Hành Trình Olympic Tuyển Tập Đề Thi Olympic Hóa Học Việt Nam Và Quốc Tế By HNT OlympiaVN 2016 (Đáp án).Part1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.29 MB, 300 trang )
Tập 1-6
. r
s
v
Quy ước
V1, V2 = Đ ẻ HSG Quốc gia chính thức vòng Ị 2
V1d, V2d = Đề HSG Quốc gia dự bị vòng 1, 2
s v / SVd = Olympic Hóa học sinh viên toàn quốc
IChO = Đề thi Olympic Hóa học quốc tế
PreO = Tài liệu chuẩn bị Olympic Hóa học quốc tế
1 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
V 2 (1 9 9 6 )
Xuất phát từ vị tri trong báng tuần hoàn các nguyén tố hóa học hãy so sánh tính kim
loại của Fe, C ot Ni.
Tham kháo gió trị thể khử chuồn
Co2+ + 2e
> Co
Eù = -0,28 V
Ni2* + 2e - -> Ni
E° = -0;257 V
Fe2+ + 2e —> Fe
E° = -0.44 V
PreO (1998)
a) Vẽ SO đồ mức năng lượng biểu diễn sự kết họp các obitan nguyên tử 1s của hai
nguyên tử hidro để tạo thành phân tử H2 .
b) Mô tả các MO (obitan phân tử) của H2 và tương quan của chúng vó'i các obitan
nguyên tử ban đầu.
Obitan phân tử (nay viết tắt ìheo qui ước là MO) của H2 được tạo thánh từ sự kết họ-p,
với lượng bằng nhau, các obitan nguyên tử (nay viết tắt theo qui ước là AO) 1s trên
mỗi nguyên tử hidro. Hai MO được tạo thành: một nằm ờ mức cao hơn năng lưọ’ng
của AO 1s, một nằm ở mức năng lượng thấp hơn. MO có năng lượng thấp hơn đưọ’c
tạo từ sự kết hợp đồng pha của các AO 1s trên mỗi nguyên tử hidro. MO năna lượng
cao tạo thành do sự kết họ’p lệch pha. Tham chiếu sơ đồ trên, ta có thể viết:
a = (Ị)| + <ị>2
and
ơ * = (Ị)! - Ộ2
c) Tại sao MO có năng lượng cao hơn trong H2 được gọi là obitan phản liên kết?
Đ ư ợ cg ọ i là MO phản liên kết vì sau cùng cỏ sự giảm mật độ electron giữa các nguyên
tử.
d) Tương tự, ta có thể kết hợp các obitan nguyên tử của các nguyên tử phức tạp hơn
đề tạo obitan phân tử. Xét phân tử oxi, 02. xế p các nguyên tử oxi như dưới đây (dọc
I
2 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quổc tế
theo trục y) và giá thiết rằng có các obitan 1s, 2s. 2px, 2py vả 2pz tronQ mỗi nguyên
tử.
/
í)------- o
o
o
ls
2s
2ị\
2p
2p,
Xảy dựng cácobitan phán tử từ tư o ng tác của các obiían nguyên tủ' 2s; 2px. 2py và
2pz có trong hai nguyên tử OX! và điền chúng vào SO’ đồ dưới đây:
e) Ta có thể xếp đặt lại các obitan phân tử này theo thứ tự năng lượng tăng dần trong
sơ đồ obitan phân tử MO:
Ị
3 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vồ Quốc tế
Tại sao năng lượng của obitan g thấp hơn e hoặc i, tương tự, vì sao năng lượng của
obitan h cao hơn f hoặc j?
Sư xen phủ dọc của hai AO p trong g xảy ra nhiều hơn xen phủ bên trong e hoặc ị.
Như vậy tính chất liên kết trong g nhiều hon, nồng lưọng obitan sẽ thấp hơn. Giải
thích tương tự với năng lượng của h so với f vồ j. Sự xen phủ trong h vẫn nhiều hơn
trong f hoặc j. Như vậy tỉnh chất phản-liên két trong h nhiều hơn vì thế nàng iu'O'na
otDiỉan cao hon
f) Tại sao các obitan e và i có cùng mức năng lượng?
Obitan e và i đều từ sự xen phủ bên của các obitan nguyên tử p. Các obitan p ỏ' trục
X tất nhiên giống như các obitan p ỏ- trục z (x và z được chỉ định tùy ý) và vì thế các
MO tạo thành phải giống nhau.
g) Nếu phân tử 02 bị kéo dãn (nghĩa là khoảng cách 0 - 0 tăng lên) thì năng lượng
của obitan j thay đổi thế nào? Sự thay đổi này là nhiều hơn hay ít hơn so với sự thay
đổi năng lượng của obitan h?
Khi kéo dãn phân tử 0 2 sự xen phủ giũa các obitan nguyên tử của hai nguyên tử
trong phân tử sẽ giảm. Như vậy tính chất phản-liên kết trong MO j giảm, từ đó năng
tượng của nó giảm. Do sự xen phủ dọc của obitan h lúc đầu nhiều hơn so với sự xen
phủ bên của j, nên sự xen phủ của h sẽ giảm nhanh hon khi phân tử 02 bị kéo giãn.
Như vậy. tính chất phản-liên kết giảm nhanh hơn, từ đó năng lượng của h giảm nhiều
hơn g.
4 • HNT Group: Tuyền tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
PreO (19S8)
Li thuyết obitan phân từ (MO) cỏ thẻ được áp dụno để xác định sự lấp đầy các obilan
(orbital occupancy) của CN, NN, và NO.
a) Bậc liên kết trong mỗi phản tử trên là bao nhiêu?
Ta có giản óồ MO nhu SSL
~r\.
Ậ»,
----------------------- ,
•—
:
•
•
•
•
-
7
ì ’,
^
-
—
r
r
~
-
--------------------
lì— , - "
lĩ
c
N
_ơ
----------
.
i /_____ II
n.
. >A E
2f t , 2py, ~Pi
■ ■•' 2A ,f c , 2p,
____ ....--"‘ —-If-5'......._______
2s
11
o
2.V
5 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
Cốc giản đồ này không xét đến sai biệt mức r.ầng lượng giữa các nguyên tố khác
nhau, nhưng vẫn cho thấy hướng xác định bậc liên kết ià đúng, một cách ỡịnh tính.
