƣợc nắm kỹ
thì thông qua việc giải bài tập sẽ giúp sinh viên hiểu sâu hơn và nhớ lâu hơn.

4


Ngoài ra, giải bài tập hóa học cũng giúp sinh viên ôn tập các kiến thức về các
môn khác nhƣ: toán, lý, sinh …
1.2.2. Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà
không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh viên:
Ngoài tác dụng củng cố các kiến thức đã học, bài tập hoá học còn cung
cấp thêm những kiến thức mới, mở rộng sự hiểu biết của sinh viên một cách
sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh

viên.
1.2.3. Hệ thống hoá các kiến thức đã học:
Đối với các bài tập có tác dụng hệ thống hoá kiến thức cần đòi hỏi sinh
viên phải vận dụng tổng hợp các kiến thức và sự hiểu biết của mình có thể là
những kiến thức vừa mới học hoặc là những kiến thức đã học từ trƣớc. Tự
mình làm các bài tập sẽ giúp sinh viên củng cố kiến thức cũ của mình một
cách thƣờng xuyên. Dạng bài tập tổng hợp buộc sinh viên phải huy động vốn
hiểu biết của nhiều chƣơng, nhiều bộ môn
1.2.4. Thƣờng xuyên rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo về hoá học nhƣ:
Trong quá trình giải các bài tập, sinh viên đã tự rèn luyện việc lập công
thức, cân bằng phƣơng trình, các thủ thuật tính toán. Nhờ việc thƣờng xuyên
giải các bài tập, lâu dần các kỹ năng đó sẽ phát triển thành các kỹ xảo giúp
sinh viên có thể ứng xử nhanh trƣớc những tình huống xảy ra .
1.2.5. Phát triển kỹ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng
hợp, loại suy, khái quát hoá …)
Mọi bài tập hoá học giảng viên ra cho sinh viên đều có những điểm gút,
để mở những điểm đó sinh viên bắt buộc phải tƣ duy để sử dụng hoặc phƣơng
pháp quy nạp, diễn dịch, hoặc phƣơng pháp loại suy… Nhờ vậy tƣ duy sinh
viên đƣợc phát triển và năng lực làm việc độc lập của sinh viên đƣợc nâng
cao .

5


Trong quá trình giải các bài toán hoá học, sinh viên buộc phải tái hiện lại
các kiến thức cũ, xác định mối liên hệ giữa các điều kiện đã có và yêu cầu của
đề bài thông qua các hoạt động nhƣ phân tích, tổng hợp, phán đoán, loại
suy… để tìm ra lời giải. Theo kinh nghiệm cho thấy sinh viên có tự mình tìm
hiểu kiến thức thì các kiến thức đó mới khắc sâu và sinh viên mới nhớ lâu
đƣợc.

1.2.6. Giáo dục tƣ tƣởng đạo đức:
Giải bài tập hoá học chính là rèn luyện cho sinh viên tính kiên nhẫn,
trung thực trong khoa học, tính cẩn thận, tính độc lập sáng tạo khi giải quyết
các vấn đề xảy ra, tính chính xác trong khoa học. Việc tự mình giải các bài
tập hoá học thƣờng xuyên góp phần rèn luyện cho sinh viên tinh thần kỷ luật,
tính tự kiềm chế, cách suy nghĩ và trình bày chính xác khoa học, qua đó nâng
cao lòng yêu thích bộ môn
1.2.7. Giáo dục kỹ năng tổng hợp:
Bộ môn hoá học có nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Bài tập hoá
học tạo điều kiện tốt cho nhiệm vụ giáo dục này phát triển vì những vấn đề kỹ
thuật của nền sản xuất đƣợc biến thành nội dung của bài tập hoá học
Bài tập hoá học còn cung cấp cho sinh viên những số liệu mới về các
phát minh, về năng suất lao động, về sản lƣợng mà ngành sản xuất hoá học
đạt đƣợc giúp sinh viên hoà nhập vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thời
đại mình đang sống.
1.3. Các loại bài tập hoá học vô cơ đại học
1.3.1. Bài tập về kiến thức vật lý
* Kiến thức cơ bản cần nắm đƣợc:
-Trạng thái tồn tại ở điều kiện thƣờng, màu sắc, mùi vị, khả năng hoà tan
trong nƣớc, tính bền ở điều kiện thƣờng.
-Nhiệt độ sôi(Ts), nhiệt độ nóng chảy(Tnc), nhiệt độ phòng(Tph), E, D,...

