ĐỀ THI và đáp án hóa học đại CƯƠNG 1 HK2 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TP.HCM
KHOA HÓA HỌC

Đề chính thức

ĐỀ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN
Tên HP: Hóa học đại cương 1
Mã HP: CHEM1010
Số tín chỉ: 4
Học kỳ: 2
Năm học: 2016- 2017
Ngày thi: 27/06/ 2017
Thời gian làm bài: 120 phút

(Đề thi gồm 2 trang)
Cho: Số Avogadro N= 6,022.1023, 1eV=1,602.10-19 J, h= 6,626.10- 34 J.s

Câu 1. NGUYÊN TỬ (2,5 điểm)
1.1. Năm 1911, Ernest Rutherford (New Zealand) đã thực hiện thí nghiệm bắn dòng tia α qua lá vàng
mỏng. Các nội dung của giả thuyết mô hình nguyên tử có hạt nhân của Ernest Rutherford đã được rút
ra từ thí nghiệm đó? Hãy cho biết mô hình nguyên tử theo Ernest Rutherford.
1.2. Trong hệ trục tọa độ Descartes, hàm sóng ѱ(r,φ,θ) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử
gọi là orbital nguyên tử, hay gọi tắt là AO (Atomic Orbital).
Theo tiên đề về hàm sóng của Cơ học lượng tử thì hàm sóng ѱ(r,φ,θ) có thể được biểu diễn thông qua
hàm góc liên quan đến φ,θ và hàm bán kính liên quan đến r. Trong đó, hàm góc phụ thuộc vào hai số
lượng tử l và m, hàm bán kính phụ thuộc vào hai số lượng tử n và l.
Hãy biểu diễn diễn hàm sóng của electron theo các dữ liệu vừa nêu.
1.3. Với AO 1s của nguyên tử hydrogen (11H) thì hàm bán kính và hàm góc lần lượt là:

R10 = 2e − r ; Y00 =

1
2 π

a) Từ các dữ liệu trên và từ ý nghĩa của mật độ xác suất có mặt của hạt electron trong trường lực
của hạt nhân, hãy thực hiện sự suy diễn toán học về hình học của AO 1s.
b) Hãy lí giải về hình học của các AO ns từ hình học của AO 1s.
1.4. Dùng qui tắc gần đúng Slater để:
a) Tính năng lượng của electron hóa trị của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
b) Xác định năng lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
c) So sánh tính khử giữa 1H và 3Li theo các dữ liệu đã có ở trên? Kết quả so sánh vừa có được, có
phù hợp với tính chất thực tế của 1H và 3Li hay không?
Câu 2. PHÂN TỬ: TÍNH CHẤT & LIÊN KẾT (3,0 điểm)
Cho kí hiệu nguyên tử: 8O. Phân tử oxyen (oxy, O2) có momen từ thường trực là 2,85µB.
2.1. Hãy mô tả liên kết trong phân tử O2 bằng một lí thuyết phù hợp với dữ liệu cho trên.
2.2. Với liên kết trong phân tử oxygen, người ta còn sử dụng công thức biểu diễn là:
Giải thích về nguồn gốc và ý nghĩa của ba liên kết trong công thức biểu diễn trên.
2.3. Điều kiện cần để một chất có màu là phân tử của chất phải chứa các electron linh động (các
electron chưa ghép đôi, các electron π dễ bị kích thích, electron tại các tâm màu của tinh thể…). Đặc
điểm linh động đó giúp các electron này có thể dễ hấp thụ năng lượng từ các photon của nguồn bức xạ
1


để chuyển lên một hoặc một số mức năng lượng cao hơn, còn được gọi tắt là các chuyển mức electron.
Nhưng chỉ khi các photon ấy thuộc bức xạ trong vùng nhìn thấy, với bước sóng khoảng: 380 nm< λ<
750 nm thì chất mới có màu.
Việc phân tích phổ Hấp thụ electron của oxygen lỏng đã xác nhận rằng các phân tử này đã thực hiện ít
nhất hai chuyển mức electron bởi các loại photon có năng lượng tương ứng là 1,97 eV và 2,15 eV.
a) Hãy tính các bước sóng (nm) ứng với hai loại photon trên. Từ đó, cho biết về khả năng đơn chất

oxygen lỏng có thể có màu hay không có màu?
b) Theo thuyết MO, phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ trong vùng nhìn thấy để thực hiện chuyển
mức electron linh động từ MO có mức năng lượng thấp lên MO có mức năng lượng cao hơn nào đó
trên giản đồ các orbital phân tử. Tuy nhiên, về cơ bản thì các sự chuyển mức electron linh động chỉ
được phép xảy ra khi vẫn phải bảo toàn độ bội- tức tổng số các electron linh động trong phân tử phải
không đổi trước và sau khi thực hiện sự chuyển mức electron.
Vậy hãy đề xuất sự chuyển mức electron linh động trên các MO của phân tử oxygen phù hợp với
sự mô tả phổ hấp thụ electron đã nêu trên.
2.4. Hãy mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử oxygen theo thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB) rồi
cho nhận xét khi kết nối kết quả mô tả đó với các nội dung ở ý 2.1 và 2.3.
Câu 3. GIẢI THÍCH (3,0 điểm)