Obitan phân ỉử tạo bởi các obitan nouyẻn tử 1s và 2s dược bão hòa trong mọi trường
họp dang xét, nên không ảnh hường đến bậc liên kết của phân tử. Bậc liên kết được
xem xét do sự khác biệt của số obitan liên kết và phản liên kết tạo ra từ các obitan
nguyên tử 2p. CN có 5 electron trong các obitan liên kết o và TT tạo ra từ các obitan
2p, và không có obitan phản liên kết nào, vì vậy có bậc liên kếl là 2.5. N2 cỏ sáu
electron trong các obitan liên kết, nên bậc liên kết là 3. Cácobitan liên kết của NO có
năm electron nhiều hon sổ electron trong các obitan phản liên kết, nên bậc liên kết là
2.5.
b) Phân tử nào trong các phân tử CN, N2 , và NO có IE (năng lượng ion hóa) cao nhất?
Phân tử nào có IE thấp nhất?
[IE(X) = AH°f(X+) - AH°f(X)]
ở đây, ta cần cân nhắc cấu hình electron từ sự mất electron.
Với C N +, cấu hình
electron mới sẽ lả
ợ*
—
2s
'
---------------------- r * íí* ______
n — o.............
-ft-
-if
N
Vó'i N2+, một electron được tách khỏi một trong các obitan liên kết ư của N2, trong
khi với NO+ thì electron trong obitan phản liên kết TT* của NO sẽ mất đi. Sự nhuòng
một electron phản liên kết sẽ làm tăng sự bền vững của NO+: các electron đưọ’c tách
I
6 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hỏa học Việt Nam vả Quốc tế
khỏi các tru õng hợp khác õẻu từ Gbilan liên kfcl. do vậy NO sỗ có nồi Ip b o n g ion hóa
thấp nhối. Sự ion hỏa CÚ3 CN hoạc của l\'2 đỏi hỏi sự iách !ĩ:ột electron từ đố! elec;ror.
trong obitan lièn kết. nén nang luọng lon hóa (Ionization Energy, viết tất la IE) IE(CN)
và IE(N2) phái tương tự. Tuy nhién. ta dự đoán ráng IE(N2) sẽ cao ho n chúi it sc vó i
IE(CN). vi sự xen phủ giữa các obiían nguyén lử trên hai nguyên tủ’ N sẽ nhiều hơn
giữa các obitan nguỵèn tu cúa c V3 cúa N. do đỏ N2 phái cỏ năng lưọrig ion hố3 cao
nhất. Giá trị các đại lượng náy trong các tài liệu (IE(CN) = 1359 kJ m o i'1. IE(N2) =
1503 kJ m o l'IE ( N O ) = 894 k j m o H ) phù hợp vói dự đoán này. Để ỷ rẳng IE(NO)
thấp hơn nhiều so vói năng lưọng ion hóa cùa hai chất kia. cho thấy sự tách một
electron từ obiian phản lien kết dễ ho n nhiều so với obitan liên kết.
c) Phân tử nào có ái lực electron cao nhất? (Ái lực electron là năng luọng phóng
thích khi gắn một electron vào một tiểu phân và có trị số dương khi quá trình nhận
electron là tỏa nhiệt).
Sự tạo thành N2- hoặc N O - xảy ra
kết trong mỗi trường họp. Trái lại,
electron vào obitan liên kết TT (cũng
tử => cùng số điện tích âm) vó i cấu
với sự gắn kết một electron vào obitan phản liên
sự tạo thành C N - xảy ra với sự nhận them một
đạt đến cấu trúc điện tử đẳng điện (cùng số điện
trúc điện tử của N2 ). Như vậy ta dự đoán CN cỏ
ái lực electron mạnh nhất (Electron Affinity, viết tắt là EA); và điều này phù họp vói
các giá trị tham khảo (EA(CN) = 369 kJ mol-1, EA(N 2 ) ~ 0 kJ mol-1, EA(NO) ~ 9 kJ
mol-1).
d) Sự thêm hoặc bớt các electron của CN hoặc NO tạo thành các tiểu phân cỏ cùng
số electron với N2 . Những tiểu phân có cùng số electron thu được sẽ có độ bền liên
kết tương tự N2 không? Nếu có thì tại sao? Nếu không thì vì sao?
Có hai hiệu ứng tranh chấp nhau. Thứ nhất, sự xen phủ thường sẽ mạnh nhất giữa
các obitan nguyên tử của những nguyên tố giống nhau; như vậy ta dự đoán N 2 sẽ có
độ bền liên kết cao nhất. Tuy nhiên, sự so sánh sẽ phức tạp hơn do NO+ và CN~ ỉà
những tiểu phân mang điện: quá trinh phân li lần lượt là,
CN- -» c~ + N
(do c có ái lực electron mạnh hơn N),
N2
-» N + N
Và NO+ ->
N + 0+
(do o có năng lượng ion hóathấp hơn N).
Sự tạo thành liên kết có khuynh hướng an định điện tích, dù là điện tích dương hay
âm, như vậy dù sự xen phủ trong trường hợp N 2 vốn đã tốt hơn, N2 không nhất thiết
7 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vồ Quốc tế
<ỉẵ có độ bồn Í/-.I I kết iỏT! Phái trong ba tiẻu phán oổr.a điện Nếu khiii';' ũ * các íhóny
!■•: k h á c , k h ó i/.) iiìé i.rá lơ i C c.il h c ; m ộ t c ổ c h đ á n g tin c ẻ y d u ọ L-
(Dè ghi nhận, các oiá trị them kháo hiện hành cho DỊ(C-N)- ] = 994 kJ m o i'1: DÍN-N)
= 94ô kJ moM: vả D((N~0)+] =1051 kJ moi*1. Như' vậy sự chuyền vị (lan rộnq) điện
tích da lhang ihfe so
VÓ!
sự xen phú ‘ốt hon cùa N -N tro nạ cá hai trường họp.)______
P re O (1 9 9 8 )
Các khí hiếm từng đưọc cho là hoồrt toàn trơ và không có khả năng tạo liên kết hóa
học. Nqày nay, nhận thức trên đã thay đổi. hầu hết các sách giáo khoa hóa học đâ
mô tả một số họ p chết có chứa kripton và xenon đã cô lập được.
8) Dùng thuyết liên kết hóa trị, dự đoán hình học phân tử có thể có của XeF 2 vả X e R .
