Đề tham khảo môn hóa đại cương dành cho sinh viên đại học cao đẳng với các dạng bài dành cho thi học kỳ .........................................................................................................................
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
TP.HCM
KHOA HÓA HỌC
Đề chính thức
(Đề thi gồm 2 trang)
ĐỀ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN
Tên HP: Hóa học đại cương 1
Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: 4 Học kỳ: 2 Năm học: 2016- 2017 Ngày thi: 27/06/ 2017
Thời gian làm bài: 120 phút
Cho: Số Avogadro N= 6,022.10 23 , 1eV=1,602.10 -19 J, h= 6,626.10 - 34 J.s
Câu 1 NGUYÊN TỬ (2,5 điểm)
1.1 Năm 1911, Ernest Rutherford (New Zealand) đã thực hiện thí nghiệm bắn dòng tia α qua lá vàng
mỏng Các nội dung của giả thuyết mô hình nguyên tử có hạt nhân của Ernest Rutherford đã được rút
ra từ thí nghiệm đó? Hãy cho biết mô hình nguyên tử theo Ernest Rutherford
1.2 Trong hệ trục tọa độ Descartes, hàm sóng ѱ(r,φ,θ) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử
gọi là orbital nguyên tử, hay gọi tắt là AO (Atomic Orbital)
Theo tiên đề về hàm sóng của Cơ học lượng tử thì hàm sóng ѱ(r,φ,θ) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử) có thể được biểu diễn thông qua
hàm góc liên quan đến φ,θ) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử và hàm bán kính liên quan đến r Trong đó, hàm góc phụ thuộc vào hai số
Hãy biểu diễn diễn hàm sóng của electron theo các dữ liệu vừa nêu
1.3 Với AO 1s của nguyên tử hydrogen (1H) thì hàm bán kính và hàm góc lần lượt là:
1
2 ;
2
r
a) Từ các dữ liệu trên và từ ý nghĩa của mật độ xác suất có mặt của hạt electron trong trường lực
của hạt nhân, hãy thực hiện sự suy diễn toán học về hình học của AO 1s.
b) Hãy lí giải về hình học của các AO ns từ hình học của AO 1s.
1.4 Dùng qui tắc gần đúng Slater để:
b) Xác định năng lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
c) So sánh tính khử giữa 1H và 3Li theo các dữ liệu đã có ở trên? Kết quả so sánh vừa có được, có
Câu 2 PHÂN TỬ: TÍNH CHẤT & LIÊN KẾT (3,0 điểm)
Cho kí hiệu nguyên tử: 8 O Phân tử oxyen (oxy, O 2 ) có momen từ thường trực là 2,85µB
2.1 Hãy mô tả liên kết trong phân tử O2 bằng một lí thuyết phù hợp với dữ liệu cho trên
2.2 Với liên kết trong phân tử oxygen, người ta còn sử dụng công thức biểu diễn là:
Giải thích về nguồn gốc và ý nghĩa của ba liên kết trong công thức biểu diễn trên
2.3 Điều kiện cần để một chất có màu là phân tử của chất phải chứa các electron linh động (các
electron chưa ghép đôi, các electron π dễ bị kích thích, electron tại các tâm màu của tinh thể…) Đặc điểm linh động đó giúp các electron này có thể dễ hấp thụ năng lượng từ các photon của nguồn bức xạ
Trang 2để chuyển lên một hoặc một số mức năng lượng cao hơn, còn được gọi tắt là các chuyển mức electron.
Nhưng chỉ khi các photon ấy thuộc bức xạ trong vùng nhìn thấy, với bước sóng khoảng: 380 nm< λ<
750 nm thì chất mới có màu
Việc phân tích phổ Hấp thụ electron của oxygen lỏng đã xác nhận rằng các phân tử này đã thực hiện ít
nhất hai chuyển mức electron bởi các loại photon có năng lượng tương ứng là 1,97 eV và 2,15 eV
a) Hãy tính các bước sóng (nm) ứng với hai loại photon trên Từ đó, cho biết về khả năng đơn chất
oxygen lỏng có thể có màu hay không có màu?
