Giáo án Bài tập phân rã phóng xạ – phản ứng hạt nhân37482

Thộp là hợp kim của sắt và cacbon, trong đú một số khoảng trống giữa nguyờn tử sắt cỏc hốc trong mạng tinh thể bị chiếm bởi cỏc nguyờn tử nhỏ là cacbon.. Ước tớnh hàm lượng nguyờn tử cac

Trang 1

Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi khối 10



Phaàn 1: CAÁU TAẽO NGUYEÂN TệÛ

BAỉI TAÄP PHAÂN RAế PHOÙNG XAẽ – PHAÛN ệÙNG HAẽT NHAÂN Caõu 1: Chaỏt phoựng xaù 210Po coự chu kỡ baựn raừ T = 138 ngaứy Tớnh khối lửụùng Po coự ủoọ phoựng xaù laứ 1 Ci

(ẹS: 0,222 mg)

Caõu 2: Tớnh tuoồi cuỷa moọt pho tửụùng coồ baống goó bieỏt raống ủoọ phoựng xaù cuỷa noự baống 0,77 laàn ủoọ phoựng  xaù cuỷa moọt khuực goó coự cuứng khoỏi lửụùng vửứa mụựi chaởt Bieỏt TC 14 5600 naờm (ẹS: 2100 naờm)

Caõu 3: Xeựt phaỷn ửựng haùt nhaõn xaỷy ra khi baộn phaự nhoõm baống caực haùt :  27 30 Cho bieỏt:

13Al   15P n

mAl = 26,974u ; mP = 29,970u ; m = 4,0015u ; m n = 1,0087u ; mp = 1,0073u Haừy tớnh naờng lửụùng toỏi

thieồu cuỷa haùt caàn thieỏt ủeồ phaỷn ửựng xaỷy ra (ẹS: 3MeV) 

Caõu 4: Moọt chaỏt phoựng xaù coự chu kỡ baựn raừ T = 10s Luực ủaàu coự ủoọ phoựng xaù Ho = 2.107 Bq Tớnh haống soỏ phaõn raừ phoựng xaù, soỏ nguyeõn tửỷ ban ủaàu, soỏ nguyeõn tửỷ coứn laùi vaứ ủoọ phoựng xaù cuỷa chaỏt phoựng xaù ủoự sau

30s (ẹS: k = 0,0693s-1, No = 2,9.108 nguyeõn tửỷ, N = No/8 nguyeõn tửỷ, H = Ho/8 Bq)

Caõu 5: Naờng lửụùng lieõn keỏt rieõng laứ naờng lửụùng tớnh cho moọt nucleõon

a Haừy tớnh naờng lửụùng lieõn keỏt rieõng cuỷa haùt Cho bieỏt caực khoỏi lửụùng haùt nhaõn sau: m

= 4,0015u ; mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u



b Tớnh naờng lửụùng toỷa ra khi taùo thaứnh 1 gam Heli Laỏy NA = 6,022.1023 mol-1, He = 4,003 u

(ẹS: a 7,1MeV ; b 6,8.1010 J)

Caõu 6: Moọt maóu Poloni nguyeõn chaỏt coự khoỏi lửụùng 2 (g), caực haùt nhaõn Poloni 210  phoựng xaù phaựt ra

84Po haùt vaứ chuyeồn thaứnh moọt haùt  A beàn

ZX

a Vieỏt phửụng trỡnh phaỷn ửựng vaứ goùi teõn A

ZX

b Xaực ủũnh chu kỡ baựn raừ cuỷa Poloni phoựng xaù, bieỏt trong 365 ngaứy noự taùo ra theồ tớch V = 179 cm3 khớ

He (ủktc)

c Tỡm tuoồi cuỷa maóu chaỏt treõn bieỏt raống taùi thụứi ủieồm khaỷo saựt tổ soỏ giửừa khoỏi lửụùng A vaứ khoỏi lửụùng

ZX

chaỏt ủoự laứ 2:1 (ẹS: a 82Pb207 Chỡ b 138 ngaứy )

- - -

BAỉI TAÄP HOÙA LệễẽNG TệÛ – MOMEN LệễếNG CệẽC – NAấNG LệễẽNG LIEÂN KEÁT

Cõu 1: Thực nghịờm xỏc định được momen lưỡng cực của phõn tử H2O là 1,85D, gúc liờn kết HOH฀ là 104,5o, độ dài liờn kết O–H là 0,0957 nm Tớnh độ ion của liờn kết O–H trong phõn tử oxy (bỏ qua momen tạo ra do cỏc cặp electron húa trị khụng tham gia liờn kết của oxy) 1D = 3,33.10-30 C.m Điện tớch của electron là -1,6.10-19C ; 1nm = 10-9m

Hửụựng daón giaỷi:

Giả thiết độ ion của liờn kết O – H là 100%

ta cú: =0,0957.10 1,6.10-9 -30 -19=4,600D => độ ion của liờn kết O – H là 32,8%

3,33.10



Cõu 2: Ánh sỏng nhỡn thấy cú phõn hủy được Br2(k) thành cỏc nguyờn tử khụng Biết rằng năng lượng phỏ vỡ liờn kết giữa hai nguyờn tử là 190kJ.mol-1 Tại sao hơi Br2 cú màu? Biết h = 6,63.10-34 J.s ; c = 3.108 m.s-1 ;

NA = 6,022.1023 mol-1

Hướng dẫn giải

-7 A

c

E = h N  = 6,3.10 m



Do  nằm trong vựng cỏc tia sỏng nhỡn thấy nờn phõn hủy được và cú màu

Trang 2

Cõu 3: Biết n 22 (n: số lượng tử chớnh, Z: số đơn vị điện tớch hạt nhõn)