...................: I;
F :X e
!;
F
X ẹ
F
•F :
XeF2 có 5 đôi electron trên Xe, vậy cẩu tạo sê dưa trên cấu hình electron lu õ ng tháp
tam giác. Trong ba khả năng sau,
___ !
F---- Xe
_
/
F---- Xe
________
F-----Xe—F
Cấu tạo thẳng hàng làm giảm đến tối thiểu lực đẩy giữa các đỏi electron khỏng liên
kết (các đôi này qần Xe ho’n những đôi electron tham gia liên kết trong liên kết Xe-F)
và do vặy dạng hình học tuyến tính (thẳng) được ưu đãi hơn.
XeF 4 có 6 đôi electron trên Xe, nên cấu tạo dựa trên cấu hình tám mặt (bát diện).
Trong hai khả năng,
F
J
F— Xe— F
F
F — Xe— F
Cẩu tạo phẳng giảm tối đa lực đẩy giữa các đôi electron không liên kết và được ưu
tiên hơn.
ì
8 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam V3 Quốc tế
b) Số oxi hóa cùa Xe trong mỗi họp chất trên là bao nhiêu? Ta dự đcán chúng
phản
ú ng nhu một chấl oxi hóa hay chắt khử?
F luôn cỏ số OXI hóa là - 1 . Vì vậy. các sổ oxi hóa tương ứng của Xe lá +2(XeF 2 ) va
+4 (XeF/ị). Các tiếu phân này là những lác nhản oxi hóa rát mạnh!
c) Heli được biết như là một nguyên tố trơ nhất trong mọi nguyên tố; dù vậy, tính “trơ”
của heli cũng chỉ giới hạn trong phản ứng của nó vói các nguyên từ và phân tử trung
hòa khác. Các họp chất của heli, vói các liên kết hóa học hình thức aiữa heli và các
nguyên tử khác, có thể tồn tại khi xét toàn bộ tiểu phân có mang điện tích (thường là
điện tích dương). Ví dụ, nguyên tử heli có thể tạo các họp chất quan sát được (không
nhất thiết tồn tại lâu) với H+, với He+ và vói He2+. Dùng thuyết MO để xác định bậc
liên kết cho mỗi trưởng họ'p.
Khống kề sự sai biệt mức năng lượng của H và He: ta có thể vẽ các aián đồ MO sau:
ơ’
»«—f r
He
*
:
,—
li
tí
> -------- Is
,
4
_____ ° ’
■ :'[
He
H+
—
{—
I.
^ °
He+
_____ o*
IJ
a
He
Từ các
: '"
> ---------lí
1
"
c
He2+
giản đồ này,cỏ thể thấy rằng cả HeH+ và He22+ đều cỏ bậc liên kết là 1, trong
khi He2+ có
bậc liên kếtlà 0,5.
d) Các cation 2+ (di-cation) hai nguyên tử bền vững có công thức X He2+ thường chỉ
có thể có khi năng lượng ion hóa IE(X+) < IE(He): nghĩa ià, khi năng lượng cần thiết
để ion hóa tiếp x +nhỏ hơn năng lượng cần thiết để ion hóa He. Không cần dựa vào
bảng trị số các mức năng lượng ion hóa kế tiếp của nguyên tử, hãy xác định nguyên
tố ‘2 ’ nào, trong khoảng từ H đến Ar, phù hợp nhất với tiêu chuẩn này.
C ác nguyên tố nhóm II có năng lượng ion hóa thứ hai khá thấp (vì B e+
Be2+ hoặc
M g+ -» Mg2+ tạo một lớp ngoài cùng bão hòa, có cấu hình ‘khí hiếm’ 1 s2 hay 1s2 2s2
2p6). Mg2+ có hiệu ứng màn che tốt hơn Be2+, nên IE(Mg+) < IE(Be+). Do đó Mg
phù hợp nhắt với 'Z.________________________
:
9 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nấrn và Quốc tế
e) Nguyên tố nào ngay sát vói nguyên tố z đã định t'ên (nghĩa lá nguyên lố sát trái,
sát phái, sát tréiỊ sát dưó'i nguyèn tố z trong báng tuần hoan) là thích họp nhát đé
cũng tạo đu'Ọ'c một di-cation bền vũ ng vói He? Nguỵèn tổ náo ngay sát nguyên tố z
là khó có thề tạo đưọcdi-cation như trén?
Trong các npuyèn tố ké cận Ma: Ca có năng iuọng ion hóa thử hai thếp nhắt liong số
các nguyên tố. {Be. Na. AI. Ca} vi những lí do tương tụ đã nêu trên. Nén Ca thích họp
nhốt để tạo di-cation bền VÓI He.
Na+ đã cỏ lóp ngoài cung bâo hòa; nên rắt khó xáy ra quá trình Na-:-
> Na2+. Vi vậy.
khá năng õể Na tao d i-catio n vói He là ít nhắt.__________________________________
PreO (1998)
Heli là nguyên tố duy nhất trong bảng tuần hoàn tìm thấy được trong một vật thề ngoải
trái đất (hào quang mặt trờ’i) trước khi cô lập được trong phòng thí nghiệm. Ta biết
được nhiều tính chất lí học và hóa học của heli; nhưng trong gần ba mươi năm, từ
năm 1868, phổ mặt trời là nguồn duy nhất cung cấp thông tin về nguyên lố hiếm này.
a) Với kiến thức hiện nay về lí thuyết lượng tử, phổ này chứa nhiều dữ kiện hữu ích
để phân tích. Chẳng hạn như, phổ thấy được bao gồm một dãy các vạch hấp thụ tại
độ dài sóng 4338, 4540, 4858, 5410 và 6558 A (1Ả = 10"10 m). Khoảng cách giữa
các vạch chỉ rằng vạch hấp thụ là do trạng thái kích thích của nguyên tử hoặc ion
'kiểu—hidro' (nghĩa là những tiểu phân có cấu hình electron tương tự H). Tiểu phân
này là He, He+, hay He2+?
Nguyên tử heli có 2 electron; tiều phân 'kiểu hidro’ chỉ có một electron. Do đó, tiểu
phản đè cập phải lả He+.____________________________________________________
b) Ta thấy rằng mức năng lưựng chung cho các trạng thái trung gian liên quan đến
các vạch hấp thụ này đều ở trạng thái năng lượng thấp ni = 4. Các vạch hấp thụ tương
ứng ở các trạng thái năng lượng nf cao hơn có đặc điểm gì? Tính hằng số kiểu—
Rydberg [nghĩa là hằng số tương đương với RH trong quang phổ hidro nguyên tử]
của tiểu phân hấp thụ (Hei+) thể hiện trong các trung gian trên?