b) Theo thuyết MO, phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ trong vùng nhìn thấy để thực hiện chuyển
mức electron linh động từ MO có mức năng lượng thấp lên MO có mức năng lượng cao hơn nào đó trên giản đồ các orbital phân tử Tuy nhiên, về cơ bản thì các sự chuyển mức electron linh động chỉ
được phép xảy ra khi vẫn phải bảo toàn độ bội- tức tổng số các electron linh động trong phân tử phải
không đổi trước và sau khi thực hiện sự chuyển mức electron
Vậy hãy đề xuất sự chuyển mức electron linh động trên các MO của phân tử oxygen phù hợp với
sự mô tả phổ hấp thụ electron đã nêu trên
2.4 Hãy mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử oxygen theo thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB) rồi
cho nhận xét khi kết nối kết quả mô tả đó với các nội dung ở ý 2.1 và 2.3.
Câu 3 GIẢI THÍCH (3,0 điểm)
3.1 Phân tử benzen C6H6 có công thức cấu tạo theo Kekule ở hình 1
a) Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) mô tả sự liên kết trong phân tử benzen theo Kekule.
b) Từ phương pháp MO- Huckel người ta đưa ra giản đồ electron π của benzen ở hình 2 Hãy phân
tích ý nghĩa của giản đồ ấy
3.2 Nguyên nhân các chất như ethanol (C2H5OH), ammonia (NH3), hydrogen chloride (HCl), acid
3.3 Cho năng lượng phân li liên kết của H2, Cl2, HCl lần lượt là 432, 240, 428 (kJ.mol-1) Theo thang Pauling, độ âm điện của H được chấp nhận là 2,2 Hãy xác định độ âm điện của Cl trong phân tử HCl
Câu 4 TINH THỂ (1,5 điểm)
Khối lượng mol nguyên tử của sắt và oxygen lần lượt là 55,8 g/mol và 15,9 g/mol
4.1 Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể sắt (II) oxid (công thức hợp thức FeO) theo g.cm -3
4.2 Trong thực tế, người ta dễ dàng tìm thấy có các oxid của sắt (II) với các công thức từ Fe0,84O đến
Trang 3
-HẾT -Lưu ý: - Thí sinh không được sử dụng tài liệu
- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
ĐÁP ÁN THI KẾT THÚC HỌC PHẦN
Tên HP: Hóa học đại cương 1
Mã HP: CHEM1010 Số tín chỉ: 4 Học kỳ: 2 Năm học: 2016- 2017 Thời gian làm bài: 120 phút
Điểm chi tiết thấp nhất: 0,125đ
1
(2,5đ
)
1.1 - Mô hình nguyên tử theo Rutherford
-Các nội dung:
+ Đã khám phá ra hạt nhân nguyên tử, trong đó hạt nhân nguyên tử tích điện dương và nằm ở trung tâm nguyên tử
+ Khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân + Hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với toàn bộ nguyên tử + Nguyên tử chủ yếu là không gian rỗng
0,25đ
0,25đ
1.2
nlm r R r Y nl lm
1.3 a) Xác định hàm sóng và bình phương hàm sóng:
100
2 1
r
e
0,25đ
0,25đ
Trang 4b) Hình dạng của các AO phụ thuộc vào phần phụ thuộc góc của hàm sóng, tức phụ
thuộc vào hàm cầu Ylm(θ) mô tả trạng thái của electron trong nguyên tử,φ) Vậy dễ thấy rằng hàm cầu không phụ thuộc số lượng tử
n nên tất cả các orbital s (2s, 3s, 4s…) đều có đối xứng cầu như orbital 1s
0,25đ 1.3 a) Tính năng lượng của electron hóa trị của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
E 1s1(H)= -13,60 eV E2s1(Li) = - 5,75 eV
b) Xác định năng lượng ion hóa thứ nhất của 1H và 3Li theo đơn vị eV.