6


* Kiến thức cần nâng cao:
- Vận dụng kiến thức hoá học cơ sở để giải thích các hiện tƣợng, qui luật
về các tính chất vật lí.
- Đƣa ra các tình huống vận dụng gắn liền với các tính chất vật lí.
1.3.2. Bài tập về kiến thức hoá học

* Từ đặc điểm cấu tạo nguyên tử (cấu hình e, năng lƣợng ion hoá (I), ái
lực e (A), bán kính nguyên tử (R), độ âm điện (), năng lƣợng liên kết (E)…
dẫn đến khả năng phản ứng, khuynh hƣớng oxi hoá-khử, tính kim loại, tính
phi kim, qui luật biến đổi tính axit-bazơ…
* Vận dụng kiến thức về hoá học đại cƣơng nhƣ: Thuyết Lewis, thuyết
VB, thuyết MO để giải thích sự hình thành liên kết, cấu tạo phân tử dẫn đến
khả năng phản ứng. Dựa vào mô hình VSEPR để dự đoán dạng hình học phân tử.
* Dựa vào kiến thức cơ sở về sự biến thiên các giá trị nhiệt động: Biến
thiên thế đẳng áp (G), biến thiên entanpi (H), biến thiên entropi (S) biến
thiên thế điện cực chuẩn (E0) để xét chiều diễn biến của quá trình, xét tính
chất axit-bazơ một cách định lƣợng hơn, tính oxi hoá-khử, khả năng phản ứng
với các đơn chất hợp chất...
1.3.3. Bài tập về điều chế các đơn chất, hợp chất vô cơ và ứng dụng
Khai thác các bài tập về điều chế, ứng dụng dựa trên tính chất vật lí và
hoá học của
các đơn chất và hợp chất. Hiện nay có rất nhiều cách phân loại bài tập
khác nhau trong các tài liệu giáo khoa. Vì vậy cần có cái nhìn tổng quát về
các dạng bài tập dựa vào việc nắm chắc các cơ sở phân loại.
1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập
Để giải bài tập ngƣời học phải biết vận dụng lý thuyết đã học ở nội dung
các chƣơng các bài, quá trình này thực chất đòi hỏi ngƣời học phải cố gắng có
một kĩ năng nhận thức và tƣ duy nhất định. Hoạt động nhận thức và phát triển

7


tƣ duy của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học. Nhận thức là một trong
ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con ngƣời (nhận thức, tình cảm, lí trí). Nó
là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có mối liên hệ chặt chẽ với chúng và
các hiện tƣợng tâm lí khác. Tƣ duy là một quá trình tâm lí phản ánh những

thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật
hiện tƣợng trong hiện thực khách quan mà trƣớc đó ta chƣa biết.
1.5. Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay
Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa là
phƣơng pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần đƣợc quan tâm , chú trọng trong
các bài học. Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê
bộ môn mà còn giúp ngƣời học giành lấy kiến thức, là bƣớc đệm cho quá
trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt
động nhận thức của học sinh. Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết
của sinh viên, sự vận dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản
của quá trình phát triển xã hội, tăng trƣởng kinh tế nhanh và bền vững xã hội.
Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay hƣớng đến rèn luyện khả
năng vận dụng kiến thức, phát triển tƣ duy hóa học. Những bài tập có tính
chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà đƣợc thay bằng các
câu hỏi đòi hỏi sự tƣ duy, tìm tòi. Dạy học “chú trọng rèn luyện phƣơng pháp
tự học” ở trƣờng Đại học đƣợc xem là rất quan trọng và đƣợc nhiều trƣờng
coi trọng áp dụng. Ngoài ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lƣợc đổi
mới phƣơng pháp dạy học đƣợc thử nghiệm đó là “ dạy học hƣớng vào ngƣời
học”, “hoạt động hóa ngƣời học.