Phổ hidro tuân theo biểu thức
10 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
A E - R He - (
-
'l )
lì r
4
hc
vói aE = hv = — chuyên thồnh
/.
R H e- = ( h c / / . )
(
,
4
-
■
77f 2
Nsy thử các phố váo biểu thức tương quan trên. Giả sử rằng độ dải sónq dải nhất
quan sát đượclà 6658 A (lã trạng thái trung oisn có năng Itjợng thắp nhất) tươna ứng
với nf= 5: ta có
X
lỉị-
______ "R H e-"_________
6.558 X 10-7
5
1.35 X 10-í? J
5 .4 1 0 x 1 0 -'
6
1.06 X 10-17 J
4 .8 5 8 x 1 0 - /
7
0 .9 7 X 10-17 J
4.540 x i o - 7
8
0 .93 X 10-17 J
4 .3 3 8 X 10-7
9
0.91 X 10-17 J
Nếu đúng, mọi trạng thái trung gian phải cho cùng giá trị RHe+.
Rõ ràng là không
đúng, nên phải chọn lại. Nếu ta chọn n f = 6 cho trạng thái trung gian 6558 Á, ta có
X
m
6.558 x i o - 7
6
8.72 X 10*18J
5.410 x i o - 7
7
8 .7 2 X 10*18 J
4.858 X 10-7
8
8.72 X 10-18 J
4.540 X 10-7
9
8.72 X 10-18J
4.338 x i o - 7
10
8.72 X 1 0 18 J
" ÍW
Giá trị thu được của RHe+ không đổi, vậy kết quả này là đúng.
c) Năng lượng ion hóa (Ionization energy, viết tắt là IE) cùa các tiểu phân thường
đ ư ợ c đo theo electronvon (eV). Tính IE(Hei+)?
Ị
11 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
E (H e ! ) bảng RHe+. Đẻ đói thánh elecironvon. Cftn nhốn cho 6.02205
mol-1
va chia cho 96486 J m o H e V " 1: linh đu ợc IEíH(v4 ) = 54.44 fcV._________________
d) Từ phồ nguyên tử, đưọ'c biết rằng IE(He+) / IE(He) = 2,180. Tồng của hai năng
lưọng ion hóa này là năng lưọng xuất hiện. AE(He2+), của sự tạo thành He2+ từ He.
Trị số AE(He2+) là lu ợng tử năng lượng bé nhất phải cung cấp cho He đẻ tách cả hai
electron cùa nguyên tử. Tính tần số vá độ dải sóng của photon (quang tử) có năng
lượng thấp nhât có khả nàng ảnh hưởng đến sự ion hóa kép của heli. Ánh sáng mặt
trời tại bề mặt trái đất có thể ià nguồn cung cấp các photon nói trên có hiệu quả không?
Các hằng số cần thiết:
c = 2,997925.108 m s -1
h = 6,62618.1 0 - 3 4 J s
1 eV = 96,486 kJ moM = 2,4180.1 o"'4 Hz.
IE(He+) / IE(He) = 2,180; nên IE(He) = 24,97 eV.
Vậy AE(He2+) = 7S,4i e V ~ 1.272.
Có thề tính tần số, Â = E/h = 1,920.1 o 16 s~1, và độ dồi sóng. Ả = c/v = 15,61 nm, của
photon có năng lượng thấp nhất có khả năng ion hóa kép (hai lần). Độ dài song này
rất ngắn ho n độ dài sóng của phổ thấy được (khả kiến) (300 nm < Â < 700 nm): mặt
trời không phải là 'thể đen' đủ nóng để tạo nhiều photon như vậy, và hầu hết sẽ bị khí
________________
quyền hấp thụ trước khi đến đưọ'c mặt đắt.
Có định luật bảo toàn nào được dùng khi hoàn thành các phương trình trên?
□p dụng định luật bảo toàn vật chất ( bảo toàn số k h ố i, bảo toàn điện tích ) đế hoàn
thành các ph- OD2 trình phản ứn2 hạt nhân
a.
*
90Th230
+
2 2He4
+
2Ị3-
b
»
s^Pb206
+
7 2He4
+
oil1
+
4(3'
2. a) Hãy xếp các nguyên tố natri, kali, liti theo thứ tự giảm trị số năng lượng iọn hóa
thứ nhất (li). Dựa vào căn cứ nào về cấu tạo nguyên tử để đưa ra quy luật sắp xêp
đó?
12 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hỏa học Việt Nam và Quốc tế
b) Dựa vào cấu hình electron, hãy giải thích sự lón hon náng luọng ion hóa thứ nhắt
(lì) cúa Mg so vói AI (Mg có h = 7,644 eV; AI có h = 5.984 eV).
V2 (2000)
1. Dùng ô lu-'Ọ'ng tử (có chú ý thứ tự của electron), hãy trình bảy các trương họ p có
thể xảy ra khi phân bố 2 electron vào các obitan nguyên tử phân lóp p.
2. Hãy viết công thức Lewis của co, C Ũ 2 vả chỉ rõ sự phù hợp quy tắc bát tử của c
o trong mỗi côna thức trẽn.
3. Thực nghiệm cho biết phân tử H2O có góc HOH = 105°. Hãy dựa vảo aiảthuyết
lai
hóa giải thích sự hinh thành liên kết trong phân tử H2O.
V1 (2001)
1 . Hãy dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn các trường hợp số lượng electron trong một
obitan nguyên tử.
I. Có ba trườn £ hợp.
O b ita n neuyên tử
tị
írò n s
hoặc I
có l e
i
I
t ị
co 2 C
2. Mỗi phân tử XY 3 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 196; trong đó số hạt
mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60; số hạt mang điện của X ít hơn
số hạt mang điện của Y là 76.
a) Hãy xác định kí hiệu hóa học của X, Y, XY3 .
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X, Y.
c) Dựa vào phản ứng oxi hóa - khử và phản ứng trao đổi, hãy viết phương trình phản
ứng (ghi rõ điều kiện, nếu cỏ) các trường hợp xảy ra tạo thành XY3 .