Z

E = -13,6 (eV)

n



a Tớnh năng lượng 1e trong trường lực một hạt nhõn của mỗi hệ N6+, C5+, O7+

b Qui luật liờn hệ giữa En với Z tớnh được ở trờn phản ỏnh mối liờn hệ nào giữa hạt nhõn với electron trong cỏc hệ đú ?

a Theo đầu bài, n phải bằng 1 nờn ta tớnh E1 Do đú cụng thức là E1 = −13,6 Z2 (ev) (2’)

Thứ tự theo trị số Z: Z = 6 → C5+ : (E1) C5+ = −13,6 x 62 = −489,6 eV

Z = 7 → N6+ : (E1) N6+ = −13,6 x 72 = −666,4 eV

Z = 8 → O7+ : (E1) O7+ = −13,6 x 82 = −870,4 eV

b Quy luật liờn hệ E1với Z : Z càng tăng E1 càng õm (càng thấp) Qui luật này phản ỏnh tỏc dụng lực hỳt hạt nhõn tới e được xột: Z càng lớn lực hỳt càng mạnh → năng lượng càng thấp → hệ càng bền, bền nhất là O7+.

Cõu 4: Việc giải phương trỡnh Schrodinger cho hệ nguyờn tử 1electron phự hợp tốt với lý thuyết cổ điển của Bohr về sự lượng tử húa năng lượng n 22 Để cho tiện sử dụng thỡ cỏc giỏ trị số của cỏc

Z

E = -13,6 (eV)

n



hằng số xuất hiện trong cụng thức trờn được chuyển hết về đơn vị eV Điều thỳ vị là khi ta sử dụng cụng thức

trờn cho phõn tử heli trung hũa Trong nguyờn tử heli lực hạt nhõn tỏc dụng lờn electron bị giảm bớt do

electron khỏc chắn mất Điều này cú nghĩa là điện tớch của hạt nhõn tỏc dụng lờn electron khụng phải là Z = 2 nữa mà sẽ nhỏ hơn gọi là điện tớch hiệu dụng (Zeff) Năng lượng ion húa của nguyờn tử heli ở trạng thỏi cơ

bản là 24,46eV Tớnh Zeff

Mỗi electron ở lớp n = 1 của nguyờn tử heli cú năng lượng –Z2

eff = 13,6eV Mức năng lượng thấp nhất của heli –Z2

eff = 27,2eV

Ở trạng thỏi cơ bản ion He+ cú năng lượng = -4.13,6 = -54,4eV

Năng lượng ion hoỏ = (-54,4 + Z2

eff 27,2) = 24,46 => Zeff = 1,70

Cõu 5: Bằng phương phỏp quang phổ vi súng người ta xỏc định phõn tử SO2ở trạng thỏi hơi cú: SO2 1, 6D

฀

o

S O

d  1, 432 A ; OSO 109 5

a Tớnh điện tớch hiệu dụng của nguyờn tử O và nguyờn tử S trong phõn tử SO2

b Tớnh độ ion của liờn kết S-O

a Đối với phõn tử SO2 cú thể xem trung tõm điện tớch dương trựng với hạt nhõn nguyờn tử S cũn trung tõm điện tớch õm sẽ nằm ở điểm giữa đoạn thẳng nối hai hạt nhõn nguyờn tử O Như vậy momen lưỡng cực của phõn tử SO2: SO2    2 Trong đú là khoảng cỏch giữa hai trong tõm điện tớch và được tớnh như sau: 

Theo dữ kiện đó cho: nờn từ đõy rỳt ra:

o o

1, 432 cos 59 45' 0, 722 A



2

SO 1, 6D

18

1, 6 10

0, 23

2 0, 722 10 4,8 10





Vậy điện tớch hiệu dụng của nguyờn tử O là -0,23 cũn điện tớch hiệu dụng của nguyờn tử S là +0,46 điện tớch tuyệt đối của electron

b Mặt khỏc nếu xem liờn kết S-O hoàn toàn là liờn kết ion thỡ momen lưỡng cực của phõn tử là:

2

SO 0, 722 10 2 4,8 10 6,93D

Vậy độ ion x của liờn kết S-O bằng: x 1, 6 100% 23%

6,93

Cõu 6: Tớnh năng lượng liờn kết ion ENa-F của hợp chất ion NaF Biết cỏc trị số (kJ/mol): INa = 498,5 ;

FF = -328 ; khoảng cỏch ro = 1,84Ao , nNaF = 7 là hệ số đẩy Born, 12 là hằng số điện mụi trong

o 8,854.10

  chõn khụng ENa-Fđược tớnh theo cụng thức: (ĐS: ENa-F = 497,2)

2 A

o o



Trang 3

Phaàn 2: Sệẽ BIEÁN THIEÂN TUAÀN HOAỉN CUÛA MOÄT SOÁ TÍNH CHAÁT THEO CHIEÀU TAấNG DAÀN

ẹIEÄN TÍCH HAẽT NHAÂN

Caõu 1: Tớnh naờng lửụùng maùng lửụựi cuỷa LiF dửùa vaứo caực soỏ lieọu cho bụỷi baỷng sau:

AÙi lửùc elctron cuỷa F(k) : AF = –333,000 Lieõn keỏt F–F: Elk = 151,000

Ion hoựa thửự nhaỏt cuỷa Li(k): I1 = 521,000 Sinh nhieọt cuỷa LiF(tinh theồ) = –612,300

Entanpi nguyeõn tửỷ hoựa Li(tinh theồ) = 155,200 Umaùng lửụựi = ?