3.1. Phân tử benzen C6H6 có công thức cấu tạo theo Kekule ở hình 1

a) Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) mô tả sự liên kết trong phân tử benzen theo Kekule.
b) Từ phương pháp MO- Huckel người ta đưa ra giản đồ electron π của benzen ở hình 2. Hãy phân
tích ý nghĩa của giản đồ ấy.
3.2. Nguyên nhân các chất như ethanol (C 2H5OH), ammonia (NH3), hydrogen chloride (HCl), acid
acetic (CH3COOH)…hòa tan rất tốt trong nước? Minh họa cho nguyên nhân đó bằng hình vẽ?
3.3. Cho năng lượng phân li liên kết của H 2, Cl2, HCl lần lượt là 432, 240, 428 (kJ.mol -1). Theo thang
Pauling, độ âm điện của H được chấp nhận là 2,2. Hãy xác định độ âm điện của Cl trong phân tử HCl.
Câu 4. TINH THỂ (1,5 điểm)
Theo Linus Pauling, bán kính của cấu tử Fe+2 và O-2 lần lượt là 0,76 Å và 1,45 Å.
Khối lượng mol nguyên tử của sắt và oxygen lần lượt là 55,8 g/mol và 15,9 g/mol.
4.1. Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể sắt (II) oxid (công thức hợp thức FeO) theo g.cm-3.
4.2. Trong thực tế, người ta dễ dàng tìm thấy có các oxid của sắt (II) với các công thức từ Fe0,84O đến
Fe0,95O. Hãy cho biết ý nghĩa, nguyên nhân xuất hiện của các công thức vừa nêu?
-----------------HẾT---------------Lưu ý: - Thí sinh không được sử dụng tài liệu
- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
2

ĐÁP ÁN THI KẾT THÚC HỌC PHẦN
Tên HP: Hóa học đại cương 1
Mã HP: CHEM1010
Số tín chỉ: 4
Học kỳ: 2
Năm học: 2016- 2017
Thời gian làm bài: 120 phút
Điểm chi tiết thấp nhất: 0,125đ
Câu
1
(2,5đ
)

Ý
1.1

Nôi dung

Điểm

- Mô hình nguyên tử theo Rutherford

0,25đ

-Các nội dung:
+ Đã khám phá ra hạt nhân nguyên tử, trong đó hạt nhân nguyên tử tích điện
dương và nằm ở trung tâm nguyên tử
+ Khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân

+ Hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với toàn bộ nguyên tử
+ Nguyên tử chủ yếu là không gian rỗng.
1.2
1.3

Ψ nlm ( r , φ , ϕ ) = Rnl (r ).Ylm (φ , ϕ )

0,25đ

0,25đ

a) Xác định hàm sóng và bình phương hàm sóng:

ψ 100 = R10 ( r ).Y00 (φ , ϕ ) = 2e − r .
⇒ψ

2
100

1
1 −r
=
e
2 π
π

1
= e −2 r
π

0,25đ

ψ 2,r
Phác họa đồ thị (
) và suy diễn không gian xác suất hay hình học AO 1s

0,25đ

3


1.3

b) Hình dạng của các AO phụ thuộc vào phần phụ thuộc góc của hàm sóng, tức phụ
thuộc vào hàm cầu Ylm(θ,φ). Vậy dễ thấy rằng hàm cầu không phụ thuộc số lượng tử
n nên tất cả các orbital s (2s, 3s, 4s…) đều có đối xứng cầu như orbital 1s
a) Tính năng lượng của electron hóa trị của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
E1s1(H)= -13,60 eV E2s1(Li)= - 5,75 eV

2
(3,0đ
)

2.1

0,25đ

0,25đ

b) Xác định năng lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li theo đơn vị eV.

I1(H)= 13,60 eV I1(Li)= 5,75 eV

0,25đ

c)

0,25 đ

+ Li ti có tính khử mạnh hơn so với hydrogen do dễ mất electron hóa trị hơn
+ Phù hợp với nhiều tính chất thực tế, chẳng hạn Li chỉ có khuynh hướng đạt
trạng thái oxi hóa +1, còn H (+1 và cả -1)….