13 • HNT Group: Tuyềi>tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
2.
a: Ki hif.-u . 0 Jen
k l’.t.-.-.v.
.jivn> I jĩ. X
01-r. uci. hi-.'.
: tủa X
. V : i >'•. . Ye: XV . -i:
Tons ‘.Ó l»i« less
6 Zv
Cm :;
Iihiir!
!-
6 Z’
-
.2z>:
vc’rj
f -Z v
L l.?Zy
-
Z:- . V ]ii
z
; h'Jơ;: ■
2.W
A l;0 :
A lio Hi:
A1;S:
N ỉA lO ;
A];(S o ]|:
.0
-
'
=
12Zy
= J ri
4Zs
= 1:2
/—A — i -
'ặv X Jã nhóm. V lồ 0 )0 . X V : ]>. A lO - "Ì• ■
I Cấu hình
A I:
/-. ■ :
i
í ÌÌƯOÌií Ullll. \ -i ---- 'S'.. U-0
:I : ’
:A l
:
-f-
3 Cl:
=
2 AlCl:
+
r
+
3 CuCi'
6 KCl
3 HCl
Ố HC1
4 HCl
3 BaC.];
—
=
-
: AlCl;
2 A ]Cl •
A I Cl:
2 A IQ :
A id s
2 A id ;
(?. \
lb
CỈ ! J
_
-7
-f
+
+
IỊ
:
.
Cu
H; 0
• H-0
3 H; S
N ad
3 BaSOi
3
5
V2 (2001)
Biết: 2H; + 2nỏ -> He^
AH=-27,82952 MeV
Hãy tính
a) Khối lượng hạt nhân He theo u.
b) Độ giảm tương đối khối lượng trong phản ứng trên.
c) Năng lượng theo kJ.mol'1 khi 1 mol He^ được tạo thành.
Biết: mp = 1,007565 u; mn = 1,008664 u; 1 eV = 1,602.1 O'19J.
V2 (2001)
1. Khi giải bài toán He+, người ta thu được các biểu thức sau đây để tính năng lượng
của 1 electron: En = - 1 3 , 6 ^ (eV)
En = -1 3 ,6 ^ - ^ -
(eV)
n: số lượng tử chính
Z: số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử
ơ: Hằng số chắn, đại lượng này được tính đến khi chú ý đến lực đẩy giữa 2 electron
trong He°, ơ = 0,31.
Hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất (li) và thứ hai (I2 ) của He. Giá trị tính theo biểu
thức nào thì gần hơn với giá trị thu được từ thực nghiệm? Tại sao?
I
14 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
2. Allen có cóng thức phân tử CshU; cá ba nguyên tú’ c cùng ỏ' trên một dường thểnc.
Hãy mô tá chi tiết liên kết hóa học trong phân tử náy theo VB (có vẽ hình) và viết còng
thức cẩu tạo của phân tử.
3. Sắt có hai dạng thù hình là a và Y: trong đó a có cấu trúc tinh thể lập phương tâm
khối, còn dạng Y là lập phương tâm diện. Tính tỉ số khối lượno riêng py/po (có vẽ hình
để giải thích tính toán). Biết thông số tinh thể aơ = 0,8ay.
V1 (2002)
1. Liệu pháp phóng xạ đưọ-cửng dụng rộng rãi để chữa ung thư. Cơ sỏ’ cùa liệu pháp
đó là sự biến đổi hạt nhân:
Co“ + n ỏ -» X
(1)
X - > N i" + ...; hv = 1,25 MeV
(2)
a) Hãy hoàn thành phương trình phản ứng của sự biến đổi hạt nhân trên vá nêu rõ
định luật nào được áp dụng để hoàn thành phương trình.
Đ ịnh luật bào loàn vật chất nói chuna. định luật bao loàn số khối và báo toàn điện tích
nói liens, c1- ợc áp d ụ lì 2 :
Điện tích: 27 + 0 = 27 : Số khối: 59 + ! = 60 -> X là ;-Cofl".
27C V 9 + «n I -> :-Cow*.
S ố khối: 60 = 60: Điện tích: 27 = 28 + X —» X = - ! . Vậy có - le".
;:Cow -> :sN i60 + . ,e ;
h v= 1 .2 5 M e V .
b) Hãy cho biết điểm khác nhau giữa phản ứng hạt nhân với phản ứng oxi hóa - khử
(lấy ví dụ từ phản ứng (2) và phản ứng: Co + CỈ2 -> C 0 CI2 )
Đ iểm khác nhau:
Phản ứna hạt nhân: Xáy ra tại hạt nhân, lức là sự biến dối hạt nhản -ỳ- n s u y é n tô mới.
V D b/ờ trên.
Phản ứna hoá học (oxi hoá khử): xàv ra ờ vó electron nén chi biến dối dạnc đơn chất
<=> hợp chất.
V D : Co + C l2 -» Co2+ + 2C1-—> C0 CI2 .
Chất đùna trong phản ứng hạt nhân: có thể là đon chất hay hợp chất, th- ờna dùna hợp
chất. Chất dùng trong phản ứng oxi hoá khử, phụ thuộc vào cáu hỏi mà phải chỉ rõ đơn
chất hay hợp chất.
N ăng 1- ợne kèm theo phản ứns hạt nhân: lớn hơn hẳn so với nãns 1- ỢI1 2 kèm theo
phản ứng hoá học thống tlì- ừng. _____________
2. Cho cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d54s1(1).
a) Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1).
ị
T
■ị
Ạ
T ị
/v
I
•t
I
A
1
ti
15 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
t
b) Cầu hình electron (1) là cầu hĩnh electron của nguyèn tử hay lơn? Tại sao?
n ) l;ì
c ;'h i
i i i i i l i c c u a II'J IIV O II lử v i:
( ã í i l i m l i (I b i í i ĩ h á o l i o i l IK-11 i h i ì o c Is i m
l o ạ i t l u i \ C I I i i i - p n ! i f < i ! l ’i " i ’l í
! 1 L’ I I \ c u | | | ' | .
I IiikV kim loại duiyen liếp till inn khóiií? Iho i;ì aiiion: nón l;i Cíiliou. Si'j c - 2-1 thì / (.'()
liié lii 25. 26. 27 ... Các só liệu nil V. khói)" có t a i l h mil cat ion IKK) ihvj với ÚIII liinli
I v: 2s-2p'’3s’ 3p,'3tl54sl. Vậy /. chi to ihc là 24.
