QUYỂN 1 CHUYÊN đề ôn THI học SINH GIỎI môn hóa học 10 (DEMO)

Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

MỤC LỤC
CHUYÊN ĐỀ 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA
HỌC..........................................................................................................................................................2
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN....................................................................................................................2
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI...............................................................................................4
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................13
CHUYÊN ĐỀ 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC – CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA PHÂN TỬ ................16
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................16
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................18
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................24
CHUYÊN ĐỀ 3: CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ ............................................................................26
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................26
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................27
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................32
CHUYÊN ĐỀ 4: HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC..................................34
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................34
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................36
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................42
CHUYÊN ĐỀ 5: PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA ................46
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................46
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................48
2.1. Phản ứng oxi hóa – khử ............................................................................................................48
2.2. Các quá trình điện hóa ..............................................................................................................50
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................61
CHUYÊN ĐỀ 6: CÂN BẰNG HÓA HỌC ..........................................................................................65
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................65
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................67

III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................77
CHUYÊN ĐỀ 7: pH CỦA CÁC DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI ......................................................82
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN..................................................................................................................82
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI.............................................................................................86
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ................................................................................................................99
CHUYÊN ĐỀ 8: ĐIỀU KIỆN KẾT TỦA VÀ HÒA TAN KẾT TỦA ............................................101
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN................................................................................................................101
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI...........................................................................................102
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN ..............................................................................................................116
CHUYÊN ĐỀ 9: PHI KIM .................................................................................................................120
I. BÀI TẬP NHÓM HALOGEN ....................................................................................................120
II. BÀI TẬP NHÓM OXI ...............................................................................................................129
1. Bài tập axit H2SO4 đặc...............................................................................................................129
2. Bài tập muối sunfua ...................................................................................................................136
3. Bài tập tổng hợp .........................................................................................................................142

ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-1-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành cơng khơng có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

CẤU TẠO NGUN TỬ - BẢNG TUẦN
HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

CHUN ĐỀ 1

CHUN ĐỀ 1: CẤU TẠO NGUN TỬ - BẢNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Thành phần cấu tạo ngun tử
Bảng 1.1. Khối lượng và điện tích của proton, nơtron và electron trong ngun tử
Tên

Kí hiệu

Eletron
Proton
Nơtron

e
p
n

Khối lượng nghỉ
kg
9,1.10-31
1,673.10-27
1,675.10-27

Điện tích

u
5,5.10-4
1

1

-1,6.10-19C (1-)
+1,6.10-19C (1+)
0

* Trong ngun tử: Z = số p = số e.
* Số khối hạt nhân (A): là tổng số proton (Z) và nơtron (N) có trong hạt nhân: A = Z + N
 X: là kí hiệu nguyên tố hóa học
* Kí hiệu ngun tử: AZ X với 
 Z: số hiệu nguyên tử; A = Z + N

* Thơng thường, với 82 ngun tố đầu của hệ thống tuần hồn (Z ≤ 82) thì 1 

N
 1,524
Z

2. Ngun tử khối, ngun tử khối trung bình
- Ngun tử khối của ngun tử là khối lượng của ngun tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị
khối lượng ngun tử.

khèi l­ỵng cđa 1 nguyªn tư 12 C
 1,6.1027 kg
- Đơn vị khối lượng ngun tử: u  1u =
12
- Do các ngun tố trong tự nhiên là hỗn hợp của nhiều đồng vị. Vì vậy ngun tử khối của các
ngun tố trong bảng tuần hồn là ngun tử khối trug bình của các đồng vị. Cơng thức tính như sau:
aX + bY + cZ - X, Y, Z lµ sè khèi (nguyªn tư khèi) cđa c¸c ®ång vÞ
A=

100
- a, b, c lµ % t­¬ng øng cđa mçi ®ång vÞ trong tù nhiªn
3. Giá trị của bốn số lượng tử
a. Số lượng tử chính n
Mỗi lớp electron được đặc trưng bằng một giá trị của số lượng tử chính n. Số lượng tử chính n là
những số ngun dương:
n
Kí hiệu lớp electron

1
K

2
L

3
M

4
N

5
O

6
P

7...
Q...

b. Số lượng tử phụ l
- Mỗi lớp electron từ n = 2 trở lên lại chia ra một số phân lớp. Mỗi giái trị của l ứng với một phân
lớp. Số phân lớp của mỗi lớp đúng bằng giá trị n chỉ lớp đó.
- Giá trị của số lượng tử phụ là những số ngun dương từ 0 đến n – 1:
l
Kí hiệu phân lớp electron

0
s

1
p

2
d

3
f

4
g

n–1
...

c. Số lượng tử từ ml
- Ứng với mỗi giá trị của l có 2l + 1 giá trị của ml. Đó là những số ngun âm và dương từ -l đến +l,
kể cả số 0. Ví dụ:
+ Khi l = 0 (AO s) chỉ có một giá trị của ml = 0.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-2-

Tài liệu ơn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

+ Khi l = 1 (AO p) có ba giá trị của ml là -1, 0, +1.
+ Khi l = 2 (AO d) có năm giá trị của ml là -2, -1, 0, +1, +2.

d. Số lượng tử từ spin ms
- ms có hai giá trị: ms = +1/2 và ms = -1/2.
- Bốn số lượng tử n, l, ml và ms hoàn toàn xác định trạng thái của electron trong nguyên tử.
4. Obitan nguyên tử
- Mỗi AO nguyên tử được đặc trưng bằng ba giá trị của 3 số lượng tử n, l và ml. Người ta thường
biểu diễn một AO bằng một ô vuông và được gọi là ô lượng tử. Ví dụ:
+ n = 1  l = 0  m = 0 øng víi AO 1s


l = 0  m = 0 øng víi AO 2s
+ n=2  

l = 1  m = -1, 0, +1 øng víi 3 AO 2p:

l = 0  m = 0 øng víi AO 3s



+ n = 3  l = 1  m = -1, 0, +1 øng víi 3 AO 3p:


l = 2  m = -2, -1, 0, +1, +2 øng víi 5 AO 3d:
5. Cấu hình electron nguyên tử
a. Quy luật phân bố các electron trong nguyên tử
* Nguyên lí loại trừ Pauli: Trong một nguyên tử không thể tồn tại hai electron có cùng giá trị
của 4 số lượng tử n, l, ml và ms.
* Quy tắc Kleskopxki: Sự điền các electron vào các phân lớp trong một nguyên tử ở trạng thái
cơ bản theo thứ tự tổng số n + l tăng dần. Khi hai phân lớp có cùng giá trị của n + l thì electron điền
trước tiên vào phân lớp có giá trị n nhỏ hơn.
* Quy tắc Hund: Khi nguyên tử ở trạng thái cơ bản, nếu có phân lớp chưa điền đủ số electron tối
đa, thì các electron có xu hướng phân bố đều vào các AO của phân lớp đó sao cho có số electron độc
thân với các giá trị số lượng tử từ spin ms cùng dấu là lớn nhất.
b. Cách viết cấu hình
- Xác định số electron trong nguyên tử.
- Phân bố các electron theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần.
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p…
- Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp electron trong một lớp.
1s2s2p3s3p3d4s4p4d5s5p…
6. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
6.1. Cấu tạo bảng tuần hoàn
- Ô nguyên tố: Số thứ tự ô nguyên tố = Z.
- Chu kỳ: Số thứ tự chu kì = số lớp electron.
- Nhóm: Số thứ tự nhóm = số electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng + electron ở phân lớp sát
ngoài cùng chưa bảo hòa).
+ Nhóm A: thuộc các nguyên tố s, p.
+ Nhóm B: thuộc các nguyên tố d, f.
6.2. Quy luật biến thiên tuần hoàn tính chất của các nguyên tố
a. Bán kính nguyên tử

Sự biến đổi bán kính nguyên tử khi điện tích hạt nhân tăng:
+ Trong cùng chu kỳ: bán kính giảm.
+ Trong cùng nhóm A: bán kính tăng.
b. Năng lượng ion hóa
- Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của nguyên tử là năng lượng tối thiểu cần để tách electron thứ
nhất ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-3-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

- Sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố nhóm A: Khi điện tích hạt nhân tăng:
+ Trong cùng chu kỳ năng lượng ion hóa tăng.
+ Trong cùng nhóm, năng lượng ion hóa giảm.
c. Độ âm điện
- Độ âm điện của một nguyên tử là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử
đó khi tạo thành liên kết hóa học.
- Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân:
+ Trong cùng chu kỳ, độ âm điện tăng.
+ Trong cùng nhóm, độ âm điện giảm.
d. Tính kim loại, tính phi kim
- Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ mất electron để trở thành
ion dương. Nguyên tử càng dễ mất electron thì tính kim loại của nguyên tố càng mạnh.
- Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ thu electron để trở thành