ĐS: Uml = 1031 kJ.mol-1

Caõu 2: Naờng lửụùng ion hoựa thửự nhaỏt cuỷa caực nguyeõn toỏ chu kỡ 2 nhử sau:

a Haừy cho bieỏt vỡ sao khi ủi tửứ Li ủeỏn Ne, naờng lửụùng ion hoựa thửự nhaỏt cuỷa caực nguyeõn toỏ nhỡn chung

taờng daàn nhửng tửứ: Be sang B ; tửứ N sang O thỡ naờng lửụùng ion hoựa thửự nhaỏt laùi giaỷm

b Tớnh ủieọn tớch haùt nhaõn hieọu duùng Z’ ủoỏi vụựi moọt electron hoựa trũ coự naờng lửụùng lụựn nhaỏt trong caực

nguyeõn tửỷ treõn vaứ giaỷi thớch sửù bieỏn thieõn caực giaự trũ Z’ ủoự trong chu kỡ Bieỏt raống: 13,6eV = 1312kJ/mol ; I1 13, 6Z '22(eV)

n



ẹS: 1,26 ; 1,66 ; 1,56 ; 1,82 ; 2,07 ; 2,00 ; 2,26 ; 2,52

Giaỷi thớch: Caỏu truực baựn baừo hoứa phaõn lụựp s, p beàn ụỷ caực nguyeõn toỏ Li, N ; B, O deó maỏt 1 e ủeồ ủaùt caỏu

truực baựn baừo hoứa phaõn lụựp s, p beàn

Caõu 3: Naờng lửụùng lieõn keỏt ủụn giaỷn giửừa hai nguyeõn tửỷ A vaứ B laứ EAB lụựn hụn giaự trũ trung bỡnh coọng

caực naờng lửụùng lieõn keỏt ủụn EAA ; EBB laứ AB: AB  AA BB AB Giaự trũ (kJ/mol) ủaởc trửng

1

2

cho phaàn ủaởc tớnh ion cuỷa lieõn keỏt AB lieõn quan ủeỏn sửù khaực nhau veà ủoọ aõm ủieọn giửừa A vaứ B, tửực laứ hieọu

soỏ   A B Theo Pauling:    A B 0,1 AB ẹeồ thu ủửụùc giaự trũ ủoọ aõm ủieọn cuỷa caực nguyeõn toỏ khaực

nhau, Pauling gaựn giaự trũ ủoọ aõm ủieọn cuỷa hiủro laứ 2,2

a Tớnh ủoọ aõm ủieọn cuỷa Flo vaứ Clo dửùa vaứo caực soỏ lieọu naờng lửụùng lieõn keỏt sau:

b Tớnh naờng lửụùng lieõn keỏt ECl-F

Hửụựng daón giaỷi

a F 2, 2 0,1 565 1(151 432) F 3,85

2

Caựch tớnh tửụng tửù ủửụùc:  Cl 3,18

Cl F

1 3,85 3,18 0,1 x (151 239) x E 240kJ.mol

2



Caõu 4: Theo Allred vaứ Rochow, ủoọ aõm ủieọn cuỷa caực nguyeõn toỏ ủửụùc tớnh theo coõng thửực sau:

Trong ủoự: r laứ baựn kớnh coọng hoựa trũ cuỷa nguyeõn toỏ ( ) ; Z’ laứ ủieọn tớch haùt nhaõn 2

2

Z '

0,359 0, 744

r

A hieọu duùng tớnh cho taỏt caỷ caực electron torng nguyeõn tửỷ vaứ tớnh theo quy taộc Slater ẹeồ tớnh giaự trũ gaàn

ủuựng Z’, Slater chia caực AO thaứnh caực nhoựm nhử sau: 1s | 2s, 2p | 3s ; 3p | 3d | 4s, 4p | 4d | 4f | 5s, 5p | …

- Heọ soỏ chaộn giửừa hai electron ụỷ 1s laứ ai = 0,300

- Heọ soỏ chaộn cuỷa 1 electron ụỷ caực nhoựm khaực nhau ủoỏi vụựi moọt electron ụỷ nhoựm ns, np nhử sau:

a = 0 neỏu electron ụỷ nhoựm beõn phaỷi nhoựm ns, np

Trang 4

o ai = 0,350 neỏu electron ụỷ cuứng nhoựm vụựi ns, np

o ai = 0,850 neỏu electron ụỷ nhoựm n’ = n – 1

o ai = 1,000 neỏu electron ụỷ nhoựm n’ < n – 1

- Heọ soỏ chaộn cuỷa 1 electron ụỷ caực nhoựm khaực nhau ủoỏi vụựi moọt electron ụỷ nhoựm nd hay nf nhử sau:

o ai = 0 neỏu electron ụỷ nhoựm beõn phaỷi nhoựm nd hay nf

o ai = 0,350 neỏu electron ụỷ cuứng nhoựm vụựi nd hay nf

o ai = 1,000 neỏu electron ụỷ nhoựm n’ n – 1 

Haừy tớnh ủoọ aõm ủieọn cuỷa Clo vaứ Flo, bieỏt baựn kớnh coọng hoựa trũ cuỷa F vaứ Cl laàn lửụùt laứ: 0,71 vaứ 0,99Ao

4,85

Z ' 9 (0,85.2 0,35.7) 4,85 0,359 0, 744 4, 20

(0, 71)

Caựch tớnh tửụng tửù cho Z’ Cl = 5,75 vaứ  Cl 2,85

Caõu 5: Muliken tớnh ủoọ aõm ủieọn cuỷa caực nguyeõn toỏ theo coõng thửực sau: I1 A1 Trong ủoự: I1 laứ

0,17 516



naờng lửụùng ion hoựa thửự nhaỏt cuỷa nguyeõn tửỷ (kJ/mol) ; A1 laứ aựi lửùc electron cuỷa nguyeõn tửỷ (kJ/mol) Tớnh ủoọ aõm ủieọn cuỷa Clo vaứ Flo dửùa vaứo caực soỏ lieọu sau (kJ/mol):

Caựch tớnh tửụng tửù cho

F

1681 333

0,17 4, 07 516



Caõu 6: Dựa vào phương phỏp gần đỳng Slater, tớnh năng lượng ion húa thứ nhất I1 cho He (Z = 2)

*

13, 6 2 0,3

13, 6(Z )