<Nyuvcn lo Ga có cấu 11111h IAI j 3 il,"4 v 4 p l. ion G à '' o> oil'll h in h IA rj
kiinnsi ihC’ e;m eớvào lớp nuoiii cũnli 4sMo SII\ ra IÌ‘JUÚTI III ).
" 4 s bén Men
c) Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của ion hay nguyên tử úng vói cáu hình
electron (1), hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa.
z = 2-1 —> 1JSIIIW11 ló C‘r . Kim loại (clun ẽiniép). D;inu dor, chái cổ tínli klur.
_____
Or + 2HCI -+ CYCI; + ị \ y
7?
3. Biêt En = -13,6-2- (e^ ) ; n ^ s° lưỢnQ từ chính; z là số đơn vị điện tích hạt nhân.
a) Tính năng lượng le Irong trường iực một hạt nhân cúa mỗi hệ N6+, c 5+, 0 7‘ .
Do cló cỏns thức là El = -1 3 ,6 z 2(ev) ( 2 ')
Thứ lự theo trị số Z:
z = 6 4 c 5+
z = 7 -> N64
: ( E |) N6+ = -13,6
X
7: = -666.4
Z = 8 - » 0 7+
: (E |) 0 7+ = -13.6
X
82 = -8 7 0 .4 eV
: ( E i)
c ỉ+
=
-1 3 .6 X 6 : = -4 8 9 .6
eV
eV
b) Quy luật liên hệ giữa En với z tính được ở trên phản ánh mối liên hệ nào giữa hạt
nhân với electron trong các hệ đó?
Quy luật liên hệ E ivới Z: z càns tăns Eicànc âm (càne thấy).
Qui luật này phản ánh tác dụnẹ lực hút hạt nhân tới e đ- ợc xét: z càns lớn lực hút
càng mạnh —> năng 1- ợng càng thấp -» hệ càng bén, bén nhất là Q7+._______________
c) Trị số năng lượng tính được có quan hệ với năng lượng ion hóa của mỗi hệ trên
hay không? Tính năng lượng ion hỏa của mỗi hệ.
T rị năng 1- ợna đó có liên hệ với nãne 1- ợne ion hoá, cụ thể:
c 5+ : I 6= -(E |, ơ +) = + 489,6 eV.
N 6+ : I 7 = - ( E l, N6+) = + 666,4 eV.
0 ?+: I r = -(E ), 0 ?+) = + 870,4 eV.
16 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
4. Áp dụng thuyết lai hóa, giải thích kết quả của thực nohiệm xác ớịnh d u ọ c BeHz,
C O ớều là phân tử thẳng.
Phán lú '1lui 1)11 có
lio á s p ( là l;ii
hoá
3
Iiía ụ
én Iư il- ụv «ji;ii ill ích vò Ỉ!m il ih iiiii:
\ ‘J U \ C l )
111 ti'im -j làm có hu
i h i i i i L ’ ).
I k l Ị' : c'ấu hình e cu;i ])
lai hoá sp
2 obiuin lai hoá spcimt! troll Irục
mòi ohitiin dó xen pill! xới I ohilíin Is cua H lạo ru
lién két n (hình 1). Vặ\ BeH; —> H -B c -H
(2 ohiian p nuuvén chiVtcúíi Be khónciliam ilia Ịicnkóì)
CO: :
Cáu hình c: c ls;2s:2p- : 0 ls:2s:2p4
Vậy c là n s u y é n lử
ir iin íi
tám
c ó la i
lúa
sp
X
X
+ 2 obitan lai hoá sp của c xen phủ với 2 obitan pz cua 2 o tạo ra 2 liên kết ơ
+ 2 obitan p nsuvên chất của c xen phủ với obitan ngu vén cliáì t- ơns ứna của
oxi tạo ra 2 liên kết n (x<->x ; y <->y) nén 2 liên kết Tí này ò trons 2 mật phẫna vuõnc
góc với nhau và đểu chứa 2 liên kết ơ.
Vậy CO;:
0= c = o
Ghi chú: Yêu cầu phải trình bày rõ nh- trên về các lién kết ơ, 71 trong CO: (chú
ý: phải nói rõ có sựt- ơng ứng obitan 2iữa c với O: x<-»x; V o v )
V1d (2002)
a) Hãy nêu các đặc điểm trong cấu tạo phân tử nước. Nêu các loại liên kết có trong
nước lỏng và nước đá.
b) Hãy giải thích vì sao nước đá nổi trên nước lỏng?
V2 (2002)
Thực nghiệm cho biết hai trị số năng lượng liên kết, Elk (theo kJ.mol'1) là 385,94 và
578,91. Hãy cho biết phân tử cacbon (C 2 ) và phân tử bo (B 2 ) tương ứng đúng với giá
trị nào trong các giá trị trên. Dùng thuyết liên kết hóa trị để giải thích.
17 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt*Nam và Quốc tế
iChO (2002)
Tinh thẻ rubi có màu đỏ thẳm và dùng rắt phố biến đé lam
đỏ trang sức. ít ngưòi biết rang tâm của máy la-de đầu tiên,
do Maiman chế tạo năm 1960, là một tinh thể rubi lón. Màu
đỏ củạ rubi phát xuất từ sự hấp thụ ánh sáng bỏ ỉ các ion
Cr3+ kêí họplrong tinh thê nhôm oxit (AI2O3 ) không màu. lon
Cr3+ cố 3 electron trong phân lóp 3d và hấp thụ ánh sáng
nhò' sự chuyển tiếp electron giũa các obitan 3d cố năng
lượng thấp hơn và cao hon.
1. Hãy chỉ định phỏ nào trong bốn phố hấp thụ là cùa rubi.
Ấ.
. •••
.
(2)
Ulir3VÍ0le
400. Vioiel
_ 450ị——
fT
Ị Blue
£ 500J
£
Green
0 550
®
Ị Yellow
> 600 Ị Orange
\
(C-
lI i "I
400
500
600
à (nm)
700
400
500
600
à (nm)
700
□
. f--- ------
^ 650i
; Red
700 i
750
red
/. (nm)
□
à (nm)
□
Hình 1
(Ghi chú: Wavelength: độ dài sóng, Ultraviolet: cực tím, Violet: tím, Blue: xanh, Green:
lục, Yellow: vàng, Orange: cam, Red: đỏ, Infrared: hồng ngoại, Absorption: sự hấp
thụ)_________________________________ _____________
______________
Hưcrng dẫn: Phổ thứ 4
_________________________________________
Thanh dùng trong la-de rubi là một hình trụ dài 15,2 cm và đường kính 1,15 cm. lon
Cr3+ chiếm 0,050 % theo khối lượng. Khối lượng riêng của AI2O 3 bằng 4,05 g cm-3.