ion âm. Nguyên tử càng dễ thu electron thì tính phi kim của nguyên tố càng mạnh.
- Quy luật biến đổi tính kim loại, tính phi kim
+ Trong cùng chu kỳ, khi điện tích hạt nhân tăng: Tính kim loại giảm, tính phi kim tăng dần.
+ Trong cùng nhóm A, khi điện tích hạt nhân tăng: Tính kim loại tăng, tính phi kim giảm dần.
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1 (HSG QUẢNG BÌNH lớp 11 - 2014): Cho X, Y, R, A, B là 5 nguyên tố liên tiếp trong bảng hệ
thống tuần hoàn có số đơn vị điện tích hạt nhân tăng dần và tổng số đơn vị điện tích hạt nhân bằng 90.
a) Xác định 5 nguyên tố trên.
b) So sánh bán kính của các ion: X2-, Y-, A+, B2+. Giải thích ngắn gọn.
Giải:
a) Vì X, Y, R, A, B là 5 nguyên tố liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn có số đơn vị điện tích hạt
nhân tăng dần nên ta có: ZY = ZX + 1; ZR = ZX + 2; ZA = ZX + 3; ZB = ZX + 4
Theo bài ra ta có: ZX + ZY + ZR + ZA + ZB = 90
 ZX + (ZX +1) + (ZX + 2) + (ZX + 3) + (ZX + 4) = 90  ZX = 16
 X là S. Vậy 5 nguyên tố X, Y, R, A, B lần lượt là: S, Cl, Ar, K, Ca.
b) Các ion: X2-, Y-, A+, B2+ đều có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p6, nên khi số đơn vị điện tích hạt
nhân tăng thì bán kính giảm. Vậy bán kính của các ion giảm dần theo thứ tự: X2- > Y- > A+ > B2+.
Câu 2 (HSG NGHỆ AN lớp 11 - 2016): Nguyên tử X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3sx,
nguyên tử Y có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s24py. Tổng số electron lớp ngoài cùng của 2
nguyên tử bằng 9. Viết cấu hình electron của nguyên tử X, Y. Từ đó, xác định vị trí của X, Y trong
bảng HTTH.
Giải:
Theo giả thiết: x + 2 + y = 9  x + y =7
Trường hợp 1: x = 1  y = 6
CHe của X: 1s22s22p63s1  X: thuộc chu kỳ 3, nhóm IA.
CHe của Y: 1s22s22p63s23p63d104s24p6  Y: thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIIA
Trường hợp 2: x = 2  y = 5
CHe của X: 1s22s22p63s2  X: thuộc chu kỳ 3, nhóm IIA.
CHe của Y: 1s22s22p63s23p63d104s24p5  Y: thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIA
Câu 3 (HSG HẢI PHÒNG lớp 11 - 2016): Chất X tạo ra từ 3 nguyên tố A, B, C có công thức phân tử là

ABC. Tổng số hạt cơ bản trong phân tử X là 82, trong đó số hạt mạng điện nhiều hơn số hạt không mạng
điện là 22. Hiệu số khối giữa B và C gấp 10 lần số khối của A. Tổng số khối của B và C gấp 27 lần số khối
của A. Xác định công thức phân tử của X.
Giải:
Gọi số proton, notron của A, B, C lần lượt là ZA, ZB, ZC, NA,NB, NC.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-4-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Theo dữ kiện đề bài ta có hệ 4 phương trình sau:
2(ZA + ZB + ZC) + (NA + NB + NC) = 82
2(ZA + ZB + ZC) - (NA + NB + NC) = 22
(ZB + NB) - (ZC + NC) = 10(ZA + NA)
(ZB + NB) + (ZC + NC) = 27(ZA + NA)
Giải hệ phương trình trên ta được: ZA + NA = 2; ZB + NB = 37; ZC + NC = 17.
Vậy: A là H, B là Cl, C là O. Công thức của X là HClO

Câu 4 (HSG THANH HÓA lớp 12 - 2015):
1. Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử nguyên tố R có tổng số electron trên các phân lớp s bằng 7. Viết cấu
hình electron nguyên tử nguyên tố R ở trạng thái cơ bản và xác định nguyên tố R.
2. Hợp chất X được tạo thành từ 10 nguyên tử của 4 nguyên tố hóa học (ba nguyên tố thuộc cùng chu
kỳ). Biết trong X:
- Tổng số hạt mang điện bằng 84.

- Tổng số hạt proton của nguyên tử nguyên tố có số hiệu lớn nhất nhiều hơn tổng số hạt proton của
các nguyên tử nguyên tố còn lại là 6 hạt.
- Số nguyên tử của nguyên tố có số hiệu nhỏ nhất bằng tổng số nguyên tử của các nguyên tố còn lại.
Xác định công thức hợp chất X.
Giải:
1. Trong vỏ nguyên tử của nguyên tố R, electron phân bố vào các phân lớp s theo thứ tự là: 1s 2; 2s2;
3s2; 4s1  Các cấu hình electron thỏa mãn là:
1s22s22p63s23p64s1  Z = 19, R là K (Kali)
1s22s22p63s23p63d54s1  Z = 24, R là Cr (Crom)
1s22s22p63s23p63d104s1  Z = 29, R là Cu (đồng)
2. Gọi công thức của X: AaBbCcDd
Theo bài ra ta có:
aZA + bZB + cZC + dZD = 42
(I)
a + b + c + d = 10
(II)
Giả sử: ZA < ZB < ZC < ZD  a = b + c + d
(III)
Lại có: dZD = aZA + bZB + cZC + 6
(IV)
Từ (II), (III)  a = 5; từ (I), (IV)  dZD = 24  5ZA + bZB + cZC = 18
 ZA < (18/7) = 2,57  ZA = 1 (H); ZA = 2 (He: loại)
Vì A là hiđro ở chu kì 1  B, C, D thuộc chu kì 2  b = c = 1 và ZB + ZC = 13
Mà dZD = 24  d = 3 và ZD = 8 (O)  ZB = 6 (cacbon); ZC = 7 (N)
Công thức của X: H5CNO3 hay NH4HCO3.
Câu 5 (HSG THANH HÓA lớp 12 (dự bị) - 2015): Hợp chất Z được tạo bởi 2 nguyên tố M, R có
công thức MaRb trong đó R chiếm 6,667% khối lượng. Trong hạt nhân nguyên tử M có n = p + 4, trong
hạt nhân nguyên tử R có n’ = p’(n, p, n’, p’ là số nơtron và proton tương ứng của M và R). Biết rằng
tổng số hạt proton trong phân tử Z bằng 84 và a + b = 4. Tìm công thức phân tử của Z.
Giải:

Số khối của nguyên tử M: p + n = 2p + 4; số khối của nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’
2p 'b
6,667 1
p 'b
1
% khối lượng R trong MaRb =
(1)




a(2p  4)  2p 'b
100
15
ap  p 'b  2a 15
Tổng số hạt proton trong MaRb = ap + bp’ = 84 (2); a + b = 4
(3)
p 'b
1
 15p’b = 84 +2a
(1), (2) 

84  2a 15
(2)  p’b = 84 – ap  p = (1176 - 2a)/15a; (3)  1  a  3 . Vậy a = 3, p = 26 (Fe) phù hợp.
a = 3  b = 1  p’ = 6: cacbon. Vậy CTPT Z là Fe3C.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-5-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim

Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Fe (Z=26): 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s  Fe (Z=26): 1s 2s 2p 3s 3p 3d
Cl (Z=17): 1s22s22p63s23p5  Cl- (Z=17): 1s22s22p63s23p6
c) Fe: Chu kỳ 4 nhóm VIIIB; Cl: chu kỳ 3 nhóm VIIA
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 28 (30/04/2015 lớp 10 – Nguyễn Tất Thành KonTum): Hợp chất XY3 và KYO3 được dùng
rộng rãi trong các túi khí bảo hiểm được lắp đặt trong ô tô. Tổng số hạt p, n và e trong XY3 là 97, trong
đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 31. Phân tử khối của XY3 nhỏ hơn phân tử
khối của KYO3 là 36. Tổng số hạt mang điện trong nguyên tử X bằng tổng số electron trong anion Y3 .
b)

2

2

6

2

6

6

2

2+

2

2

6

2

6

6

Cho số khối của K bằng 39, của O bằng 16.
a) Xác định tên nguyên tố và số khối của X, Y.
b) Các phản ứng trong túi khí bảo hiểm xảy ra theo sơ đồ sau:
1) XY3  X + Y2
2) X + KYO3  X2O + K2O + Y2
3) X2O + K2O + SiO2  “thủy tinh”
Hãy tính khối lượng XY3 tối thiểu cần để tạo ra khí Y2 nạp đầy túi khí an toàn có thể tích 17 lít ở 250C,
áp suất 1,25 atm.
Câu 29 (30/04/2015 lớp 10 – Lý Tự Trọng Cần Thơ): Hợp chất M tạo bởi anion Y  và cation Z+. Tỉ
lệ khối lượng giữa Y  và Z+ là 31: 9. E là nguyên tố có trong Y  và Z+, tổng số ba loại hạt trong E là
21, tỉ lệ giữa các hạt không mang điện và mang điện trong nguyên tử E là 1: 2. Biết in Y  do 4 nguyên
tử của 2 nguyên tố tạo nên, trong đó có một nguyên tố chiếm 77,42% về khối lượng. Trong ion Z+ có 5
nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên. Xác định công thức phân tử của M.
Câu 30 (30/04/2015 lớp 10 – Lê Quý Đôn Ninh Thuận): Nguyên tố R ở chu kỳ 4 trong bảng tuần
hoàn các nguyên tố hóa học. Trong một ion phổ biến sinh ra từ nguyên tử R có đặc điểm sau:
- Số e trên phân lớp p gấp đôi số e trên phân lớp s.