He+ coự caỏu hỡnh 1s1, * 2 2

He

13, 6Z 13, 6 2





He He 1e I E  E ( 54, 4) ( 78, 6) 24, 2eV



- - -

Phaàn 3: CAÁU TRUÙC MAẽNG TINH THEÅ

Caõu 1: Tinh theồ NaCl coự caỏu truực laọp phửụng taõm dieọn Tớnh baựn kớnh cuỷa ion Na+ vaứ khoỏi lửụùng rieõng cuỷa tinh theồ NaCl bieỏt raống: caùnh cuỷa oõ maùng cụ sụỷ a = 5,58 ; baựn kớnh ion Ao o ; khoỏi lửụùng

Cl

r  1,810 A mol cuỷa Na vaứ Cl laàn lửụùt laứ: 22,99 g.mol-1 vaứ 35,45 g.mol-1 (ẹS: r+ = 0,98 ; d = 2,23 g/cmAo 3)

Caõu 2: Tinh theồ Fe  coự caỏu truực tinh theồ laọp phửụng taõm khoỏi vụựi caùnh a cuỷa oõ maùng cụ sụỷ laứ

coứn keỏt tinh dửụựi daùng laọp phửụng taõm dieọn vụựi Tớnh baựn kớnh kim loaùi

o

vaứ khoỏi lửụùng rieõng cuỷa saột thuoọc hai loaùi caỏu truực treõn bieỏt Fe = 55,800 g/mol

ẹS: Fe : r = 1,24 ; d = 7,92 g/cmAo 3 ; Fe : r = 1,26 ; d= 8,21 g/cmAo 3

Cõu 3: Ba loại caỏu truực tinh theồ phoồ bieỏn cuỷa caực kim loaùi laứ laọp phửụng taõm khoỏi, laọp phửụng taõm dieọn vaứ luùc phửụng ủaởc khớt Haừy tớnh ủoọ ủaởc khớt ẹủaởc cuỷa 3 loaùi maùng tinh theồ naứy

ẹS: laọp phửụng taõm khoỏi: 68% ; laọp phửụng taõm dieọn: 74% ; luùc phửụng ủaởc khớt: 74%

Trang 5

Caõu 4: Tinh theồ MgO coự caỏu truực kieồu NaCl vụựi caùnh cuỷa oõ maùng cụ sụỷ laứ: d4,100 Ao Tớnh naờng lửụùng maùng lửụựi cuỷa MgO theo phửụng phaựp Born-Landreự vaứ phửụng phaựp Kapustinxki bieỏt haống soỏ Madelung cuỷa maùng lửụựi MgO: a = 1,7475 ; e = 1,602.10-19C ; 12 ; NA = 6,023.1023 ; nB = 7

o 8,85.10

  Theo Born-Landreự: vụựi R = r+ + r-

2 A

 



U 1, 08.10

R

 



Thay soỏ vaứo 2 phửụng trỡnh treõn ta suy ra:

Theo Born-Landreự: U = 4062 kJ/mol ; theo Kapustinxki: U = 4215 kJ/mol

Cõu 5: Tinh theồ CsI coự caỏu truực laọp phửụng taõm khoỏi vụựi caùnh a cuỷa oõ maùng cụ sụỷ laứ a = 4,450 Baựn Ao kớnh ion cuỷa Cs+ laứ 1,69 Haừy tớnh: Ao

a Baựn kớnh cuỷa ion I

-b ẹoọ ủaởc khớt ẹủaởc cuỷa tinh theồ

c Khoỏi lửụùng rieõng cuỷa maùng tinh theồ CsI

ẹS: a Khoaỷng 2,16 ; b khoaỷng 77,4% ; c khoaỷng 4,9 g/cmAo 3

Cõu 6: Sắt kim loại núng chảy ở 1811K Giữa nhiệt độ phũng và điểm núng chảy của nú, sắt kim loại cú thể tồn tại ở cỏc dạng thự hỡnh và cỏc dạng tinh thể khỏc nhau Từ nhiệt độ phũng đến 1185K, sắt cú cấu tạo tinh thể dạng lập phương tõm khối (bcc) quen gọi là sắt- Từ 1185K đến 1667K sắt kim loại cú cấu tạo mạng 

lập phương tõm diện (fcc) và được gọi là sắt- Trờn 1167K và cho tới điểm núng chảy sắt chuyển về dạng 

cấu tạo lập phương tõm khối (bcc) tương tự sắt- Cấu trỳc sau cựng (pha cuối) cũn được gọi là sắt- 

1 Cho biết khối lượng riờng của sắt kim loại nguyờn chất là 7,874g.cm-3ở 293K,

a Tớnh bỏn kớnh nguyờn tử của sắt (cm)

b Ước lượng khối lượng riờng của sắt (tớnh theo g.cm-3) ở 1250K

Chỳ ý: Bỏ qua cỏc ảnh hưởng khụng đỏng kể do sự gión nở nhiệt của kim loại

Thộp là hợp kim của sắt và cacbon, trong đú một số khoảng trống giữa nguyờn tử sắt (cỏc hốc) trong mạng tinh thể bị chiếm bởi cỏc nguyờn tử nhỏ là cacbon Hàm lượng cacbon trong hợp kim này thường trong khoảng 0,1% đến 4% Trong lũ cao, sự núng chảy của sắt càng dễ dàng khi thộp chứa 4,3% theo khối lượng Nếu hỗn hợp này được làm lạnh quỏ nhanh (đột ngột) thỡ cỏc nguyờn tử cacbon được phõn tỏn trong mạng sắt- Chất rắn mới này được gọi là martensite - rất cứng và giũn Dự hơi bị biến dạng, cấu tạo tinh thể của  chất rắn này là giống như cấu tạo tinh thể của sắt- (bcc) 