Khối lượng nguyên tử của Cr = 52u. (1 U=1,67 X 10_27kg).
2. Hãy tính xem cỏ bao nhiêu ion Cr3+ trong thanh la-de._________________________
Hướng dẫn:
18 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tể
Volume* of the rod - K
I
V = n y 0.575' y. 15.2 cm ' = 15.79 cm"
- 15.79 ■ 4.05 g = 63.94 g
Mass of the rod:
III
Mass OÍ chromium in the rod:
mo = 63.94 g X 0.05 /1 0 0 = 0.0319 g
Number od chromium ions:
N = 0 .03 1 9 /1 0
kg I (52 /. 1 .6 7 /1 0 ''7) = 3,68*10"'.
Trong rubi, các ion C r3’ đưọ’c phổi trí bời 6 ion oxi thành một bát diện. Dạng của năm
obitan 3d cho dưóiđây. Trong ỏ dưới đây, hãy chia năm obitan 3d thành một nhóm
gôm ba obitan năng luợng thâp (teg) vả một nhóm aồm hai obitan có năng lượng cao
hơn (eg) như được biểu thị.
3. Hãy chỉ định trong các ô dưới đây obitan 3d nào (ơz2, đxy, ơyz. ơx2-y2,ơxz) thuộc nhóm
Í2ọ và obitan nào thuộc nhóm eg.
Hircmg dẫn:
d
3
J
: eg
tag
: es
ơ „ : t2g
dxy : Ỉ2g
4. Hãy chỉ bằng các mũi tên sự phân bố và hướng của momen spin từ của ba electron
3d ở trạng thái năng lượng thấp nhất của C r3+ trong năm obitan đcủa Cr3+.
Hướng dẫn:
ị
19 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam vả Quốc tế
e9
5X
3 d ----------
Đặt rubi lén một cân (khóng có từ tinh). Khi cân thăng bang (hình 2) đặt một nam
châm ngay bên dưới phía rubi.
5. Hãy cho biết
□ Nam
□ Nam
□ Nam
□ Nam
điều gì xảy ra với rubi (Đánh dấu câu trả lời đúng)
châm hút rubi (rubi di chuyển xuống thấp)
châm không có ảnh hưởng trên rubi(rubi cố định)
châm đẩy rubi (rubi di chuyển lên trên)
châm gây hiệu ứng dao động lên rubi (rubi di chuyền lên, xuống)
s v (2003)
1) Trình bày cầu tạo của phân tử c o theo phương pháp VB và phương pháp MO (vẽ
giản đồ năng lượng). Cho Zc = 6; Zo = 8.
Theo phu om pháp VB ihì phân tư c o cỏ cẩu lạo: c
0
Hai liên kết được hình thành bane cách ghép chung các electron độc tliân và một liên kết cho
nhận. M O :(KK): ơ ] ơ ; n ị = ĩ ỉ ị ơ :
2) So sánh năng lượng ion hóa giữa các nguyên tử c và o, giữa phân tử c o với
nguyên tử 0.
li(C ) < h(0) vì điện tích hiệu dụng với electron hóa trị tăng từ c đến o.
h(CO) > H(0): vì năng lượng của electron ở ơ z của c o tháp hơn năng lượng của
electron hóa trị ờ oxỵ._______________________________________________ ________
I
20 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
3) Mô tả sự tạo thành liên kết trong các phức chất Ni(CO,y vả Fe(CO)-: theo phương
pháp VB và cho biết cấu trúc hình học cúa chúng. Cho b ie tZ F fc = 26. Z ni = 28.
V1 (2003)
1. Nhôm clorua khi hòa
tan vào
một số dung môi hoặc khí bay hơi ờ
nhiệt độ không
quá cao thì tồn tại ở dạng dime (AI2CI6 ). ở nhiệt độ cao (700 °C), đime bị phân li thành
monome (AICI3 ). Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome; cho biết
kiểu lai hóa của nguyên tử nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử. Mô tả cấu trúc hình
học của các phân tử đó.
* Viết công thức câu tạo Lewis cua phân từ dime và monome.
Nhôm cỏ 2 số phối trí đặc trưng là 4 và 6. Phù họp với quy lắc bát lử, cấu tạo Lewis của
phàn từ dime và monome:
Monome
:ci — A l— CYI
: C):
/
;
* Kiểu lai hoá cua neưvèn từ nhòm
dime
••
'0 /
C1
"v .
Cl.
\ ••
X C1-
: Trona AlCb là sp2vì Al có 3 cặp electron hoá trị;
Trong AhCk là sp3 \à AI có 4 cặp electron hoá trị .
Liên kết trone mỗi phân từ:
AlCb có 3 liên kết cộng lioá trị có cực giữa nguyên từ Al với 3 nguyên tủ' Cl.
AbClỏ: Mỗi ngii>'êii tử Al tạo 3 liên kết cộm hoá trị vói 3 nguvcn từ Cl và 1 liên
kêt clio nhận vói 1 nguyên tử C1 (Al: neiivên từ nhận; Cl nauv;ên từ cho).
Trong 6 nguyên tư C1 có 2 ngu>’ên từ C1 có 2 lièn kết, 1 liên kết cộng hoá trị thông thường
21 • HNT Group: Tuyển tập Olympic Hóa học V iệt Nam và Quốc tế
ỊĩC-n kc'l (.'hu Ii!t:iii.
* ( fill [rúc hĩnh học:
PIiíìii ĩi! AK I : lUMiyũi tư AI liii ho;i l.iil-u ;.ji- (uiiii uiac p!ũ:ni)
lien pi lá11 tứ có ám trúc I;im UKÌC phãMỊí. dáì. ntỉiivci) Hi AI (V
Vi!
lâ m cò n 3 in n iú n
Phân
III
AbCI-.:
III ( I 0 5 đ in h ctui tam L’iác.
cá u irúc
2 tứ
đ iệ n
yhép
UI' A I la ũm ì cua m ộ l UI diện, m o i n tỉii\c n
diện.