8


Chƣơng 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC
PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

Câu 1
1. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần sự biến thiên độ bền liên kết, tính axít,
bazơ của các hợp chất hiđrua cộng hoá trị trong dãy sau và giải thích: CH4,

NH3, H2O, HF.
2. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần sự biến thiên góc liên kết trong dãy: CH4,
NH3, H2O.
Hƣớng dẫn
1. - Độ bền liên kết tăng dần theo thứ tự sau: NH 3, CH4, H2O, HF
Giải thích: Từ C, N, O, F là các nguyên tố trong cùng chu kỳ, nói
chung hiđrua của chúng có độ bền tăng dần do độ âm điện lớn dần và bán
kính nhỏ dần. Riêng từ CH 4 đến NH3 năng lƣợng lại hơi giảm do C trong
CH4 đã sử dụng cả 4 AO lai hoá tạo 4 liên kết  nhƣ nhau, phân tử là tứ
diện đều. Do đó sự đẩy nhau giữa các cặp e hoàn toàn nhƣ nhau, còn trong
NH3, N còn 1 cặp e chƣa liên kết gây nên sự đẩy mạnh các cặp e lên kết
làm cho phân tử kém bền hơn.
- Tính axít tăng theo thứ tự sau: CH 4, NH3, H2O, HF là do độ âm điện
từ C → F tăng dần nên độ phân cực của liên kết H – X tăng dần hay khả
năng cho H+ tăng dần.
2. Góc liên kết tăng dần theo thứ tự sau: H 2O, NH3, CH4 do trong 3
phân tử H2O, NH3, CH4, nguyên tử trung tâm đều lai hoá sp 3, phân tử CH4
có cấu tạo tứ diện, góc HCH = 109 o28/, còn trong phân tử H2O và NH3 góc
bị ép lại nhỏ hơn 109o28/ do sự đẩy giữa 2 cặp mây e không liên kết là lớn
nhất, sau đó đến sự đẩy giữa mây e không liên kết với mây e liên kết, cuối
cùng sự đẩy giữa 2 mây e liên kết là yếu nhất. Trong H 2O, O còn 2 cặp e

9


chƣa tham gia liên kết còn trong NH 3, N có 1 cặp e chƣa liên kết → góc
liên kết của H2O nhỏ hơn của NH 3. (Hoặc có thể giải thích do khả năng lai
hoá sp3 giảm dần từ C đến O do sự chênh lệch phân mức năng lƣợng 2s và
2p tăng dần)
Câu 2

1. Tại sao nƣớc là một oxit lƣỡng tính lí tƣởng?
2. Khảo sát và vẽ đồ thị E phụ thuộc pH của cặp oxi hoá khử sau:
O2/H2O; H2O/H2. Xác định vùng bền của nƣớc, từ đó có thể rút ra điều gì
về tính chất của nƣớc. PH2 =1 atm, PO2 = 1 atm, t =250C.
Hƣớng dẫn
1. Nƣớc là một oxit lƣỡng tính lí tƣởng vì trong nhiều phản ứng hoá học
nƣớc vừa đóng vai trò là một axit, vừa đóng vai trò là một bazơ. Tính chất đó
đƣợc thể hiện ở các loại phản ứng thủy phân muối tan trong nƣớc. Tƣơng tác
của nƣớc với oxit axit, oxit bazơ.
Nƣớc thể hiện tính a xit:
CO 32 +
bazơ 1

HCO 3 + OH-

H2O
axit 2

bazơ 2

axit 1

Na2O + H2O

2NaOH

Nƣớc thể hiện tính bazơ:
NH4+ + H2O
axit1

bazơ 2

NH3 + H3O+
bazơ 1

axit 2

Tính chất lƣỡng tính đó thể hiện ở chính trong nƣớc lỏng nguyên chất,
đó là khả năng tự ion hoá theo phƣơng trình:
H2O + H2O

H3O+ + OH-

bazơ 1 axit 2

axit 1 bazơ 2

2. Xét cặp O2/H2O
O2 + 4H+ + 4e  2H2O
10

E0= 1,23(V)

(a)


Áp dụng phƣơng trình Necstơ ta có:
E = E0 -

0,059

1
0,059
1
lg + 4 = 1,23 - 0,059 pH
= E0 lg
+ 4
4
4
[H ]
PO2 [H ]

Đƣợc biểu diễn bằng đƣờng thẳng (1) trên giản đồ
- Cặp H2O/H2
2H2O + 2e  H2 + 2OHE = E0 -