2 Giả thiết rằng cỏc nguyờn tử cacbon được phõn bố đều trong cấu trỳc của sắt

a Ước tớnh hàm lượng nguyờn tử cacbon trong một tế bào đơn vị (ụ mạng cơ sở) của sắt- trong  martensite chứa 4,3%C theo khối lượng

b Ước tớnh khối lượng riờng (g.cm-3) của vật liệu này

Khối lượng mol nguyờn tử và cỏc hằng số:

MFe = 55,847g.mol-1 ; MC = 12,011g.mol-1 ; NA = 6,02214.1023mol-1

1 Cỏc bước tớnh toỏn:

1 Định nghĩa cỏc tham số của chiều dài (a, b, c, d1, d2 và r) và thể tớch (V1 và V2) cho cả hai cấu tạo bcc

và fcc của sắt

2 Tớnh thể tớch V1của ụ mạng đơn vị của sắt - α nhờ khối lượng riờng của nú (ρbcc) ở 293K, khối lượng mol nguyờn tử của sắt (MFe), và số Avogadro NA

3 Tớnh chiều dài d1cạnh của ụ mạng đơn vị bcc từ thể tớch của nú

4 Tớnh bỏn kớnh nguyờn tử r của sắt từ chiều dài d1

5 Tớnh chiều dài d2của cạnh ụ mạng đơn vị fcc (ở 1250K) từ bỏn kớnh nguyờn tử r của sắt

6 Tớnh thể tớch V2của ụ mạng đơn vị fcc của sắt - γ từ chiều dài d2của cạnh

Trang 6

7 Tớnh khối lượng m của số nguyờn tử sắt trong một ụ mạng đơn vị của sắt - γ từ khối lượng mol nguyờn tử MFecủa sắt và số Avogadro NA

8 Tớnh khối lượng riờng (ρfcc) của sắt - γ từ cỏc gớa trị của m và V2 Một hướng khỏc để tỡm khối lượng riờng ρfcccủa sắt - γ là tớnh ti lệ phần trăm khoảng khụng gian chiếm chỗ trong cả hai loại ụ mạng đơn

vị bcc và fcc,

cú thể thay thế cỏc bước từ 5 đến 8 bằng cỏc bước từ 5’ đến 8’ sau đõy:

5’ Tớnh tỉ lệ phần tăm khoảng khụng gian chiếm chỗ của ụ mạng đơn vị bcc

6’ Tớnh tỉ lệ phần tăm khoảng khụng gian chiếm chỗ của ụ mạng đơn vị fcc

7’ Từ tỉ lệ fcc/bcc ta suy ra được tỉ lệ: ρbcc/ρfcc

8’ Từ gớa trị cho trước ở bước 7’ ta tớnh được ρfcc

2 Cỏc chi tiết:

1 Ở 293K sắt - α cú cấu trỳc tinh thể bcc Mỗi ụ mạng đơn vị thực sự chứa hai nguyờn tử, trong đú một nguyờn tử ở tõm của ụ mạng Ở 1250K, sắt - γ cú cấu tạo tinh thể fcc Mỗi ụ mạng đơn vị thực sự chứa 4 nguyờn tử và ở tõm của mỗi mặt cú một nửa nguyờn tử

- r: bỏn kớnh nguyờn tử của sắt

- a: chiều dài đường chộo một mặt của ụ mạng đơn vị bcc

- b: chiều dài đường chộo qua tõm của ụ mạng đơn vị bcc

- c: chiều dài đường chộo một mặt của ụ mạng đơn vị fcc

- d1: chiều dài cạnh của ụ mạng đơn vị bcc của sắt - α

- d2: chiều dài cạnh của ụ mạng đơn vị bcc của sắt - γ

- V1: Thể tớch của ụ mạng đơn vị bcc của sắt - α

- V2: Thể tớch của ụ mạng đơn vị bcc của sắt - γ

- Va: thể tớch chiếm bởi một nguyờn tử

- Va1: Thể tớch chiếm bởi hai nguyờn tử trong một ụ mạng đơn vị bcc

- Va2: Thể tớch chiếm bởi bốn nguyờn tử trong một ụ mạng đơn vị fcc

- R1: Tỉ lệ phần trăm khoảng khụng gian chiếm chỗ trong một ụ mạng đơn vị bcc

- R2: Tỉ lệ phần trăm khoảng khụng gian chiếm chỗ trong một ụ mạng đơn vị fcc

3

4

V = r ; V = 2V ; V = 4V ; b = 4r ; a = 2d ; 3

b = d a = 3d d = V = d =

c = 4r ; c = 2d d = V = d =



2 1,000cm3sắt cú khối lượng 7,874g ở 293K (ρbcc)

1 mol sắt cú khối lượng 55,847g (MFe)

Vậy 0,1410mol của sắt chiếm trong thể tớch 1,000cm3hoặc 1mol sắt sẽ chiếm thể tớch 7,093cm3

1 mol tương ứng chiếm 6,02214.1023 nguyờn tử

mỗi đơn vị ụ mạng

-23 3 1

7,093.2

6,02214.1023

1 d1 = V11/3 = 2,867.10-8 cm

2 Với cấu tạo bcc, gớa trị của d1 cú thể được biểu thị là: d1 = (16r2/3)1/2 Vậy gớa trị của r sẽ là:

r = (3d1 /16)1/2 = 1,241.10-8cm

3 Ở 1250K, trong cấu tạo fcc, d2 = (16r2/2)1/2 = 3,511.10-8cm

4 V2 = d2 = 4,327.10-23cm3

5 Khối lượng m của 4 nguyờn tử sắt trong ụ mạng đơn vị fcc sẽ là:

m = 55,847.4/(6,02214.1023) = 3,709.10-22g

6 ρfcc = m/V2 = 8,572g/cm3

Cỏch giải khỏc để tỡm khối lượng riờng ρfcc của sắt - γ:

Trang 7

Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi khối 10 5’ R1 = [(Va1)/V1].100% = 68,02%