I1(H)= 13,60 eV I1(Li)= 5,75 eV
c)
+ Li ti có tính khử mạnh hơn so với hydrogen do dễ mất electron hóa trị hơn + Phù hợp với nhiều tính chất thực tế, chẳng hạn Li chỉ có khuynh hướng đạt trạng thái oxi hóa +1, còn H (+1 và cả -1)…
0,25đ 0,25đ
0,25 đ 0,25đ
2
(3,0đ
)
Lí thuyết liên kết phù hợp được sử dụng là thuyết MO
2px và MO πx
0,25 đ
0,25đ
0,25đ 2.2
2.1:
-Các liên kết được tạo thành từ 8 electron được phân bố trên 6 MO sinh ra từ sự tổ
hợp của các AO 2p (AO hóa trị) với nhau
-Ba liên kết bao gồm:
2pz
và σ*0 2pz
với bậc nối= (2-0): 2= 1
+ 2 liên kết 3 lectron:
i)Liên kết 3 electron thứ nhất tạo bởi các MO π2
2px, π*1 2px
với bậc nối = (2-1): 2= ½
0,25đ
0,25đ
Trang 5ii)Liên kết 3 electron thứ hai tạo bởi các MO π2
2py, π*1 2py
với bậc nối = (2-1): 2= ½
2.3 a) Từ năng lượng tương ứng của hai loại photon là 1,97 eV và 2,15 eV và với:
0
12, 4 ( )
( )
E KeV
A
(hoặc tính bằng cách khác)
Tính bước sóng tương ứng của hai bức xạ mà oxy lỏng hấp thụ là: 630 nm và 576 nm
- Hai bức xạ ấy trong vùng nhìn thấy nên oxy lỏng có màu
(Thực tế oxygen lỏng màu xanh Có thể quan sát thấy màu xanh của oxygen khí !?)
b) Có thể gán:
πx 2px hoặc πx
2py lên σx
2pz + Chuyển mức ứng với bước sóng 576 nm (tốn năng lượng nhiều hơn): chuyển 1e- từ π2px hoặc π2py lên πx
2px hoặc πx
2py
[Thực tế phổ phân tử oxy cho thấy có rất nhiều chuyển mức bao gồm chuyển mức cho phép (bảo toàn spin, tính chẵn lẻ…) và các chuyển mức không cho phép Do vậy việc gán các chuyển mức ở đây chỉ là dự đoán ở mức đơn giản nhằm giúp chúng ta bước đầu hình dung quan hệ giữa Phổ hấp thụ của phân tử với năng lượng của các electron trên các MO]
0,25đ 0,25đ
0,25đ
- Nhận xét: theo thuyết VB (phân tử oxy có 2 liên kết như kết quả tính bậc nối từ thuyết MO) không còn electron độc thân, tức không phù hợp dữ liệu momen từ
Do vậy việc vận dụng mô hình liên kết theo thuyết VB không giải quyết được các vấn đề đặt ra ở mục 2.1 và 2.3
0,25đ
0,25đ
0,25đ
Câu
3
(3,0đ
)
3.1 a)
- Sự xen phủ các orbital tạo liên kết pi và sigma b)
+ 0,667: bậc liên kết π giữa hai carbon lân cận + 1,000: mật độ electron π tại mỗi carbon,và như nhau
+ 0,399: độ chưa bão hòa của nguyên tử carbon, và như nhau
0,25đ 0,5đ
0,25đ 0,25đ 0,25đ
Trang 6+ Các số liệu phù hợp với mô hình giải tỏa electron π đối với 6 electron π trong vòng
3.2 - Do có sự hình thành liên kết hidro giữa phân tử nước với các phân tử đã cho
-Minh họa:
0,5đ
0,25đ
Câu
4
(1,5đ
)
4.1
- Tính tỉ lệ bán kính ion
- Suy ra kiểu cấu trúc ô mạng tinh thế sắt (II) oxid và vẽ hình
- Tính được khối lượng riêng
0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 4.2
- Đó là các công thức không hợp thức -Nguyên nhân: đa số các tinh thể khuyết đều bị khuyết tật Trong trường hợp này là
sự khuyết tật của sắt Theo đó: các vị trí của sắt trong ô mạng đã không bị chiếm hết bởi sắt
0,25đ 0,5đ