0,059
2

0,059
= E0 2

E= 0,00V

lg [OH-]2 PH 2 = E0 lg [OH-]2

(b)

0,059
lg [OH-]2
2

K 

0,059
= E0 lg
2

2

H2 O

[H + ]2

= E0 - 0,059 lg(10-14) - 0,059 pH = - 0,059 pH
Đƣợc biểu diễn bằng đƣờng thẳng (2)
E

1,23 

0

O2 H O
2

H2OH2

(1)

(2)



0,404



-0,826

14

pH

Nƣớc có thể hoạt động nhƣ một tác nhân khử khi đó nó bị oxi hoá thành
O2 theo nửa phản ứng (a)
Giá trị E = +1,23(V) cho thấy nƣớc là một chất khử không mạnh.
Nƣớc có thể phản ứng nhƣ một chất oxi hoá, khi đó nó bị khử đến H2 theo nửa
phản ứng (b)
Giữa hai đƣờng thẳng song song (1) và (2) là miền bền nhiệt động của
nƣớc có nghĩa là nƣớc trơ về phƣơng diện oxi hoá -khử.
Những cặp oxi hoá -khử có E phía trên đƣờng (1) có thể oxi hoá đƣợc
H2O  H2O là chất khử.

11


Ví dụ: 4Co 3+
+ 2H2O
aq

4Co aq2+ + O2(k) + 4H aq+ E0 = 0,59V, E(Co+/Co+)

= + 1,82V
Những cặp oxi hoá -khử có E phía dƣới đƣờng (2) có thể khử đƣợc
H2O  H2O là chất oxi hoá.
Câu 3
Hãy giải thích tại sao:
1. N2H4 là một bazơ 2 nấc và tính bazơ yếu hơn của NH3?
2. Tính chất đặc trƣng của NH3 là tính bazơ còn đối với N2H4 là tính
khử?
Hƣớng dẫn
1. Ta có N2H4 có 2 cặp electron không liên kết trên obital lai hoá sp3 của
hai nguyên tử N có khả năng cho nên thể hiện là một bazơ 2 nấc. NH 3 chỉ có
một cặp electron nhƣ vậy nên là bazơ 1 nấc.
Tính bazơ của NH3 mạnh hơn của N2H4 vì số oxi hoá của N trong NH3
là -3, trong N2H4 là -2, điều này cho thấy mật độ điện tích âm trên nguyên tử
N trong NH3 cao hơn, do vậy khả năng cho cặp electron mạnh hơn, tính bazơ
mạnh hơn.
2. NH3 có cặp electron có khả năng cho mạnh nên thể hiện tính chất bazơ
khá đặc trƣng. Mặt khác, do phân tử NH3 tƣơng đối bền nên thể hiện tính khử
khá yếu. N2H4 có các cặp electron có khả năng cho yếu nên tính chất bazơ thể
hiện rất yếu. Mặt khác, do phân tử chứa liên kết N-N tƣơng đối kém bền (do
sự đẩy của các cặp e không liên kết) nên thể hiện tính khử mạnh.
Câu 4
1. Giải thích tại sao ở điều kiện thƣờng CO2 là chất khí còn SiO2 là chất
rắn có nhiệt độ nóng chảy rất cao?
2. Hãy giải thích tại sao:
- Phân tử BF3 tồn tại nhƣng phân tử BH3 không tồn tại?

12

- Axit orthoboric H3BO3 là axit một lần axit?
3. Mô tả cấu tạo của phân tử B2H6? Thuyết MO đã giải thích sự hình
thành liên kết 3 tâm B-H-B nhƣ thế nào?
Hƣớng dẫn
1. Trong phân tử CO2, cacbon ở trạng thái lai hoá sp, trạng thái lai hoá
này đƣợc làm bền bởi các liên kết π pp tạo với các nguyên tử oxi, do vậy phân
tử CO2 tồn tại độc lập, lực tƣơng tác giữa các phân tử chỉ là lực tƣơng tác yếu
(moment lƣỡng cực bằng 0) nên ở điều kiện thƣờng là chất khí.
Khác với CO2, trong phân tử SiO2, trạng thái lai hoá sp rất không đặc
trƣng với Si do không đƣợc làm bền bởi liên kết π pp (do bán kính Si lớn hơn
C). Mặt khác do khả năng tạo liên kết π pd từ cặp electron của oxi vào obital
d trống của Si khá mạnh đã làm bền hơn trạng thái lai hoá sp 3 của Si. Do vậy
SiO2 tồn tại ở dạng polime, mỗi nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử oxi
khác.
2. Trong phân tử BH3, xung quanh nguyên tử B có 6 electron chƣa đủ
hoàn thành octet nên phân tử BH3 không tồn tại đƣợc. Phân tử BF3 tồn tại
đƣợc vì có sự tạo thành liên kết π pp từ cặp electron của F vào obital p trống
của B.
- Axit orthoboric H3BO3 có 3 nguyên tử hidro nhƣng là axit một lần axit
vì trong dung dịch nƣớc nó có khả năng nhận thêm cặp electron trên nguyên
tử oxi của nƣớc đặt vào obital p trống của B:
B(OH)3 + H-OH = [B(OH)4] + H+
3. Cấu trúc phân tử B2H6:
H