6’ R2 = [(Va2)/V2].100% = 74,05%

7’ ρbcc/ρfcc = 74,05/68,02 = 1,089

8’ ρfcc = 8,572g/cm3

3 Cỏc bước tớnh toỏn:

1 Từ phần trăm cấu thành của martensite (theo khối lượng), tớnh số mol tương ứng của cacbon và sắt

2 Đưa tỉ lệ mol C/Fe về một ụ mạng đơn vị (Ghi chỳ: Hai nguyờn tử Fe trong mỗi ụ mạng đơn vị)

3 Tỡm số nguyờn be nhất cỏc nguyờn tử C trong số nguyờn bộ nhất của ụ mạng đơn vị (khụng bắt buộc)

4 Tớnh khối lượng sắt trong một ụ mạng đơn vị

5 Tớnh khối lượng cacbon trong một ụ mạng đơn vị

6 Tớnh tổng khối lượng sắt và cacbon trong một ụ mạng đơn vị

7 Tớnh khối lượng riờng của martensite [ρ(martensite cú 4,3%C)] từ tổng khối lượng của C và Fe và thể tớch V1

của ụ mạng đơn vị sắt - α cấu tạo bcc

4 Chi tiết:

1 Trong 100,0g martensite cú 4,3%C  nC = 0,36mol và nFe = 1,71mol

Vậy cứ 1 nguyờn tử cacbon cú 4,8 nguyờn tử sắt hay 0,21 nguyờn tử cacbon cho mỗi nguyờn tử sắt

2 Martensite cú cấu tạo tinh thể bcc (2 nguyờn tử sắt cho mỗi ụ mạng đơn vị) Như vậy số nguyờn tử cacbon trong mỗi ụ mạng đơn vị là: 2.(1/4,8) = 0,42 nguyờn tử

3 5 nguyờn tử C [(0,42 nguyờn tử C/0,42).5] trong 12 ụ mạng đơn vị [1 ụ mạng đơn vị/0,42).5]

4 Số gam Fe trong mỗi ụ mạng đơn vị là: 55,847.2/(6,02214.1023)= 1,8547.10-22 g

5 Số gam C trong mỗi ụ mạng đơn vị là: 12,011/(6,02214.1023) = 1,9945.10-23 g

6 Tổng khối lượng C và Fe = 1,8457.10-22 + 0,42.1,9945.10-23 = 1,938.10-22 g

7 Mỗi ụ mạng đơn vị của sắt - α chiếm thể tớch V1 = 2,356.10-23 cm3

8 ρ(martensite cú 4,3%C) = 1,938.10-22/(2,356.10-23) = 8,228 g.cm-3

Caõu 7: Cho cỏc dữ kiện sau:

Nhiệ

t hỡnh thành của NaF(rắn) là -573,60 KJ.mol-1 ; nhiệt hỡnh thành của NaCl(rắn) là -401,28 KJ.mol-1

Tớnh ỏi lực electron của F và Cl So sỏnh kết quả và giải thớch

Áp dụng định luật Hess vào chu trỡnh

(r)

X2(k)

M(k)

M+(k) X-(k)

HTH

HML

HHT

+

+ AE

X(k)

I1

+

HLK

1 2

+

 Phõn tử F2 ớt bền hơn phõn tử Cl2, do đú ΔHLK (F2) < ΔHpl (Cl2) và dẫn đến AE (F) > AE (Cl)

Ta được:

AE = ΔHHT - ΔHTH - I1 - ẵ ΔHLK + ΔHML (*)

Thay số vào (*), AE (F) = -332,70 kJ.mol -1 và

AE (Cl) = -360 kJ.mol -1

Trang 8

 Cũng cú thể giải thớch: F và Cl là hai nguyờn tố liền nhau trong nhúm VIIA F ở đầu nhúm Nguyờn tử F cú bỏn kớnh nhỏ bất thường và cản trở sự xõm nhập của electron

Phaàn 4: NHIEÄT – ẹOÄNG HOÙA HOẽC

BAỉI TAÄP NHIEÄT HOÙA HOẽC Caõu 1: Tớnh naờng lửụùng lieõn keỏt trung bỡnh cuỷa lieõn keỏt O–H vaứ O–O trong phaõn tửỷ H2O2 dửùa vaứo caực soỏ

Caõu 2: Tớnh Hocuỷa phaỷn ửựng sau ụỷ 423K: H2(k ) 1O2(k ) H O2 (h )

2

H O( )

H 285, 200(kJ.mol )

373

H 37,5(kJ.mol )

dung mol o (J.K-1.mol-1) cuỷa caực chaỏt nhử sau:

P C

27,3 + 3,3.10-3T 29,9 + 4,2.10-3T 30 + 1,07.10-2T 75,5

Caõu 3: Lieõn keỏt trong phaõn tửỷ Cl2 bũ phaự vụừ dửụựi taực duùng cuỷa photon coự ủoọ daứi soựng  495nm

a Dửừ kieọn treõn coự giaỷi thớch ủửụùc vỡ sao Clo coự maứu khoõng? Tớnh naờng lửụùng lieõn Cl–Cl

b ễÛ 1227oC vaứ 1atm, 3,5% phaõn tửỷ Cl2 phaõn li thaứnh nguyeõn tửỷ Tớnh: o o cuỷa phaỷn ửựng:

G ; H

Giaỷi thớch daỏu cuỷa caực soỏ lieọu thu ủửụùc 2(k ) (k )

Cl ฀ 2Cl

c ễÛ nhieọt ủoọ naứo ủoọ phaõn li seừ laứ 1% (aựp suaỏt cuỷa heọ khoõng ủoồi)