(. ó 2 m i u v c n
u r (. ! là ciiiih c I u h v j
nhau. Mồi Iiiíiivén
nr ( I l;'i dinh CUÍÌ lử
với
c u ,i 2 t ứ (i i ộ ii.
e AI
o u
''- . 'V A : - - '
t í ’
2. Phân tử HF vả phân tử H2O có momen lưỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau
(HF 1,91 Debye; H2O 1.84 Debye; M hf = 20; MH0 = 18) nhưng nhiệt độ nóng chảy
của hiđro florua là -83 °c, thấp hon nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 0
°c. Hãy giải thích tại sao.
* Phân lử
H-F
J M = 20
ỉ. n = 1-91 Debye
H-O-H
-í M_= 15
L M= 1.S4 Debye
có thế tạo liên kết liidro - H - F có thể tạo liên kết hidro - 11 0 * Nhiệt độ nóng chay cua các chất ràn với các mạne lưới phân tử (nút lirói là các phán tư)
phụ thuộc vào các yếu tố:
- Khối lượng phàn từ càng lón ihì nhiệt độ nóna chảy càna cao.
- Lực hút giữa các phàn lừ cànạ mạnh thì nhiệt độ nóna cháy càns cao. Lực hút
giũ a các phân lử gồm: lục liên kếi hidro. lực liên kết Van der Waals (lực địiìh hưóns, lực
khuếch tán).
*Nhận xét: HF và H :0 có niomen lườne cực xấp xỉ nhau, phân từ khối gần bằna nliau \'à
đêu có liên kêt hidro kiiá bèn. đáng lè hai chãi ràn đó phái có nhiệt độ nóna chãv xáp xi
nhau, HF có nhiệt độ nóng cháy phải cao hon cùa nước (vì HF tnojnen lườii2 cực lón hoa
p h à n tư k h ố i lớn hoTỊ liên k ế t h id ro bền hon).
Tuv nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H :0) = 0°c > Tik(HF) = - 83°c.
* Giải thich:
Mỗi phàn tử H-F chì tạo được 2 liên kết hidro với 2 phân tư HF khác ở hai bèn
H-F H-F- H-F. Trona HF răn các phân tu H-F liên kết với nhau nhờ liên kết liidro tạo thành
chuồi một chiều, giữa các chuồi đó liên kết với nhau bằnu lực Van der Waals yếu. Vì vậy khi
đun nóna đèn nhiệt độ không cao làm thi lực Van der Waals giữa
^
các chuồi đã bị phá vờ, đồns thời mỗi phần liên kct hidro cũng bị
phá vỡ nên xảy ra hiện tưọníi nóne chảy.
Mồi phàn tứ H-O-H có the tạo được 4 liên kết hidro với 4
phàn từ H2 O khác nằm ớ 4 đhih cúa tứ diện. Trons nước đá mồi
phân tư H2 O liên kết với 4 phân tư H 2 O khác tạo thành mạ112 lưới
không gian 3 chiều. Muốn làm nóng chày nước đá cần phải phá
vờ mạng lưói khônạ gian 3 chiều với số lirọng liên kết hidro
nhiều hon so với ờ HF rắn do đó đòi hòi nhiệt độ cao hon.
Ị
22 • HNT Group: Tuyền tập Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế
V1d (2003)
1. Một nguyên lố có 3 trị số năng tượng ion hóa đầu tiên (tính ra kJ/mol) ỉá 11800:
500; 7300.
a) Hãy chỉ ra năng lượng ion hóa thú' nhất, thứ hai và thứ ba cúa nguyên tố đó.
b) Nguyên tố đã cho là nguyên tố nào trong 3 nguyên tố sau đây: Zn, Lí, Cỉ. Vì sao?
2. Phân tử Ũ 22+ truớc đây coi là không thẻ tồn tại, nhưng ngày nay được phát hiện
trong thực nghiệm.
a) Viết công thức Lewis cho phán tử đó.
b) Biết rằng phân tử đó khống bền về mặt nhiệt động nhưng vẫn có thể tồn tại trong
khoảng thời gian ngắn khi 2 ion 0 + tiến đến rất gần nhau. Hãy mô tả quá trình hình
thành liên kết giữa 2 ion 0 + để tạo thành phân tử 0 2 2+.
V2 (2003)
1. Thực nghiệm cho biết năng lượng ion hóa thứ nhất (h) và năng lượng ion hóa thứ
hai (I2 ) của ba nguyên tử sau (tính ra kJ/mcil):
Li
Be
B
11
520
899
801
I2
7300
1757
2430
Hãy giải thích vì sao:
a) h của Be lớn hơn h của Li, B?
b) I2 của B nhỏ hơn I2 của Li nhưng lớn hơn I2 của Be.
c) I2 của Be nhỏ hơn Ỉ2 của Li.
2. Nhôm bị oxi hóa điện hóa học khi tác dụng với dung dịch axit sunfuric tạo thành các
lóp AI2 O3 xốp. Cấu trúc của lớp này là các tế bào lục phương có tâm hình trụ rỗng.
Đường kính các lỗ trống là giống nhau trong toàn bộ lớp. Các lớp A Í 2O 3 xốp có thể
dược tạo màu điện hóa học khi chèn vào chỗ trống bằng kim loại hoặc oxit của chúng.
Một lớp AI2 O3 xốp dày 10 fjm trong đó các lỗ trống chiểm 12 % thể tích của lớp. số lỗ
trống bằng 6.1010 trong 1 cm2. Lớp này được tạo màu điện hóa học trong dung dịch
CuS04. Biết rằng các lỗ trống được lắp đầy bằng hỗn hợp giống nhau của Cu và CuO
với 12 % Cu và 88 % CuO theo khối lượng. Một miếng 1 cm2 lớp đã tạo màu này
được hòa tan trong dung dịch axit nitric. Pha loãng dung dịch đến 100 mỉ và thấy nồng
độ ion Cu2+ bằng 18,9 ụmol/lít. Hãy tính đường kính cùa một lỗ trống và phần trăm
được làm đầy bằng hỗn hợp Cu và CuO. Biết khối lượng riêng của Cu bằng 8,96
gam/cm3, CuO bằng 6,45 g/cm3.
V2 (2003)
23 • HNT Group: Tuyển tập Oiympic Hđa học Việt Nam vả Quốc tế