H

B

B
H

H

H

13

H


Trong diboran có hai liên kết ba tâm, mỗi liên kết đƣợc tạo thành do hai
obital lai hoá sp3 của Bo (mỗi nguyên tử có một obital) che phủ với obital 1s
của hidro tạo ra các MO liên kết, MO không liên kết và MO phản liên kết:

3

sp

3

sp

1s

MO

phản liên kết

MO

không liên kết

liên kết

MO

Câu 5
1. Đọc tên, nêu cấu tạo và giải thích sự biến đổi tính axít trong dãy axit
hipohalogenơ
2. Giải thích tại sao ion XO bền hơn các axít HXO tƣơng ứng và độ bền
giảm từ ClO đến IO.
3. Từ các giá trị thế điện cực, hãy cho biết về mặt nhiệt động học
halogen nào có khả năng oxi hoá nƣớc giải phóng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn.
Phản ứng của chúng với nƣớc thực tế diễn ra nhƣ thế nào? Biết:
E0(F2/2F-) = 2,87V; E0 (Cl2/2Cl-)=1,36V; E0(I2/2I-)=0,54V ;

E0(

Br2/2Br- ) = 1,07V
O2 + 4H+ (10-7M) + 4e

2H2O

Eo = +0,815V

Hƣớng dẫn
1. Đọc tên:

HClO: axit hipoclorơ; HBrO: axit hipobromơ; HIO: axit

hipoiodơ
Cấu tạo:

O

H

X

(liên kết O - X còn đƣợc làm bền hơn nhờ liên kết  cho kiểu p  d)
Tính axit:

HClO

HBrO

- Tính axít giảm dần

14

HIO


Từ HClO  HIO độ bền liên kết O-X giảm dần (do khả năng xen phủ
của AO 2p và np giảm dần) độ bền liên kết H-O tăng dần, khả năng phân li H+
yếu dần, HIO còn phân li kiểu bazơ (hoặc do từ Cl  I độ âm điện giảm, khả
năng hút e giảm  làm giảm độ phân cực của liên kết O-H tính axit giảm)
2. Ion XO- bền hơn các axít HXO tƣơng ứng. Nguyên nhân là do trong

XO- mật độ electron của oxi cao hơn trong HXO do đó làm tăng mức độ tạo
liên kết  kiểu p  d.
Liên kết X-O tạo thành do sự xen phủ của AO np (của X) với AO 2p của
oxi. Từ Cl  I tăng sự chênh lệch năng lƣợng giữa hai AO trên ngày càng lớn
nên liên kết càng kém bền. Mặt khác khả năng tạo liên kết  p-d cũng giảm
dần từ Cl  I nên độ bền các ion XO- giảm từ ClO- đến IO-.
3.

O2 + 4H+ (10-7M) + 4e

2H2O

Eo = +0,815V

E0 (F2/2F-) = 2,87V; E0 (Cl2/2Cl-)=1,36V; E0 ( Br2/2Br- ) = 1,07V >
0,815 V
E0(I2/2I-) = 0,54V < 0,815 V
Về mặt nhiệt động F2, Cl2, Br2 có khả năng oxi hóa nƣớc giải phóng oxi.
Thực

tế:

flo phản ứng mãnh liệt với nƣớc: 2F2 + H2O → HF + O2
Clo, brom phản ứng theo phƣơng trình:

X2 + 2H2O

H3O+ + X- +

HOX

Iot không phản ứng
Câu 6
Hai nguyên tố C và N là 2 nguyên tố kế tiếp nhau ở chu kỳ 2 của bảng hệ
thống tuần hoàn. Hãy giải thích:
1. Liên kết C  C có hoạt tính mạnh, trong khi liên kết N  N có hoạt tính
rất yếu?