- Số e của lớp ngoài cùng hơn số e trên phân lớp p là 2.
a) Xác định R, viết cấu hình e của nguyên tử R.
b) Xác định vị trí của R trong bảng tuần hoàn.
Câu 31 (30/04/2015 lớp 10 – Lê Quý Đôn Bình Thuận): X và Y là hai phi kim. Trong nguyên tử X, Y
có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện lần lượt là 14 và 16. Hợp chất A có công thức
XYn có đặc điểm: X chiếm 15,0486% về khối lượng. Tổng số proton là 100. Tổng số nơtron là 106.
a) Xác định số khối và tên nguyên tố X, Y.
b) Biết X, Y tạo với nhau hai hợp chất A và B. Viết các trúc hình học và cho biết trạng thái lai hóa
của nguyên tử trung tâm A và B.
Câu 32 (30/04/2015 lớp 10 – Hoàng Lê Kha Tây Ninh): Phân tử A tạo bởi hai nguyên tố X, Y; phân
tử A có 7 nguyên tử. Tổng số proton có trong phân tử A là 110. Nguyên tử X có số hạt mang điện
nhiều hơn số hạt mang điện của nguyên tử Y là 36 hạt. Xác định công thức phân tử của A.
Câu 33 (30/04/2015 lớp 10 – Lê Quý Đôn Bình Định): Tổng số electron trong phân tử XY2 là 38. Tỉ
lệ số khối cũng như tỉ lệ số nơtron của nguyên tố Y so với nguyên tố X trong phân tử đều bằng 5,333.
a) Xác định nguyên tố X, Y và viết cấu hình elcetron của mỗi nguyên tử.
b) Viết CTCT của phân tử XY2.
Câu 34 (30/04/2013 lớp 10 – Đề chính thức): A, B là hai nguyên tố thuộc cùng nhóm A và thuộc 2
chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn. B, D là hai nguyên tố kế cận nhau trong cùng một chu kỳ.
a) A có 6 electron ở lớp ngoài cùng. Hợp chất khí X của A với hiđro trong đó %H = 11,1% (về khối
lượng). Hãy xác định tên của A và B.
b) Hợp chất Y có công thức AD2 trong đó lớp electron ngoài cùng của A và D có cấu hình bền như
khí hiếm. Cho biết tên nguyên tố D. Viết công thức electron và công thức cấu tạo của Y.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-13-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

CHUYÊN ĐỀ 2

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

LIÊN KẾT HÓA HỌC – CẤU TRÚC HÌNH
HỌC CỦA PHÂN TỬ

CHUYÊN ĐỀ 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC – CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA PHÂN TỬ

I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Một số kiểu lai hóa
* Lai hóa sp
Một AO ns lai hóa với một AO np, tạo thành hai AO lai hóa sp giống hệt nhau nằm thẳng hàng
với nhau, tạo thành góc giữa hai AO lai hóa 1800.

Hình 3.1. Lai hóa sp
sp2

* Lai hóa
Một AO ns lai hóa với hai AO np, tạo thành ba AO lai hóa sp2 giống hệt nhau. Ba AO này hướng
tới ba đỉnh của tam giác đều, tạo thành góc giữa các AO lai hóa 1200.

Hình 3.2. Lai hóa sp2
sp3

* Lai hóa
Một AO ns lai hóa với ba AO np, tạo thành bốn AO lai hóa sp3 giống hệt nhau. Bốn AO này
hướng tới bốn đỉnh của hình bốn mặt đều, tạo thành góc giữa các AO lai hóa 109028’.

Hình 3.3. Lai hóa sp3
* Lai hóa sp3d
Một AO ns lai hóa với ba AO np và một AO nd, tạo thành năm AO lai hóa sp 3d giống hệt nhau.
Năm AO này hướng tới năm đỉnh của hình chóp đôi tam giác, tạo thành những góc α = 1200 và góc β
= 900.

Hình 3.4. Lai hóa sp3d
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-16-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

sp3d2

* Lai hóa
Một AO ns lai hóa với ba AO np và hai AO nd, tạo thành sáu AO lai hóa sp3d2 giống hệt nhau.
Sáu AO này hướng tới sáu đỉnh của hình tám mặt đều, tạo thành góc giữa các AO lai hóa 900.

Hình 3.5. Lai hóa sp3d2
2. Mô hình đẩy giữa các cặp electron hóa trị (thuyết Gillespie)
Mô hình đẩy giữa các cặp electron hóa trị (VSEPR) do Gillespie đề xuất để dự đoán cấu trúc
phân tử dựa vào sự suy luận như sau
Các cặp electron liên liên kết và không liên kết (có khi là electron độc thân) ở lớp ngoài phân bố
xung quanh nguyên tử sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất.

Công thức VSEPR của phân tử được viết AXmEn, trong đó m là số nguyên tử X liên kết với
nguyên tử trung tâm A, n là số cặp electron và electron độc thân không liên kết ở lớp ngoài của A.
Tổng số m + n cho phép ta suy đoán cấu trúc phân tử và từ đó có thể biết được kiểu lai hóa các
AO của nguyên tử trung tâm A.

Hình 3.6. Biểu diễn không gian cấu trúc phân tử AXmEn theo thuyết Gillespie
2. Các hệ quả cấu trúc theo thuyết Gillespie
- Cặp electron không liên kết chịu tác động của một hạt nhân A nên chiếm khoảng không gian
lớn hơn, do đó tác dụng đẩy mạnh hơn so với cặp electrong đã liên kết. Từ đó tác dụng đẩy của các
cặp electron khác nhau giảm theo thứ tự:
KLK – KLK > KLK – LK > LK – LK
(KLK – cặp electron không liên kết, LK – cặp electron liên kết)
Thí dụ: Xét cấu trúc 3 phân tử: CH4; NH3 và H2O (m + n = 4). Góc liên kết giảm theo thứ tự:
HCH (109,470) > HNH (107,30) > HOH (104,50)
- Cặp electron đẩy mạnh hơn electron độc thân. Ví dụ NO2 và NO2 (đều có m + n = 3). Góc
liên kết giảm: ONO(NO2) > ONO ( NO2 ).
- Nguyên tử X có độ âm điện lớn (trừ với hợp chất chứa H) sẽ hút các electron liên kết về phía
mình, làm giảm tác dụng đẩy của các electron này nên góc liên kết hẹp bớt. Ví dụ: SbI3; SbBr3; SbCl3
(m + n = 4). Góc liên kết giảm theo thứ tự: IsbI (990) > BrSBBr (98,20) > ClSbCl (97,10).
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-17-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

- Nguyên tử trung tâm A có độ âm điện nhỏ, cặp elctron liên kết ở xa hạt nhân hơn, làm lực đẩy
của cặp electron này giảm, góc liên kết giảm. Ví dụ: H2O; H2S; H2Se và H2Te (m + n = 4). Góc liên
kết giảm theo thứ tự: HOH (104,50) > HSH (920) > HseH (910) > HteH (900)
- Liên kết bội có lực đẩy mạnh hơn liên kết đơn, nên làm biến dạng đôi chút góc liên kết. Ví dụ:
F2C=O và (CH3)2C=CH2 (m + n = 3). Góc liên kết F2C=O: FCF = 1080; OCF = 1260; góc liên kết
(CH3)2C=CH2: CH3CCH3 = 115,60; CCCH3 = 122,20.
- Trong các phân tử AX4E1; AX3E2 và AX2E3 với m + n = 5, các cặp electron E chiếm vị trí xích đạo.
- Trong phân tử AX4E2 với m + n = 6, các cặp electrong E chiếm vị trí trans.
Bảng 3.1. Cấu trúc của một số phân tử và ion theo thuyết Gillespie

2

Trạng thái
lai hóa
sp

3

sp2

4

sp3

5

sp3d

6

sp3d2

m+n

Công thức
VSEPR
AX2E0
AX3E0
AX2E1
AX4E0
AX3E1
AX2E2
AX5E0
AX4E1
AX3E2
AX2E3
AX6E0
AX5E1
AX4E2

Sơ đồ đa
diện
3.6ª
3.6b
3.6c
3.6d
3.6e
3.6g
3.6h
3.6i

3.6k
3.6l
3.6m
3.6n
3.6º

Cấu trúc phân tử
AXm
Thẳng
Tam giác đều
Gấp khúc
Bốn mặt
Chóp tam giác
Gấp khúc
Chóp đôi tam giác
Bốn mặt lệch
Dạng T
Thẳng
Tám mặt
Chóp vuông
Vông

Ví dụ
BeCl2; CO2
BH3; SO3
SO2; NO2
CH4; POCl3
NH3; SOBr2
OF2; H2O
PCl5; SOF4

TeCl4; IOF3
BrF3
XeF2
SF6; IF5O
BrF5; XeF4O
XeF4

II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1 (HSG QUẢNG BÌNH lớp 11 - 2018): Hãy cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm
và dạng hình học của mỗi phân tử và ion sau đây: BeH2, BF3, NF3, SiF62  , NO2 , I 3 .
Giải:
BeH2: Be lai hóa sp, phân tử có dạng thẳng.
BCl3: B lai hóa sp2, phân tử có dạng tam giác đều, phẳng.
NF3: N lai hóa sp2, phân tử có dạng hình chóp đáy tam giác đều với N nằm ở đỉnh chóp.
SiF62  : Si lai hóa sp3d2, Ion có dạng bát diện đều.
NO2 : N lai hóa sp, Ion có dạng đường thẳng.
I 3 : lai hoá của I là dsp3, trong đó 2 liên kết I−I được ưu tiên nằm dọc theo trục thẳng đứng, Ion có

dạng đường thẳng.
Câu 2 (HSG QUẢNG BÌNH lớp 11 - 2015):
1. Oleum là hỗn hợp được tạo ra khi cho SO3 tan trong H2SO4 tinh khiết. Trong hỗn hợp đó có các
axit dạng polisunfuric có công thức tổng quát H2SO4.nSO3 hay H2Sn+1O3n+4 chủ yếu chứa các axit sau:
axit sunfuric H2SO4, axit đisunfuric H2S2O7, axit trisunfuric H2S3O10 và axit tetrasunfuric H2S4O13.
Cho biết công thức cấu tạo của các axit trên.
2. Cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử sau đây: NCl3,
ClF3, BrF5, XeF4.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-18-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Giải:
1.