0,25đ

Từ giá trị moment từ suy ra số electron độc thân (electron linh động) của O2 là 2
Lí thuyết liên kết phù hợp được sử dụng là thuyết MO
+ Xây dựng giản đồ năng lượng các MO phân tử O2

0,25 đ

0,25đ

+Chỉ ra 2e độc thân trên MO πx2px và MO πx2py, phù hợp với dữ liệu moment từ

0,25đ

2.2
Ba liên kết ở công thức trên được giải thích từ sự phân tích giản đồ MO của O 2, ở ý
2.1:
-Các liên kết được tạo thành từ 8 electron được phân bố trên 6 MO sinh ra từ sự tổ

hợp của các AO 2p (AO hóa trị) với nhau.
-Ba liên kết bao gồm:
+ 1 liên kết hai electron, chính là liên kết do sự phân bố 2 electron trên MO σ22pz
và σ*02pz
với bậc nối= (2-0): 2= 1
+ 2 liên kết 3 lectron:
i)Liên kết 3 electron thứ nhất tạo bởi các MO π22px, π*12px
với bậc nối = (2-1): 2= ½
4

0,25đ

0,25đ


ii)Liên kết 3 electron thứ hai tạo bởi các MO π22py, π*12py
với bậc nối = (2-1): 2= ½
Vậy tổng số bậc nối trong phân tử là 1+ ½ + ½ = 2
2.3

0,25đ

a) Từ năng lượng tương ứng của hai loại photon là 1,97 eV và 2,15 eV và với:
E ( KeV ) =

12, 4
0

λ ( A)

(hoặc tính bằng cách khác)
Tính bước sóng tương ứng của hai bức xạ mà oxy lỏng hấp thụ là: 630 nm và 576 nm
- Hai bức xạ ấy trong vùng nhìn thấy nên oxy lỏng có màu.
(Thực tế oxygen lỏng màu xanh. Có thể quan sát thấy màu xanh của oxygen khí !?)

0,25đ
0,25đ

b) Có thể gán:
π

x
2px

+ Chuyển mức ứng với bước sóng 620 nm (năng lượng thấp hơn): chuyển 1e - từ
hoặc πx2py lên σx2pz.

0,25đ

+ Chuyển mức ứng với bước sóng 576 nm (tốn năng lượng nhiều hơn): chuyển
1e từ π2px hoặc π2py lên πx2px hoặc πx2py.
-

[Thực tế phổ phân tử oxy cho thấy có rất nhiều chuyển mức bao gồm chuyển mức
cho phép (bảo toàn spin, tính chẵn lẻ…) và các chuyển mức không cho phép. Do vậy
việc gán các chuyển mức ở đây chỉ là dự đoán ở mức đơn giản nhằm giúp chúng ta
bước đầu hình dung quan hệ giữa Phổ hấp thụ của phân tử với năng lượng của các
electron trên các MO]
2.4

- Vẽ sự xen phủ các orbital chứa e độc thân của hai nguyên tử O, giả sử đó là p y và pz
(px chứa cặp e nên không xen phủ)
0,25đ

0,25đ
- Nhận xét: theo thuyết VB (phân tử oxy có 2 liên kết như kết quả tính bậc nối từ
thuyết MO) không còn electron độc thân, tức không phù hợp dữ liệu momen từ.

Câu
3
(3,0đ
)

3.1

3.2

Do vậy việc vận dụng mô hình liên kết theo thuyết VB không giải quyết được các
vấn đề đặt ra ở mục 2.1 và 2.3.
a)
- Từ hình học  sự lai hóa sp2 ở cả 6 carbon.
- Sự xen phủ các orbital tạo liên kết pi và sigma
b)
+ 0,667: bậc liên kết π giữa hai carbon lân cận
+ 1,000: mật độ electron π tại mỗi carbon,và như nhau.
+ 0,399: độ chưa bão hòa của nguyên tử carbon, và như nhau
+ Các số liệu phù hợp với mô hình giải tỏa electron π đối với 6 electron π trong vòng
thơm. Nhờ đó giúp giải thích sự đối xứng và các tính chất đặc biệt của benzen.
- Do có sự hình thành liên kết hidro giữa phân tử nước với các phân tử đã cho
5

0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ


-Minh họa:

0,25đ
3.3
Câu
4
(1,5đ
)

Áp dụng công thức để tính
4.1.
- Tính tỉ lệ bán kính ion
- Suy ra kiểu cấu trúc ô mạng tinh thế sắt (II) oxid và vẽ hình
- Quan hệ giữa cạnh ô mạng và bán kính hai cấu tử Fe+2, O-2.
- Tính được khối lượng riêng
4.2.
- Đó là các công thức không hợp thức
-Nguyên nhân: đa số các tinh thể khuyết đều bị khuyết tật. Trong trường hợp này là
sự khuyết tật của sắt. Theo đó: các vị trí của sắt trong ô mạng đã không bị chiếm hết

bởi sắt.

6

0,5 đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