15


2. Liên kết đơn C – C rất bền so với liên kết đơn N – N ?
H3C – CH3
(kcal/mol)

H2N – NH2

83

38

Hƣớng dẫn
1. Liên kết N  N có năng lƣợng liên kết 942kJ/mol lớn hơn so với liên
kết có năng lƣợng liên kết 830kJ/mol.
Liên kết N  N không phân cực, các nguyên tử N đều bão hòa hóa trị còn
liên kết

do C  C thì C có hóa trị 4 nên tùy thuộc vào nhóm thế làm

cho liên kết có sự phân cực, sự phân cực này có thể làm tăng hoạt tính của
liên kết.

Thế ion hóa của hệ N  N (15,58 eV) khá cao so với hệ C  C (11,406 eV)
do đó khó nhƣờng điện tử để tạo liên kết.
H3C – CH3

2.

H2N – NH2

Sự giảm mạnh độ bền của liên kết N  N do ảnh hƣởng sự đẩy của 2
cặp electron không liên kết của N.
Câu 7
1. Trình bày cấu tạo phân tử ozon theo thuyết VB và thuyết cộng hƣởng.
2. Hãy chứng minh rằng về mặt năng lƣợng không thể coi O 3 có cấu trúc
vòng kín. Biết: Năng lƣợng phân li oxi là 118 Kcal /mol
Năng lƣợng liên kết O-O là 33 Kcal /mol
và

3O2 =2O3

 H0298 = 67,8 Kcal

Hƣớng dẫn
1. Thực nghiệm cho biết phân tử ozon có cấu trúc góc ( = 0,52). Góc
liên kết bằng 1170 ~ 1200 chứng tỏ nguyên tử oxi trung tâm ở trạng thái lai
hoá sp2

16


O   



sp2

1AO - sp2 có 1 cặp e tạo liên kết “cho nhận” với một trong hai nguyên tử
oxi có 1 AO - p trống. 1AO - sp2 có 1 e độc thân tạo liên kết  với nguyên tử
oxi còn lại.
Trên nguyên tử oxi trung tâm còn 1AO-sp2 chứa cặp e tự do. Nhƣ vậy
oxi trung tâm còn AO-2pz không tham gia lai hoá có 1 e độc thân nằm vuông
góc với mặt phẳng chứa liên kết, e này xen phủ với 1AO-2pz cũng có 1 e độc
thân của một trong hai nguyên tử oxi bên cạnh tạo ra 1 liên kết  không định
xứ.
2p

.. .
.

.. . O

sp2

O

.

2p

.
.

..

..

.. O
O

..

sp2

O*
O*



..

Điều này phù hợp với độ dài liên kết O-O (trong O3) bằng 1,2 A0 nằm
trung gian giữa liên kết đơn O-O (trong O2) là 1,49 A0 và liên kết đôi O=O
trong O2 là 1,21 A0  trong O3 liên kết O-O có đặc tính kép thực sự có thể mô
tả nhƣ sau




O



O

O
O

hay
O

O

2. Nếu gán cho phân tử O3 cấu trúc vòng kín

o
o

o

thì nhiệt nguyên tử hoá của ozon là: 3.33 = 99 kcal.mol-1

17

O
O

O


nguyên tử hoá (O3) =

3.118  67 , 8

2

= 99 kcal.mol-1

Vậy về mặt năng lƣợng hoàn toàn không thể chấp nhận đƣợc O 3 có cấu
trúc vòng kín.