2.
NCl3
N

Cl

Cl

F

ClF3
Cl

BrF5
F

F
F

Cl

F

N lai hoá sp .
Chóp tam giác
3

F

Cl lai hoá sp d.
Dạng chữ T
3

XeF4

Br

F
Xe

F
F

Br lai hoá sp d .
Dạng chóp vuông
3 2

F

F

F

Cl lai hoá sp3d2.
Dạng vuông phẳng

Câu 3 (HSG QUẢNG BÌNH lớp 11 - 2017): Thực nghiệm cho biết cả ba hợp chất CHBr3, CH(CH3)3,
SiHBr3 đều có cấu tạo tứ diện với ba trị số góc liên kết tại tâm không theo thứ tự là 1100; 1110; 1120
(không kể tới H khi xét các góc này). Dựa vào mô hình sự đẩy giữa các cặp e hóa trị (VSEPR) và độ
âm điện, hãy gán trị số góc liên kết thích hợp cho mỗi chất và giải thích. Biết độ âm điện của H là
2,20; CH3 là 2,27; Csp3 là 2,47; Si là 2,24; Br là 2,50.
Giải:
- Góc liên kết được tạo thành bởi trục của đám mây electron của 2 obitan tạo thành liên kết. Sự
phân bố mật độ electron của các đám mây này phụ thuộc vào độ âm điện của nguyên tử trung tâm (C
hay Si) và phối tử (Br, CH3).
- Cả 3 hợp chất trên, nguyên tử trung tâm A đều có lai hóa sp3. Sự khác nhau về trị số của các góc
chỉ phụ thuộc vào độ âm điện tương đối giữa các nguyên tử liên kết.
- Khi so sánh 2 góc Br – C – Br ở (2) với góc Br – Si – Br ở (1), liên kết Si-Br phân cực hơn liên kết
C-Br nên góc Br – C – Br có trị số lớn hơn góc Br – Si – Br. Vậy góc ở tâm của (2) > (1).
- Khi so sánh 2 góc Br – C – Br ở (1) và H3C – C – CH3 ở (2). Các đôi electron liên kết xa tâm,
tương tác đẩy yếu (2) Độ âm điện của Csp3 lớn hơn của CH3, liên kết C – CH3 phân cực về phía C, các
đôi electron liên kết gần tâm, tương tác đẩy mạnh. Vậy góc ở tâm của (3) > (2).
- Ở hai so sánh trên ta thấy rằng trị số các góc tăng dần theo thứ tự sau: Góc ở (3) < Góc ở (1) <
Góc ở (2).
- Giá trị góc ở tâm các phân tử:
SiHBr3 (1)
CHBr3 (2)
CH(CH3)3 (3)
o
o

111
112
110o
Câu 4 (HSG QUẢNG BÌNH lớp 11 - 2016):
Chất A là hợp chất có thành phần chỉ gồm nitơ và hiđro. Chất A được sử dụng làm nhiên liệu cho tên
lửa. Ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, một thể tích hơi của A có khối lượng bằng khối lượng của
cùng một thể tích khí oxi.
a) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A và cho biết trạng thái lai hóa của nitơ trong
A.
b) Dựa vào đặc điểm cấu tạo, hãy so sánh tính bazơ của A với NH3. Giải thích.
Giải:
a) Gọi công thức của chất A là NxHy. Ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, một thể tích khí A có
khối lượng bằng khối lượng của cùng một thể tích khí oxi  MA = MO2 = 32
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-19-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

14x + y = 32  x = 2, y = 4  chất A là N2H4 (hiđrazin)
Công thức cấu tạo của N2H4:

Trong N2H4, cả hai nguyên tử N đều ở trạng thái lai hóa sp3.
b) Tính bazơ của NH3 lớn hơn N2H4 do phân tử N2H4 có thể coi là sản phẩm thế một nguyên tử H
trong NH3 bằng nhóm NH2, nguyên tử N có độ âm điện lớn, nhóm NH2 hút electron làm giảm mật độ

electron trên nguyên tử nitơ của N2H4 hơn so với của NH3  tính bazơ của N2H4 yếu hơn NH3.
Câu 5 (HSG HÀ TĨNH lớp 10 - 2019): So sánh và giải thích ngắn gọn các trường hợp sau:
a) Năng lượng liên kết của N-F và B-F trong các hợp chất NF3 và BF3.
b) Nhiệt độ sôi của NF3 và NH3.
c) Mô men lưỡng cực của NF3 và NH3.
d) Nhiệt độ nóng chảy của AlCl3 và AlF3.
Giải:
a) Năng lượng liên kết N – F < B – F vì phân tử NH3 có chứa nguyên tử N lai hóa sp3  liên kết N –
F là liên kết đơn tạo bởi sự xen phủ của obitan sp3 của N và obitan p của F; phân tử BF3 có chứa
nguyên tử B lai hóa sp2  liên kết B – F ngoài sự xen phủ của obitan sp2 của B và obitan p của F thì
có sự xen phủ của obitan p tự do của B và obitan p của F  bền hơn liên kết N – F.
b) Nhiệt độ sôi của NH3 > NF3 do giữa các phân tử NH3 có liên kết hidro còn giữa các phân tử NF3
không có liên kết hidro.
c) Mô men lưỡng cực của NH3 > NF3 do chiều véc tơ của các momen liên kết trong phân tử NH3 cùng
chiều với cặp electron tự do trên N, còn trong phân tử NF3 thì chiều của các momen liên kết ngược
chiều với cặp electron tự do trên N
d) Nhiệt độ nóng chảy của AlF3 > AlCl3 do hợp chất AlF3 là hợp chất ion, tồn tại ở dạng tinh thể rắn
còn hợp chất AlCl3 là hợp chất cộng hóa trị, lực liên kết giữa các phân tử yếu.
Câu 6 (HSG HÀ TĨNH lớp 10 - 2014): Em hãy giải thích các nội dung sau:
a) Phân tử CO2 không phân cực, trong khi phân tử SO2 lại phân cực.
b) Phân tử NO2 có thể nhị hợp tạo thành phân tử N2O4, trong khi phân tử SO2 không có khả năng
nhị hợp.
c) Tinh thể sắt có tính dẫn điện, còn tinh thể kim cương lại không dẫn điện.
d) Các phân tử HF có khả năng polime hóa thành (HF)n , trong khi phân tử HCl không có khả năng
polime hóa.
Giải:
a) CO2: O=C=O; SO2:
* Phân tử CO2 có nguyên tử trung tâm (nguyên tử cacbon) lai hóa sp nên phân tử dạng đường thẳng 2
nguyên tử O ở 2 đầu nên phân tử không phân cực.
* Trong khi phân tử SO2 có nguyên tử trung tâm (nguyên tử lưu huỳnh) lai hóa sp2 nên phân tử có

dạng góc. Mặt khác liên kết S với O là liên kết phân cực nên phân tử phân cực.
b)
* Phân tử NO2 có nguyên tử trung tâm lai hóa sp2 (nguyên tử nitơ) nên phân tử có dạng góc. Mặt khác
trên nguyên tử N trong phân tử NO2 có 1 electron độc thân trong một obitan lai hóa nên 2 phân tử NO2
dễ nhị hợp tạo thành phân tử N2O4.
* Phân tử SO2 như đã mô tả ở trên không có obitan nào tương tự để các phân tử SO2 có thể nhị hợp.
c)
* Trong tinh thể Fe có các electron tự do nên có thể dẫn điện.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-20-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Câu 15 (30/04/2017 lớp 10):
a) Xác định dạng hình học, trạng thái lai hóa của nguyên tử nguyên tố trung tâm trong các phần tử sau:
CO2 , SO24 , IF5, OF2.
b) So sánh (có giải thích) góc liên kết trong từng cặp phân tử sau:
- Góc ClSCl và ClOCl trong SCl2 và OCl2.
- Góc FBF; HNH; FNF trong BF3; NH3; NF3.
Giải:
a)
Phân tử, ion
Trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm
CO2

sp
SO24

IF5
OF2

Cấu trúc hình học
Đường thẳng
Tứ diện đều

sp3

Chóp vuông
Góc

3 2

sp d
sp3

b)
- Trong SCl2 và OCl2 góc ClSCl < ClOCl. Do oxi có độ âm điện lớn hơn hút mật độ e ở oxi tăng do đó
góc lớn.
- Trong BF3; NH3; NF3 góc FBF > HNH > FNF. BF3 lai hóa sp2 FBF = 1200; NH3 và NF3 (lai hóa sp3)
có cùng nguyên tử trung tâm, F có độ âm điện lớn hơn, mật độ e ở N giảm dẫn đến góc nhỏ hơn.
Câu 16 (30/04/2007 lớp 10 – Kiên Giang): Xét các phân tử POX3
a) Các phân tử POF3 và POCl3 có cấu trúc hình học như thế nào?
b) So sánh góc liên kết XPX giữa hai phân tử trên và giải thích?
Giải:
a) Dùng VSEPR để giải thích:

- POX3 theo VSEPR có dạng AX4E0 nên nguyên tố trung tâm P ở trạng thía lai hóa sp3.
- Phân tử có dạng hình học là hình tứ diện.
b) Góc liên kết FPF < ClPCl. Vì Cl có độ âm điện nhỏ hơn F làm cặp electron liên kết trên các liên kết
P-Cl gần hơn trên các liên kết P-F do đó tăng lực đẩy giữa các cặp electron liên kết này.
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 17 (30/04/2010 lớp 10 – Bình Phước): Xét các phân tử SOX2: SOF2, SOCl2, SOBr2. Hãy cho
biết cấu trúc hình học của các phân tử trên, đồng thời sắp xếp các góc liên kết XSX trong chúng theo
chiều giảm dần. Giải thích?
Câu 18 (30/04/2011 lớp 10 – Bình Dương): Cho các phân tử XeF4; XeOF4
- Viết công thức cấu tạo cho từng phân tử.
- Áp dụng quy tắc lực đẩy giữa các cặp electron hóa trị, dự đoán cấu trúc hình học của các phân tử đó.
Hãy cho biết kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm trong mỗi phân tử trên?
Câu 19 (30/04/2011 lớp 10 – Kiên Giang):
a) Dựa vào mô hình VSEPR hãy cho biết dạng hình học đồng thời cho biết kiểu lai hóa các AO hóa
trị của nguyên tử trung tâm của các phân tử và ion sau: NH 4 ; BeCl2; BrF5.
b) Có tồn tại phân tử NF5 và AsF5 không? Tại sao?
Câu 20 (30/04/2011 lớp 10 – Quảng Nam): Cho từng cặp tiểu phân sau:
a) SF2 và BeF2
b) BF3 và BF4
c) PH3 và PH 4