Caõu 4: Naphtalen C10H8 coự nhieọt ủoọ noựng chaỷy laứ 80,22oC vaứ sinh nhieọt o kJ.mol-1 Hoứa tan

s

H 19,1

0,9728 gam lửu huyứnh trong 54,232 gam C10H8 thỡ nhieọt ủoọ noựng chaỷy giaỷm 0,486oC Tớnh soỏ nguyeõn tửỷ S trong moọt phaõn tửỷ toàn taùi trong C10H8

Cõu 5: Cho cỏc phương trỡnh nhiệt húa học sau đõy:

(1) 2 ClO2 (k) + O3 (k) → Cl2O7 (k) ΔH0 = - 75,7 kJ

(2) O3 (k) → O 2 (k) + O (k) ΔH0 = 106,7 kJ

(3) 2 ClO3 (k) + O(k) → Cl2O7 (k) ΔH0 = -278 kJ

(4) O2 (k) → 2 O (k) ΔH0 = 498,3 kJ

k: kớ hiệu chất khớ

Hóy xỏc định nhiệt của phản ứng sau:

(5) ClO2 (k) + O(k) → ClO3 (k)

Kết hợp 2 pt (1) và (3) ta cú

ClO2 (k) + 1/2 O3 (k) → 1/2 Cl2O7 (k) ΔH0 = - 37,9 kJ

1/2 Cl2O7 (k) → ClO3 (k) + 1/2 O(k) ΔH0 = 139 kJ

(6) ClO2 (k) + 1/2 O3 (k) → ClO3 (k) + 1/2 O (k) ΔH0 = 101,1 kJ

ClO2 (k) + 1/2 O3 (k) → ClO3 (k) + 1/2 O (k) ΔH0 = 101,1 kJ

1/2 O2 (k) + 1/2 O (k) → 1/2 O3 (k) ΔH0 = -53,3 kJ

(7) ClO2 (k) + 1/2 O2 (k) → ClO3 (k) ΔH0 = 47,8 kJ

ClO2 (k) + 1/2 O3 (k) → ClO3 (k) + 1/2 O (k) ΔH0 = 101,1 kJ

O (k) → 1/2 O2 (k) ΔH0 = - 249,1 kJ

(5) ClO2 (k) + O(k) → ClO3 (k) ΔH0 = - 201,3 kJ

Đú là pt nhiệt húa (5) ta cần tỡm

Trang 9

Cõu 6: Nhieọt ủoọ soõi cuỷa CS2 laứ 319,200K Dung dũch chửựa 0,217 gam lửu huyứnh trong 19,31 gam CS2 baột ủaàu soõi ụỷ 319,304K Haống soỏ nghieọm soõi cuỷa CS2 laứ 2,37 Xaực ủũnh soỏ nguyeõn tửỷ lửu huyứnh trong moọt phaõn tửỷ khi tan trong CS2 Cho S = 32 g/mol (ẹS: S8)

Caõu 7: Entanpi thaờng hoa cuỷa B-tricloborazin B3Cl3N3H3 (tt)laứ 71,5 kJ.mol-1, entanpi thuỷy phaõn cuỷa noự ụỷ

25oC laứ -476 kJ.mol-1 theo phaỷn ửựng sau: B Cl N H3 3 3 3(tt )9H O2 (l) 3H BO3 3(aq)3NH Cl4 (aq) Cho bieỏt caực

H O(l) 285, 200 ; H BO (aq) 1076,500 ; NH Cl(aq) 300, 400

a Tớnh entanpi tao thaứnh cuỷa B-tricloborazin tinh theồ vaứ khớ taùi 298K

b Entanpi taùo thaứnh 298K cuỷa B(k), Cl(k), N(k) vaứ H(k) laàn lửụùt laứ: 562,700 ; 121,700 ; 427,700 vaứ 218,000 kJ.mol-1 Tớnh naờng lửụùng trung bỡnh cuỷa lieõn keỏt B-N trong B-tricloborazin, bieỏt naờng lửụùng lieõn keỏt cuỷa N-H laứ 386 vaứ B-Cl laứ 456 kJ.mol-1

(ẹS: a (tt) -1087,9 ; (k) -1016,4 kJ/mol ; b 435,950 kJ/mol)

Caõu 8: 10 gam Na phaỷn ửựng vụựi moọt lửụùng nửụực dử ụỷ 25oC toỷa ra 80,4 kJ Coứn 20 g Na2O (tt) phaỷn ửựng vụựi nửụực dử toỷa ra 77,6 kJ Bieỏt raống sinh nhieọt chuaồn taùi 25oC cuỷa H2Oloỷng vaứ Naaq laàn lửụùt laứ -285,200 vaứ -240,100 kJ/mol Tớnh sinh nhieọt hỡnh thaứnh chuaồn cuỷa Na2O(tt) taùi 25oC (ẹS: -414,48 kJ/mol)

Caõu 9: Haống soỏ beàn toồng cuỷa ion phửực [Cu(NH3)4]2+ laứ taùi 25oC

b

12

4 10

 

a Tớnh noàng ủoọ Cu2+ khi caõn baống neỏu noàng ủoọ ban ủaàu cuỷa Cu2+ laứ 5.10-3M vaứ cuỷa NH3 laứ 1M

Cu trien฀ Cu(trien)  ;  5.10 (25 C) ;   90kJ o

298 S



Cu 2en฀ Cu(en)  ; S 22J / K

Trong ủoự: Trien laứ Trietilentetramin H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2, en laứ etilenủiamin

H2NCH2CH2NH2 Vieỏt coõng thửực caỏu taùo 2 ion phửực treõn vaứ giaỷi thớch sửù khaực nhau giửừa hai giaự trũ entropi treõn

Cõu 10: Cho hai phản ứng giữa graphit và oxi:

(gr) 2(k) (k)

(gr) 2 (k) 2(k)

1 (a) C + O CO

2 (b) C + O CO

฀

฀ Cỏc đại lượng ΔHo, ΔSo (phụ thuộc nhiệt độ) của mỗi phản ứng như sau:

o T

H (J/mol)

T

S (J/K.mol)



Hóy lập cỏc hàm năng lượng tự do Gibbs theo nhiệt độ ΔG0

T(a) = f(T), ΔG0

T(b) = f(T) và cho biết khi tăng nhiệt độ thỡ chỳng biến đổi như thế nào?