Câu 8
1. Dựa vào cấu trúc phân tử và thuyết axit-bazơ của Bronsted. Hãy giải
thích sự biến đổi tính axit trong dung dịch nƣớc theo chiều từ HF đến HI, lực
của các bazơ liên hợp thay đổi nhƣ thế nào?
2. Nếu thay dung dịch nƣớc bằng NH3 lỏng và bằng axit axetic nguyên
chất thì hằng số phân li của các axit trên sẽ tăng hay giảm và trật tự biến đổi
tính axit tính bazơ trong dãy trên có thay đổi không?
Hƣớng dẫn
1. Nói đến lực axit trong dung dịch H2O chính là xem xét phân tử phân li
ra proton dễ hay khó. Các obitan phân tử liên kết ở các phân tử HX đƣợc hình
thành từ sự tổ hợp các obitan 1s-2pz, 1s-3pz,1s-4pz,1s-5pz. Sự chênh lệch về
năng lƣợng của các obitan trong các liên kết trên càng tăng từ HF đến HI, do
đó khả năng tách H+ càng tăng.
HX + H2O
Axit

Bazơ

H3O+ + XAxit

Bazơ

Axit càng mạnh thì bazơ liên hợp càng yếu. Vì vậy theo chiều từ F - đến

I- tính bazơ giảm.
2. Nếu thay nƣớc bằng NH3 lỏng hay bằng axit axetic nguyên chất thì kết
luận về trật tự biến đổi lực axit vẫn nhƣ cũ, nhƣng lực axit hay bazơ riêng thì
thay đổi.

18


NH3 lỏng có áí lực proton mạnh, các chất trong nƣớc là axit yếu nhƣ HF
HF + NH3  NH 4 + F-

cũng trở thành axit mạnh:

Vì thế các lực axit HX bị san bằng trong NH3 lỏng. Còn trong dung môi
axit axetic nguyên chất thì các axit HX bị phân hoá về độ axit rõ rệt (axit
axetic là dung môi phân biệt đƣợc).
Câu 9
Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cƣơng với thông số mạng a =
0,543nm. Tính bán kính nguyên tử cộng hóa trị của silic và khối lƣợng riêng
(g.cm-3) của nó. Cho biết MSi = 28,086g.mol-1. Kim cƣơng có cấu trúc lập
phƣơng tâm mặt (diện), ngoài ra còn có 4 nguyên tử nằm ở 4 hốc (hole) tứ
diện của ô mạng cơ sở.
Hƣớng dẫn

Đƣờng chéo chính của ô mạng cơ sở là 2D = 3 a
Nên hình lập phƣơng chứa hốc tứ diện có D = a

3
trên đƣờng này có
2

D
a 3
a 3
= 2rSi =
 rSi =
= 0,118nm
2
4
8

Số nguyên tử Si trong một ô mạng cơ sở: 8.(1/8) + 6(1/2) + 4 = 8
Vậy ta tính đƣợc khối lƣợng riêng của Si là:
d =

8.MSi
8.28,086/6,02.1023
=
= 2,33g.cm-3
3
-7 3
a
(0,543.10 )

Câu 10
Hãy giải thích:

19

1. Sự khác nhau về cấu tạo của các muối tionyl halogenua (SOX 2) và
sunfuryl halogenua (SO2X2 ).
2. Bậc liên kết S-O giảm theo dãy OSF2, OSCl2, OSBr2.
Hƣớng dẫn
1. Các tionyl halogenua SO2X2 (X, F, Cl, Br) có cấu tạo hình chóp tam
giác với
nguyên tử lƣu huỳnh ở đỉnh có trạng thái lai hoá sp 3. Ba Obitan lai hoá
sp3 tạo thành 3
liên kết  với Obitan P của nguyên tử oxi và 2 nguyên tử halogen, còn
lại 1AO-sp3
chứa cặp e tự do của lƣu huỳnh.
 1
,45
A

S
x

0

O

x

Các SO2X2 (X, F, Cl) có cấu tạo tứ diện lệch với nguyên tử S ở trung
tâm
Ngoài ra còn có một phần của liên kết  cho kiểu p0  dS.
có trạng thái lai hoá sp3. 4AO-sp3 tạo 4 liên kết  với Obitan p của các nguyên
tử oxi và halogen. Ngoài ra còn có 1 phần của liên kết  cho kiểu p0  dS.

O
1200

S

O1,43A0

x
1110

x

2. Bậc liên kết đƣợc xác định bằng số cặp e tạo liên kết đó.
F > Cl > Br khả năng hút e trên nguyên tử S trong các tionyl halogen
SOX2 giảm dần từ F  Cl  Br giảm khả năng tạo liên kết  pO dS.
Nên độ bội liên kết giảm.

20