d) OF2 và OCl2

Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong tiểu phân và trong mỗi cặp hãy cho biết tiểu
phân nào có góc hóa trị lớn hơn? Giải thích?
Câu 21 (30/04/2011 lớp 11 – Đà Nẵng): Cho các phân tử sau: PH3; AsH3; POF3; BF3; SiHCl3; NF3.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-24-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

a) Nêu trạng thái lai hóa của các nguyên tử trung tâm và vẽ cấu trúc hình học của các phân tử trên?
b) So sánh góc liên kết HXH giữa hai phân tử PH3 và AsH3.
Câu 22 (30/04/2011 lớp 11 – Đồng Tháp): Hãy cho biết: Dạng lai hóa (nếu có), hình dạng phân tử
theo mô hình VSEPR của các phân tử và ion sau: SF4; HClO2; HOCl; IF7; BrF5; ICl4 .
Câu 23 (30/04/2013 lớp 10 – KonTum): Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và
dạng hình học của phân tử và ion sau: H3O ; AsCl5; XeF4; ICl4 ; O3.
Câu 24 (30/04/2013 lớp 10 – Bến Tre): Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và mô
tả dạng hình học của các phân tử và ion sau: ICl4 ; IF5 SF2; XeF4; CO32 ; SO32 ; CF3Cl; I 3 .
Câu 25 (30/04/2013 lớp 11 – Đà Nẵng): Hãy cho biết cấu trúc hình học của phân tử và ion dưới đây,
đồng thời sắp xếp các góc liên kết trong chúng theo chiều giảm dần. Giải thích?
a) NO2; NO2 ; NO2
b) NH3; NF3.
Câu 26 (30/04/2015 lớp 10 – Lê Thánh Tông Quảng Nam): Dựa vào thuyết lai hóa và VSEPR, hãy
cho biết trạng thái lai hóa và dạng hình học của các phân tử sau: CS2; NH 4 ; XeF4; XeOF4; XeO2F2.
Câu 27 (30/04/2015 lớp 10 – Chuyên Trần Đại Nghĩa TPHCM): Cho các giá trị thực nghiệm góc
liên kết của một số hợp chất cacbonyl trong bảng sau:
Phân tử
Góc liên kết

COF2
FCF = 107,70

COFCl

FCCl = 108.80

COCl2
ClCCl = 111,80

a) Giải thích xu hướng biến thiên góc liên kết trong các phân tử trên?
b) So sánh (có giải thích) độ dài liên kết CO trong các hợp chất trên?
Câu 28 (30/04/2011 lớp 10 – Đà Nẵng): Cho ba phân tử có công thức phân tử dạng AB3: BF3, NF3 và
IF3. Hãy gán số liệu góc liên kết BAB: 900; 1070; 1200 phù hợp cho ba phân tử đã cho. Giải thích?
Câu 29 (30/04/2013 lớp 11 – Bến Tre): Cho hai phân tử PF3 và PF5.
a) Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học phân tử của chúng.
b) Cho biết sự phân cực của hai phân tử trên? Giải thích?
Câu 30 (30/04/2017 lớp 10): Hãy cho biết cấu trúc hình học của các phân tử: PF3, PCl3, PH3 và hãy so
sánh các góc liên kết giữa nguyên tử P với các nguyên tử khác trong phân tử.

ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-25-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ

CHUYÊN ĐỀ 3

CHUYÊN ĐỀ 3: CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ

I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Cấu trúc tinh thể
- Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng lưới không gian ba chiều trong đó các nút mạng
là các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, ion, phân tử,...).
2. Khái niệm về ô cơ sở (tế bào cơ sở)
- Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể ta có thể
thu được toàn bộ tinh thể.
3. Một số kiểu mạng tinh thể kim loại
3.1. Mạng lập phương tâm khối

- Đỉnh và tâm khối hộp lập phương là nguyên tử hay ion dương kim loại.
- Số đơn vị cấu trúc (số hạt trong 1 ô cơ sở): 1 + 8*(1/8) = 2.
- Số phối trí: 8.
- Độ đặc khít (P): P =

Z * V1nt
2*(4/3)r 3
2*(4/3)*(a 3/4)3
=
=
= 68%
V«
a3
a3

3.2. Mạng lập phương tâm diện

- Đỉnh và tâm các mặt của khối hộp lập phương là các nguyên tử hoặc ion dương kim loại.

- Số đơn vị cấu trúc (số hạt trong 1 ô cơ sở): 6*(1/2) + 8*(1/8) = 4.
- Số phối trí: 12.
- Hốc tứ diện là 8.
- Hốc bát diện là: 1 + 12*(1/4) = 4.
- Độ đặc khít (P): P =

Z * V1nt
4*(4/3)r 3
4*(4/3)*(a 2 /4)3
=
=
= 74%
V«
a3
a3

3.3. Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục phương)
a

2a 6
b=
3

a

a
a
a
a = 2.r

¤ c¬ së

a

a 6
3
a 3
2

- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở. Mỗi ô mạng cơ sở là một khối hộp hình thoi. Các
đỉnh và tâm khối hộp hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-26-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

- Số đơn vị cấu trúc (số hạt trong 1 ô cơ sở): 2.
- Số phối trí: 12.
- Hốc tứ diện là 4.
- Hốc bát diện là: 1 + 12*(1/4) = 2.

Z * V1nt
2*(4/3)r 3
2*(4/3)*(a/2)3

=
=
= 74%
V«
a.a( 3/2).(2a 6 /2)
a3 2
4. Khối lượng riêng của kim loại (D)
3MP
n.M
hoặc D =
D=
3
4r .N A
N A .V«
- Độ đặc khít (P): P =

M: Nguyên tử khối; NA: 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%).
II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1 (HSG Quảng Bình lớp 11 – 2014): Sắt ở dạng α (Feα) kết tinh trong mạng lập phương tâm
o

khối, cạnh của tế bào sơ đẳng a  2,86 A. Hãy tính bán kính nguyên tử và khối lượng riêng của sắt.
Giải:
B
A

B

A
E

E
a

C
D

C

a

D

o
a 3 2,86 3

 1, 24 A
4
4
2.56
Số nguyên tử trong 1 tế bào: 1 + 8*(1/8) = 2  d 
 7,95 g/cm3
23
8 3
6,023.10 .(2,86.10 )

Từ hình vẽ ta có: AC = a 3 = 4r  r 

Câu 2 (HSG KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ - 2017): Mạng tinh thể lập
phương tâm diện đã được xác lập cho nguyên tử đồng (Cu). Hãy:
a) Vẽ cấu trúc mạng tế bào cơ sở và cho biết số nguyên tử Cu chứa trong tế bào sơ đẳng này.
o

o

b) Tính cạnh lập phương a ( A ) của mạng tinh thể, biết rằng nguyên tử Cu có bán kính bằng 1,28 A .
c) Xác định khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử Cu trong mạng.
d) Tính khối lượng riêng của Cu theo g/cm3.
Giải:

b) Bán kính nguyên tử Cu là: r = 1,28.10-8 cm. Từ CT: 4.r = a 2  a = 4.r/ 2 = 3,63.10-8 cm.
c) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 tâm của hai nguyên tử đồng trong mạng: 2.r = 2,56.10-8 cm.
d) Khối lượng riêng: D = (n.M)/(NA.V1ô) = 8,896 g/cm3.

ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-27-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Câu 3 (30/04/2013 - Kon Tum): Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là
19,4 g/cm3 và có mạng lưới lập phương tâm diện. Độ dài của ô mạng cơ sở là 4,070.10-10m. Khối
lượng mol nguyên tử của Au là 196,97 g/mol.

a) Tính % thể tích không gian trống trong mạng lưới tinh thể của Au.
b) Xác định trị số Avogadro.
Giải:

a) Số nguyên tử trong 1 ô cơ sở: 8*(1/8) + 6*(1/2) = 4.
- Áp dụng CT: 4.r = a 2  r = a 2 /4 = 1,435.10-8 cm
- Thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử: Vnguyên tử= 4/3..r3 = 4.4/3.3,14.(1,435.10-8 )3 = 5.10-23 cm3.
- Thể tích 1 ô đơn vị: V1ô = a3 = (4,070.10-8 )3 = 6,742.10-23 cm3.
- Phần trăm thể tích không gian trống: (V1ô - Vnguyên tử).100 / Vnguyên tử = 26%.
b) Trị số của số Avogadro: NA = (n.M)/ ( D.Vô) = 6,02.1023.
Câu 4 (HSG Quảng Bình 11 – 2015): 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, có
cạnh bằng 3,62.10-8 cm. Khối lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m3. Tính phần trăm thể tích
của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử và xác định nguyên tố X.
Giải:
* Số nguyên tử trong một ô mạng cơ sở: 8*(1/8) + 6*(1/2) = 4.
* Phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử (Độ đặc khít C):

4
4
4. .πr 3
4. .πr 3
Z*V1nt
π 2
3
C=
= 33
=
=

= 74%
3
V«
a
6
[4r/( 2)]
n.M
N.V.d
N.d.a 3
6,023.1023 .8,92.(3,62.10-8 )3
d=
M=
=
=
= 63,7 gam/mol  Cu
N.V
n
n
4
Câu 5 (HSG QUẢNG BÌNH 11 – 2016): Thực nghiệm cho biết đồng tinh thể có khối lượng riêng D
= 8,93 g/cm3; bán kính nguyên tử đồng là 1,28.10-8 cm. Đồng kết tinh theo mạng tinh thể lập phương
đơn giản hay lập phương tâm diện? Tại sao? (Cho Cu = 63,5).
Giải:
Số nguyên tử trong một ô mạng cơ sở là: n 

D.N A .a 3
(a là cạnh của ô mạng cơ sở)
M

* Nếu Cu kết tinh theo mạng lập phương đơn giản thì:

a = 2r  a3 = 8r3  n 

8,93.6,02.1023 .8(1,28.10-8 )3
 1, 4  giả thiết sai.
63,5

* Nếu Cu kết tinh theo mạng lập phương tâm diện thì:
3

8,93.6,02.1023 .43 (1,28.10-8 )3
 4 
n

 4  phù hợp với kết quả thực
a 2 = 4r a 3 = r 3 


3
 2
63,5 2

 

nghiệm mạng lập phương tâm diện. Vậy đồng tinh thể kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-28-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim

Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng
8 3

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

D*4r N A
19,36*4*3,14*(1,44.10 ) *6,02.10
=
= 73,95%
3M
3*197
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 14 (30/04/2010 - Tây Ninh): Sắt dạng α (Feα) kết tinh trong mạng lập phương tâm khối, nguyên
3

 P=

23

o

tử có bán kính r  1, 24 A. Hãy tính
a) Cạnh a của tế bào cơ sở (ô mạng cơ sở).
b) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử Fe.
c) Khối lượng riêng của sắt theo g/cm3 (tỉ khối của Fe).
Câu 15 (30/04/2010 - Bình Phước): Mạng lưới tinh thể KBr có dạng lập phương tâm mặt với thông
o

số mạng a  6,56 A. Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể KBr.