Cõu 11: Trong một thớ nghiệm người ta cho bột NiO và khớ CO vào một bỡnh kớn, đun núng bỡnh lờn đến

1400oC Sau khi đạt tới cõn bằng, trong bỡnh cú bốn chất là NiO (r), Ni (r), CO (k) và CO2(k) trong đú CO chiếm 1%, CO2chiếm 99% thể tớch; ỏp suất khớ bằng 1bar (105 Pa) Dựa vào kết quả thớ nghiệm và cỏc dữ kiện nhiệt động đó cho ở trờn, hóy tớnh ỏp suất khớ O2tồn tại cõn bằng với hỗn hợp NiO và Ni ở 14000C

Cõu 12: Cõn bằng giữa Cgrvới Ckcđược đặc trưng bởi những số liệu sau: Cgr฀ Ckc

H 1,9kJ / mol ; G 2,9kJ / mol

a Tại 298K, loại thự hỡnh nào bền hơn

b Khối lượng riờng của Cgr và Ckc lầnlượt là: 2,265 và 3,514 g/cm3 Tớnh hiệu số   H Ucủa quỏ trỡnh chuyển húa trờn tại ỏp suất P = 5.1010 Pa (ĐS: a Cgr ; b -94155 J/mol)

- - -

BAỉI TAÄP ẹOÄNG HOÙA HOẽC – CAÂN BAẩNG HOÙA HOẽC

Trang 10

Cõu 1: Đối với phản ứng : A k1 B Cỏc hằng số tốc độ k1 = 300 giõy -1 ; k2 = 100 giõy -1 Ở thời điểm

k 2





t = 0 chỉ cú chất A và khụng cú chất B Hỏi trong bao lõu thỡ một nửa lượng ban đầu chất A biến thành chất

B (ĐS: 2,7.10-3 s)

Caõu 2: Ngay ụỷ nhieọt ủoọ thửụứng giửừa NO2 vaứ N2O4 ủaừ toàn taùi caõn baống sau: 2NO2(k ) ฀ N O2 4(k ) ễÛ 24oC, haống soỏ caõn baống cuỷa phaỷn ửựng treõn laứ KP = 9,200 Hoỷi taùi nhieọt ủoọ nay, caõn baống seừ dũch chuyeồn theo chieàu naứo neỏu aựp suaỏt rieõng phaàn cuỷa caực chaỏt khớ nhử sau:

a PN O2 4 0,900atm; PNO2 0,100atm

b

P 0, 72021atm; P 0, 27979atm

c

P 0,100atm; P 0,900atm

Caõu 3: Xeựt phaỷn ửựng: IClO฀ IOCl Thửùc nghieọm xaực ủũnh ủửụùc vaọn toỏc cuỷa phaỷn ửựng naứy ủửụùc tớnh baống bieồu thửực sau: v k [I ][ClO ] Chửựng minh raống cụ cheỏ sau giaỷi thớch ủửụùc caực sửù kieọn

[OH ]



  thửùc nghieọm:

2

H O ClO OHHClO

(2) HClO I  K 2 HIO Cl  (chaọm)

2 HIO OH H O IO 

Caõu 4: Cho phaỷn ửựng xaỷy ra ụỷ ToK: 2N2O5(k) ฀ 4NO2(k) + O2(k) Laàn lửụùt thửùc hieọn caực thớ nghieọm sau:

Thớ nghieọm Noàng ủoọ ủaàu cuỷa N2O5 (mol,.lit-1) Toỏc ủoọ phaõn huyỷ (mol.l-1.s-1)

1 Vieỏt bieồu thửực toỏc ủoọ phaỷn ửựng

2 Tớnh haống soỏ toỏc ủoọ ụỷ T0K

3 Naờng lửụùng hoaùt hoaự cuỷa phaỷn ửựng laứ 24,74 Kcal/mol, haống soỏ toỏc ủoọ phaỷn ửựng ụỷ 298K baống 2,03.10-3 s-1 Tớnh nhieọt ủoọ T ụỷ thớ nghieọm ủaừ tieỏn haứnh

1 Tửứ caực keỏt quaỷ thửùc nghieọm cho thaỏy phaỷn ửựng laứ phaỷn ửựng baọc nhaỏt

Bieồu thửực toỏc ủoọ:  N O

2 5

v = k C

2 Haống soỏ toỏc ủoọ: k = 1,39.10 3 = 8,176.10-3 s-1

0,17



1

2 1

K =Ea T -T

3 3

- 1,987 2,03.10

1,987.T

Caõu 5: Đối với phản ứng thuận nghịch pha khớ 2 SO2 + O2 ฀ ฀฀฀ ฀฀ 2 SO3

a Người ta cho vào bỡnh kớn thể tớch khụng đổi 3,0 lớt một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2 Cõn bằng húa học (cbhh) được thiết lập tại 25oC và ỏp suất chung của hệ là 3,20 atm Hóy tớnh tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cõn bằng

b Cũng ở 25oC, người ta cho vào bỡnh trờn y mol khớ SO3 Ở trạng thỏi cbhh thấy cú 0,105 mol O2 Tớnh

tỉ lệ SO3bị phõn hủy, thành phần hỗn hợp khớ và ỏp suất chung của hệ

a Xột 2 SO2 + O2 ฀ ฀฀฀ ฀฀ 2 SO3 (1)

ban đầu 0,15 0,20

lỳc cbhh ( 0,15 + 2z) z (0,20 – 2z)

Tổng số mol khớ lỳc cbhh là n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = 0,35 + z

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	667,41 KB