Câu 16 (30/04/2010 - Đề chính thức): Tinh thể KCl có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện.
o

Biết rằng ở 180C, độ dài cạnh ô mạng cơ sở là 6,29082 A; khối lượng mol nguyên tử K và Cl lần lượt
là 39,098 (g/mol) và 35,453 (g/mol); số avogadro N = 6,022.1023. Tính khối lượng riêng của KCl.
Câu 17 (30/04/2011 - Quảng Nam): Cu có mạng tinh thể lập phương tâm mặt. Khối lượng riêng của
Cu là 8,96g/cm3.
a) Tính bán kính của nguyên tử Cu, biết rằng MCu = 63,5 g/mol, NA = 6,022.1023.
b) Xác định độ đặc khít của mạng tinh thể.
Câu 18 (30/04/2011 - Đồng Nai): Kim loại vàng kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện với chiều dài
o

cạnh của ô mạng cơ sở a  4, 070 A.
a) Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử vàng.
b) Xung quanh nguyên tử vàng có bao nhiêu nguyên tử vàng khác kế cận có cùng khoảng cách ngắn
nhất trên đây?
Câu 19 (30/04/2011 - Đồng Nai): Một viên bi sắt có khối lượng 1,9817 gam, ở 13900C sắt ở dạng thù
hình δ-Fe kết tinh theo mạng lập phương tâm khối, đường chéo trong mặt phẳng đáy trong tế bào là d
o

= 4,14365 A , mạng tinh thể giả định là không khuyết.
a) Tính khối lượng riêng của δ-Fe.
b) Tính bán kính của viên bi sắt.
c) Hạ nhiệt độ viên bi sắt xuống 250C, sắt chuyển sang dạng thù hình α-Fe, mạng tinh thể không
o

đổi, lúc đó cạnh hình lập phương a = 2,86 A . Hỏi sau khi đã co lại viên bi sắt có bán kính là bao
nhiêu? Cho: Fe = 55,847 đvC; số Avogadro = 6,023.1023.
Câu 20 (30/04/2011 - Cà Mau): Tính bán kính gần đúng của nguyên tử sắt ở 200C, biết rằng ở nhiệt
độ này khối lượng riêng của sắt là 7,87 g/cm3; các nguyên tử sắt là những hình cầu chiếm 75% thể tích,

còn lại là khe rỗng, cho khối lượng nguyên tử sắt là 55,85.
Câu 21 (30/04/2015 – Gia Định TPHCM): Vàng kết tinh dưới dạng lập phương tâm mặt có khối
lượng riêng bằng 19,4 g/cm3.
a) Tính số nguyên tử Au có trong một ô mạng cơ sở.
b) Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa hạt nhân của 2 nguyên tử Au.
c) Tính % khe rỗng trong tinh thể Au? Biết Au = 196,97; N = 6,022.1023.
Câu 22 (30/04/2013 - Vũng Tàu): Cho kim loại A tồn tại ở cả hai dạng lập phương tâm khối và lập
phương tâm diện. Khi tồn tại dạng lập phương tâm khối thì khối lượng riêng của A là a g/cm3. Khối
lượng riêng của A ở dạng lập phương tâm diện là b g/cm3. Lập biểu thức tính b theo a. Cho rằng bán
kính của A là như nhau trong cả hai loại tinh thể.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-32-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

CHUYÊN ĐỀ 4

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH
HÓA HỌC

CHUYÊN ĐỀ 4: HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Nhiệt tạo thành của các chất (sinh nhiệt) H(sn) (H(tt))

Nhiệt tạo thành của 1 hợp chất hóa học là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ
những đơn chất ở trạng thái chuẩn.
Trạng thái chuẩn của 1 chất là trạng thái bền nhất của chất đó ở áp suất 1 atm và 25 0C (hay
298,15K)
THÍ DỤ: Phản ứng: N2 + 3H2  2NH3
H = - 92,22 KJ
Nhiệt tạo thành của NH3 = Hpø /2 =  92,22/2 = - 46,11 kJ/mol
LƯU Ý: Nhiệt tạo thành của các đơn chất ở điều kiện chuẩn được qui ước bằng 0.
Khi phản ứng xảy ra mà tất cả các chất (đơn chất và hợp chất tạo thành) đều ở điều kiện chuẩn thì ta có
nhiệt tạo thành chuẩn. Ký hiệu  0tt
2. Nhiệt phân hủy
Nhiệt phân hủy của 1 hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân hủy 1 mol chất đó tạo thành
các đơn chất.
THÍ DỤ: H2O(l)  H2(k) + ½ O2(k)  0298 = + 285,84 KJ
Nhiệt phân hủy H2O ở đkc = + 285,84 KJ/mol
LƯU Ý: “Nhiệt tạo thành và nhiệt phân hủy của một hợp chất bằng nhau về trị số nhưng ngược
nhau về dấu”.
3. Nhiệt đốt cháy (thiêu nhiệt) H(tn), (H(đc))
Nhiệt đốt cháy của 1 chất là nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất trong oxi.
THÍ DỤ: C(graphit) + O2(k)  CO2(k) H = - 393 KJ/mol
Nhiệt đốt cháy của C = - 393 KJ/mol
LƯU Ý: Nhiệt đốt cháy của O2, H2O bằng không.
4. Nhiệt phân li (nhiệt nguyên tử hóa)
Nhiệt phân li của một chất là năng lượng cần thiết để phân hủy 1 mol phân tử của chất đó (ở thể
khí) thành các nguyên tử ở thể khí.
THÍ DỤ: H2(k)  2H(k)
H = 104,2 kcal/mol
O2(k)  2O(k)
H = 117 kcal/mol
CH4(k)  C(k) + 4H(k) H = 398 kcal/mol

5. Năng lượng của liên kết hóa học
Năng lượng của một liên kết hóa học là năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết đó tạo thành các
nguyên tử ở thể khí.
6. Xác định nhiệt của các phản ứng hóa học
Định luật Hess. Đây là một định luật cơ bản của nhiệt hóa học do viện sĩ Nga H.I. Hess (1802 –
1850) tìm ra lần đầu tiên, có nội dung như sau:
“Trong trường hợp áp suất không đổi hoặc thể tích không đổi, hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa
học chỉ phụ thuộc vào dạng và trạng thái của các chất đầu và các sản phẩm cuối, không phụ thuộc vào
cách tiến hành phản ứng”
Có thể minh họa ý nghĩa định luật Hess trong thí dụ sau: Việc oxi hóa than bằng oxi tạo thành
khí CO2 có thể tiến hành theo 2 cách:
Cách 1: đốt cháy trực tiếp than thành CO2
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-34-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

PT: C(graphit) + O2(k)  CO2(k)
H (hiệu ứng nhiệt của phản ứng)
Cách 2: tiến hành qua 2 giai đoạn:
C(graphit) + ½ O2(k)  CO(k) H1
CO(k) + ½ O2(k)  CO2(k) H2
Có thể biểu diển hai cách tiến hành trên bằng sơ đồ sau:

Nếu các quá trình trên thỏa mãn điều kiện: Nhiệt độ và áp suất ban đầu bằng nhiệt độ và áp suất
cuối ta có: H = H1 + H2
7. Vài hệ quả của định luật Hess
7.1. Hệ quả 1
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm trừ tổng nhiệt tạo thành
các tác chất (có kể các hệ số hợp thức của phương trình phản ứng)

0298   tt0 (sp)   tt0 (tg )
THÍ DỤ 1: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
CaCO3(r)  CaO(r) + CO2(k)  0298 = ? Biết  tt0 - 1206,9 - 635,6 - 393,5 (KJ)
Ta có: 

0
298

Giải:
= (- 635,6) + (- 393,5) – (-1206,9) = + 177,8 KJ

7.2. Hệ quả 2
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằn tổng nhiệt đốt cháy của các tác chất trừ tổng nhiệt đốt cháy của
các sản phẩm (có kể các hệ số hợp thức của phương trình phản ứng).

0298   0dc (tg )   0dc (sp)
THÍ DỤ 2: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
CH3COOH(l)
+
C2H5OH(l) 
Biết H(đc)0

- 871,69

CH3COOC2H5(l) + H2O(l)  0298 = ?

- 1366,91
Giải:

- 2284,05 0

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
 0298    0dc (tc )    tt0 (sf )   0298 = (-871,69) + (-1366,91) – (-2284,05) = 45,45 KJ
7.3. Hệ quả 3
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng năng lượng liên kết có trong các chất tham gia trừ tổng
năng lượng liên kết có trong các chất sản phẩm.

0298   Elk0 (tg )   Elk0 (sp)
THÍ DỤ 3: Xác định năng lượng trung bình của các liên kết O – H trong phân tử nước, biết rằng
năng lượng liên kết H – H và O = O tương ứng bằng 435,9 KJ và 498,7 KJ, khi đốt cháy đẳng áp 2 mol
H2 tỏa ra 483,68 KJ.
Giải:
PT: 2H2(k) + O2(k)  2H2O(k) H = - 483,68 KJ
Dựa vào hệ quả thứ 3 của định luật Hess ta có:
0298   Elk0 (tg )   Elk0 (sp)  - 483,68 = 2(435,9) + (498,7) - 2  0H 2O

  0H 2O = + 927,09 KJ   lk0 (O – H) =  927,09 = + 463,545 KJ
2

ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-35-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

II. BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1 (HSG QUẢNG BÌNH 11 – 2013):
Cho phản ứng: C2H6 (k) + 3,5O2 (k)  2CO2 (k) + 3H2O (l)
Dựa vào 2 bảng số liệu sau:

(1)

Chất

C2H6 (k)

O2 (k)

CO2 (k)

H2O (l)

ΔHs0 (kJ.mol-1)

- 84,7

0

- 394

- 285,8

Liên kết
Elk (kJ.mol-1)

C-H
C-C
O=O
C=O
413,82
326,04
493,24
702,24
-1
Nhiệt hóa hơi của nước là 44 kJ.mol

H-O
459,80

Hãy tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng (1) theo 2 cách.
Giải:
0
0
0
0
+ 3 ΔHs(H
– ΔHs(C
– 3,5 ΔHs(O

ΔH0p­ = 2 ΔHs(CO
2 ,k)
2O,l)
2H6 ,k)
2 ,k)

ΔH0p­ = 2(–394) + 3(–285,8) – (–84,7) – 3,5.0 = –1560,7 (kJ)
Mặt khác: ΔH0p­ = 6EC-H + EC-C + 3,5EO=O – 4EC=O – 6 EO-H – 3 ΔH hh

ΔH0p­ = 6(413,82) + 326,04 + 3,5(493,24) – 4(702,24) – 6(459,8) – 3(44) = –1164,46 (kJ)
Câu 2 (HSG QUẢNG BÌNH 12 – 2020): Cho: Xiclopropan  Propen có H1 = - 32,9 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy than chì: H2 = -394,1 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy hiđro: H3 = -286,3 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy xiclopropan: H4 = - 2094,4 kJ/mol.
Hãy tính: nhiệt đốt cháy propen, nhiệt tạo thành xiclopropan và nhiệt tạo thành propen?
Giải:

Dựa vào sơ đồ, ta thấy:
- Nhiệt đốt cháy propen: H5 = H4 - H1 = -2094,4 - (- 32,9) = -2061,5 (kJ/mol)
- Nhiệt tạo thành xiclopropan:
H6 = 3H2 + 3H3 - H4 = 3.(-394,1) + 3.(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 (kJ/mol)
- Nhiệt tạo thành propen: H7 = H6 + H1 = 53,2 + (-32,9) = 20,3 (kJ/mol)
Câu 3 (HSG QUẢNG BÌNH 12 - 2013): Sinh nhiệt của một chất ở điều kiện chuẩn (kí hiệu là ΔH0sn )
là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào khi hình thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn.
Cho: C(than chì)  C(k) ΔH0thăng hoa = 717 kJ/mol; EH-H = 432 kJ/mol; EC-C = 347 kJ/mol; EC-H = 411
kJ/mol; ΔH0sn (H2O (l)) = - 285,8 kJ/mol; ΔH0sn (CO2 (k)) = - 393,5 kJ/mol .
a) Tính ΔH0sn của ankan tổng quát CnH2n+2 (k) theo n.
b) Cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn các ankan chứa n nguyên tử cacbon:
CnH2n+2 (k) + (3n + 1)/2 O2(k)  nCO2(k) + (n + 1) H2O(l) ΔH0.
Tính ΔH0 theo n.

Giải:
a) Sơ đồ tạo thành CnH2n+2 từ C(than chì) và H2(k):
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-36-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Dựa vào sơ đồ trên, ta có:
ΔHsn (CnH2n+2) = (n + 1).EH – H + n.ΔHthăng hoa (C) – (n - 1)EC-C – 2(n + 1)EC-H
= 432(n + 1) + 717.n – (n - 1).347 – 2(n + 1).411 = - 43 - 20.n (KJ/mol).
b) Sơ đồ:

Dựa vào sơ đồ trên ta có:
ΔHn = n.ΔHsn(CO2) + (n + 1).ΔHsn (H2O(l)) - ΔHsn (CnH2n+2)
= - 393,5.n - 285,8(n + 1) + 43 + 20.n = - 242,8 – 659,3.n
Câu 4 (Trại hè Hùng Vương – 2019): Nhiệt của phản ứng: C3H8(k) + 5O2(k)  3CO2(k) + 4H2O(l) ở
298 K, 1 atm bằng – 2219 kJ.mol-1.
a) Tính nhiệt hình thành của C3H8(k) ở 298 K, 1 atm.
b) Tính nhiệt đẳng tích của phản ứng ở 298 K.
c) Tính nhiệt của phản ứng ở 340 K, 1 atm.
Cho biết:
Nhiệt hình thành ở 298 K, 1 atm:
Nhiệt dung đẳng áp:
Chất

o
-1
C P (J.K-1.mol-1 )
Δf H 298 (kJ.mol )

0
- 393,5
- 285,8

C3H8(k)
O2(k)
CO2(k)
H2O(l)

73,5
29,4
37,1
75,3
Giải:

a) Ta có:

Ho298  3.  f Ho298 

  f Ho298 

C3H8( k )

  f Ho298 

C3H8( k )

CO2( k )

 4.  f Ho298 

 3.  f Ho298 

CO2( k )

H2 O( l)

  f Ho298 

 4.  f Ho298 

C3H8( k )

H2 O( l)

 Ho298

 3.(393,5)  4.(285,8)  (2219)  104,7 kJ / mol

b) Uo298  Ho298  n.298.R  2219  (3).298.8.314.103  2211,567 kJ / mol
c) Ở 340 K, 1atm ta có:
CP  3(CP )CO2 (k)  4(CP )H2 O(l)  (CP )C3H8 (k)  5(CP )O2 (k)

 3.37,1  4.75,3  73,5  5.29, 4  192 J / K.mol
o

H340
 Ho298  CP (340  298)  2219  192.103.42  2210,936 kJ / mol

Câu 5 (HSG ĐÀ NẴNG – 2007): Một giai đoạn quan trọng trong quá trình tổng hợp axit nitric là oxi
hóa NH3 trong không khí, có mặt Pt xúc tác.
a) Xác định nhiệt phản ứng của phản ứng này, biết nhiệt hình thành các chất NH3 (k), NO (k) và
H2O (k) lần lượt bằng – 46 kJ/mol; + 90 kJ/mol và - 242 kJ/mol.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-37-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

 C2 H 6  C2 H 4  H 2
H1  H a  136,951 KJ / mol

2CO2  3H 2O(l)  C2 H 6  7/2O2 H 2  H b  1559,837 KJ / mol

H3  2H C  787, 028 KJ / mol
 2C  2O2  2CO2
 3H 2  3/2O2  3H 2O(l)
H 4  3H d  857,514 KJ / mol

2C + 2H2 →C2H4 ΔHht = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 = +52,246 KJ/mol
C2 H 4  2C  2H 2

H5  H ht  52, 246 KJ / mol

 
2C  2O2  2CO2 H3  787, 028 KJ / mol
 2H  O  2H O
H 6  2H d  571, 676KJ / mol
2
2 (l)
 2
C2H4 + 3O2  2CO2 + 2 H2O(l) ∆Hđc = ΔH5 + ΔH3 + ΔH6 = -1410,95 KJ/mol
Câu 16 (30/04/2017 – Thái Phiên): Phản ứng: N2 + 3H2  2NH3, ∆H = -92,4 kJ.
Năng lượng phá vỡ liên kết H2 (k) và N2(k) lần lượt bằng 436 kJ/mol và 945 kJ/mol. Tính năng lượng
liên kết trung bình N-H trong phân tử NH3.
Giải:
Năng lượng liên kết ENN = -945kJ/mol; EHH = -436 kJ/mol
N2 + 3H2  2NH3, ∆H = -92,4 kJ
Ta có ∆H = 6 E N H – ( E N N + 3 E H H )  -92,4 = 6 E N H – (-945 + 3.(-436))  E N H = -390,9 kJ/mol.
Câu 17 (30/04/2017 – Cao Bá Quát): Tính nhiệt tạo thành của tinh thể Ca3(PO4)2, biết:
- 12 gam Ca cháy tảo ra 45,57 Kcal
- 6,2 gam P cháy tỏa ra 37,00 Kcal
- 168,0 gam CaO tác dụng với 142,0 gam P2O5 tỏa ra 160,50 Kcal
Hiệu ứng nhiệt đo trong điều kiện đẳng áp.
Giải:
nCa = 0,3 mol có ∆H = - 45,57 Kcal; nP = 0,2 mol có ∆H = - 37,00 Kcal; nCaO = 3 mol và nP2O5 = 1 mol
Ca + ½ O2  CaO

∆H1 = - 45,57/0,3 = -151,9 Kcal

2P + 5/2O2  P2O5

∆H2 = - 37,00.2/0,2 = -37,0 Kcal

3CaO + P2O5  Ca3(PO4)2 ∆H3 = -160,5 Kcal
3Ca + 2P + 4O2  Ca3(PO4)2

∆Hht

Ta có: ∆Hht = 3.∆H1 + ∆H2 + ∆H3 = - 986,2(KCal)
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 18: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hình thành C2H6 từ cacbon than chì và hidro khí ở p = 1atm
và t = 250C. Biết rằng thiêu nhiệt của C2H6, của Ctc và của H2(k) theeo thứ tự bằng: -1563,979 kJ/mol;
-393,296 kJ/mol và -285,767 kJ/mol.
Câu 19: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hình thành tinh thể Al2(SO4)3 từ tinh thể Al2O3 và từ khí
SO3 ở p = 1atm và t = 250C. Biết rằng sinh nhiệt tiêu chuẩn của Al2O3, của SO3 và của Al2(SO4)3 theo
thứ tự bằng: -1669,792 kJ/mol; -395,179 kJ/mol; -3434,98 kJ/mol.
Câu 20: Entanpi tiêu chuẩn trong quá trình hidro hóa propen thành propan là:
CH2=CH-CH3 + H2  CH3-CH2-CH3; ∆Ha = -124 kJ/mol
Entanpi tiêu chuẩn của quá trình oxh propan là:
CH3-CH2-CH3 + 5O2  3CO2 + 4H2O; ∆Hb = -2222 kJ/mol
Entanpi tiêu chuẩn của phản ứng tạo thành nước là:
H2 + 1/2O2  H2O
∆Hc = -286 kJ/mol
Tính entanpi tiêu chuẩn của phẩn ứng đốt cháy propen.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-42-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim

Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Câu 21: Xác định hiệu ứng hiệt của phản ứng sau:
C2H4 (k) + H2O (k)  C2H5OH (k)
Biết rằng hiệu ứng nhiệt hình thành của etilen, hơi nước và hơi ancol etylic lần lượt bằng: 52,28
kJ/mol; -211,83 kJ/mol và -236,44 kJ/mol.
Câu 22 (30/04/2010 - Đăk Nông): Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau ở 250C:
C2H4(k) + H2(k)  C2H6(k)
Biết rằng cũng ở nhiệt độ ấy ta có:
C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O;
∆H1 = -1411,025 kJ/mol
H2 + 1/2O2  H2O;
∆H2 = -285,838 kJ/mol
C2H6 +7/2O2  2CO2 + 3H2O;
∆H3 = -1559,879 kJ/mol
Các khí cho ở trên được chấp nhận là khí lí tưởng.
Câu 23: Cho các dử kiện dưới đây:
a) C2H4 + H2  C2H6 ;
∆Ha = -136,951 kJ/mol
b) C2H6 +7/2O2  2CO2 + 3H2O(l);
∆Hb = -1559,837 kJ/mol
c) C + O2  CO2
∆Hc = -393,514 kJ/mol
d) H2 + 1/2O2  H2O(l);
∆H2 = -285,838 kJ/mol
Hãy xác định nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy của etilen.
Câu 24: Biết entanpi tạo thành chuẩn của các chất:
Chất

CH4(k)

C2H6(k)

C(k)

H(k)

H0f (kJ/mol)

-74,60

-84,67

716,68

218,0

a) Tính năng lượng C-H và C-C.
b) Biểu diễn sự phụ thuộc entanpi tạo thành chuẩn của ankan vào n.
Câu 25 (30/04 lần V-An Giang): Cho
E(H H) = -104 kcal.mol 1
H0C2 H4 (k) (sn) = 12,5 kcal.mol1 ;

H0C2 H6 (k) (sn) = -20,24 kcal.mol1 ;

E(C C) = 147 kcal.mol 1

H0C2 H4 (k) (®c) = -337,35 kcal.mol1 ;

E(C C) = 83 kcal.mol 1

H0C2 H6 (k) (®c) = -372,8 kcal.mol1 ;

E(C H) = 99 kcal.mol 1

H0H2 (k) (®c) = -68,3 kcal.mol1
Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng: C 2 H4 (k) + H2 (k)  C 2 H6 (k) bằng các cách khác nhau.
Câu 26 (30/04/2010 - Đồng Nai): Quá trình đồng phân hóa xiclo propan thành propen:
®ång ph©n hãa
C3H6 (xiclo propan) 
 C 3H6 (propen); H1 = -32,9 kJ/mol . Hãy bổ sung các số liệu vào
bẳng sau (tất cả các số liệu đều áp dụng cho 250C và 1 atm).
Chất
Than chì
H2
Xiclo propan
Propen

∆H đối với quá trình đốt cháy hoàn toàn
(kJ/mol)
-394,1
-286,3
-2094,4
?

Entanpi hình thành chuẩn
(kJ/mol)
?

?
?
?

Câu 27 (30/04/2011 - Bình Dương): Tính nhiệt tạo thành chuẩn (ở 250C) của phản ứng:
CO(NH2 )2(r) + H2O(l)  CO2(k) + 2NH3(k) ; biết ở cùng điều kiện có:
CO(k) + H2 O(h)  CO2(k) + H2(k) ;

∆H1 = -41,13 kJ/mol

CO(k) + Cl2(k)  COCl2(k) ;

∆H2 = -112,5 kJ/mol

ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-43-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC
QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

CHUYÊN ĐỀ 5

CHUYÊN ĐỀ 5: PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Pin điện hóa
Xét ví dụ pin điện hóa kẽm – đồng (hình 5.1)

Hình 5.1. Sơ đồ pin điện hóa Zn – Cu
Anot: Zn  Zn2 + 2e (xảy ra quá trình oxi hóa Zn)
Catot: Cu2 + 2e  Cu (xảy ra quá trình khử Cu2+)
Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động: Zn + Cu2  Zn2 + Cu
Các electron chuyển từ điện cực Zn sang điện cực Cu nhờ dây dẫn điện tạo nên dòng điện.
Một pin điện hóa được kí hiệu như sau:
Vật liệu điện cực 1 | dd điện cực 1 || dd điện cực 2 | Vật liệu điện cực 2
Ví dụ, pin Zn – Cu được kí hiệu như sau:
Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu
2. Một số điện cực thường gặp
a. Điện cực kim loại
Điện cực kim loại gồm một kim loại nhúng trong dung dịch muối của nó. Điện cực kim loại và
điện cực hiđro là điện cực loại 1.
b. Điện cực chuẩn hiđro
Điện cực chuẩn hiđro gồm một thanh platin, phủ muối platin, nhúng trong dung dịch axit có pH
= 0, có khí hiđro ở áp suất 1,0 atm lội qua.

Hình 5.2. Điện cực chuẩn hiđro
Vậy, điện cực này làm việc với cặp oxi hóa – khử 2H+/H2. Thế điện cực chuẩn hiđro được quy
ước bằng 0V ở mọi nhiệt độ.


 H2(k) ; E0  = 0V
2Haq

+ 2e 

2H /H2

c. Điện cực calomen
Điện cực calomen là điện cực làm việc với cặp oxi hóa – khử: Hg2Cl2/Hg:


 2Hg( l ) + 2Cl  ; E 0 = +0,268V
Hg2 Cl2(tt) + 2e 

Điện cực calomen là điện cực loại 2.
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-46-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim


Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Page: Thầy Nguyễn Phú Hoạt

Hai điện cực loại 2 khác cũng hay được dùng là điện cực bạc clorua và điện cực thủy ngân (I)
sunfat:

 Ag(tt ) + Cl  ;
AgCl(tt ) + 1e 


E 0 = +0,222V


 2Hg( l ) + SO24 ; E 0 = +0,615V
Hg2SO4(tt ) + 2e 


Hình 5.3. Điện cực calomen và điện cực bạc clorua
d. Điện cực gồm kim loại trơ nhúng trong dung dịch chứa một cặp oxi hóa – khử
Kim loại trơ thường dùng cho loại điện cực này là platin. Ví dụ, kim loại platin nhúng trong
dung dịch chứa cặp oxi hóa – khử Fe3+/Fe2+. Các điện cực kiểu này là điện cực loại 3.
3. Thế điện cực chuẩn
Để có thể so sánh được thế điện cực của các loại điện cực khác nhau, ngoài việc quy định điều
kiện chuẩn của các loại điện cực, còn phải quy định chiều của phản ứng điện cực và nhiệt độ.
Người ta quy ước chiều của các phản ứng điện cực là chiều của quá trình khử:

OXH + ne






K


 OXH + ne thì dấu của thế điện
Điều này có nghĩa là nếu viết quá trình ngược lại: K 

cực phải thay đổi (giá trị tuyệt đối bằng nhau).

4. Sức điện động của pin
Sức điện động của pin (Epin) là giá trị (trị số tuyệt đối) của hiệu số điện thế lớn nhất giữa hai điện
cực của pin: E pin = E(  ) - E( ) ; E(+) là thế khử điện của cực dương; E(-) là thế khử của điện cực âm.
Nếu pin được cấu tạo bởi hai điện cực chuẩn thì: E0pin = E0(  ) - E(0) .
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến thế khử. Công thức Nernst

aOXH + ne
Công thức Nernst có dạng: E OXH /K = E0OXH /K +






bK

RT [OXH]a
ln
nF
[K]b

Ở 250C, công thức Nernst có dạng: E OXH /K = E0OXH /K +

0,059 [OXH]a
lg
n
[K]b

Một số ví dụ ở 250C:

Cu2 + 2e  Cu; E Cu2 /Cu = E0Cu2 /Cu + (0,059/2)lg[Cu2 ] ; Cu ở thể rắn, được coi là hằng số.

2H  + 2e  H 2 ; E 2H /H = E 02H /H +
2

2

0,059 [H  ]2
lg
. Đối với chất khí, dùng áp suất (atm)
2
p H2

thay cho nồng độ mol.L-1.
0,059 [MnO4 ].[H  ]8
2
0


MnO4 + 5e + 8H  
Mn
+
4H
O
;
E
=
E
+
lg


2


2


2 (l)
MnO4 /Mn
MnO4 /Mn
5
[Mn 2 ]
6. Chiều phản ứng oxi hóa – khử trong dung dịch
G = -nFE
n: số electron trao đổi giữa các chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng;
F = 96500 C.mol-1
ThS. Nguyễn Phú Hoạt (0947195182)

-47-

Tài liệu ôn thi HSG Hóa đại cương và Phi kim