GIÁO án bồi DƯỠNG học SINH GIỎI hóa học 10

CHUYÊN ĐỀ 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN HÓA HỌC HẠT NHÂN Tiết 1+2+3+4: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ NỘI DUNG 1.Thành phần cấu tạo, kích thước, khối lượng nguyên tử Proton được Rơzơfo (Rutherford) khám phá vào năm 1919 bằng thí nghiệm bắn phá hạt nhân nitơ bằng hạt anpha. 4 14 17 1 2 7 8 1 He+ N O+ P → ; Khối lượng, mp=1,6725.1024g=1,0072u; Điện tích = 1,602.1019C = 1+ Kết quả này có ý nghĩa khoa học to lớn, vì đây là lần đầu tiên con người đã có thể biến đổi nguyên tố hóa học này thành nguyên tố hóa học khác. Nơtron được Chatvich (Chadwick) khám phá vào năm 1932 bằng thí nghiệm bắn phá hạt nhân beri bằng hạt anpha. 4 9 12 1 2 4 6 0 He+ Be C+ n → ; Khối lượng, mn=1,6748.1024g=1,0086u; Điện tích = 0 Số điện tích hạt nhân. Nguyên tố hóa học. Đồng vị

Trang 1

GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC 10

Trang 2

Đoàn Sỹ Nguyên SĐT: 0974 914 394 Email:Doannguyenfc02@gmail.com

2

CHUYÊN ĐỀ 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

HÓA HỌC HẠT NHÂN Tiết 1+2+3+4: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

NỘI DUNG

1.Thành phần cấu tạo, kích thước, khối lượng nguyên tử

Proton được Rơzơfo (Rutherford) khám phá vào năm 1919 bằng thí

nghiệm bắn phá hạt nhân nitơ bằng hạt anpha

Nơtron được Chatvich (Chadwick) khám phá vào năm 1932 bằng thí

nghiệm bắn phá hạt nhân beri bằng hạt anpha

2 He + Be 4 → 6 C + n 0 ; Khối lượng, mn=1,6748.10-24g=1,0086u;

Điện tích = 0

Số điện tích hạt nhân Nguyên tố hóa học Đồng vị

Số điện tích hạt nhân, viết ngắn gọn là điện tích hạt nhân, kí hiệu là Z

là số proton có trong hạt nhân Trong nguyên tử, Z= điện tích hạt nhân= số proton = số electron

Nguyên tố hóa học: Những loại nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân

thuộc về cùng một nguyên tố hóa học

Đồng vị: Những loại nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác nhau về số khối gọi là đồng vị Thí dụ nguyên tố hidro có ba đồng vị lần lượt là 1

• Lớp electron đã có đủ số electron tối đa gọi là lớp electron bão hoà

• Tổng số electron trong một lớp là 2n2

•

Trang 3

• Kí hiệu các phân lớp là các chữ cái thường: s, p, d, f.

• Số phân lớp của một lớp electron bằng số thứ tự của lớp Ví dụ lớp K (n

=1) chỉ có một phân lớp s Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là s và p Lớp M (n = 3)

có 3 phân lớp là s, p, d…

• Số electron tối đa trong một phân lớp: s chứa tối đa 2 electron, p chứa tối

đa 6 electron, d chứa tối đa 10 electron, f chứa tối đa 14 electron

c.Cấu hình electron của nguyên tử

Là cách biểu diễn sự phân bố electron trên các lớp và phân lớp Sự phân bố củacác electron trong nguyên tử tuân theo các nguyên lí và quy tắc sau:

lần lượt các obitan có mức năng lượng từ thấp lên cao

electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng củamỗi electron

obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều

tự quay giống nhau

d Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

• Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng cónhiều nhất là 8 electron

Trang 4

4

• Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng (ns2np6) đều rất bền vững,chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học Đó là các khí hiếm,

vì vậy trong tự nhiên, phân tử khí hiếm chỉ gồm một nguyên tử

• Các nguyên tử có 1-3 electron lớp ngoài cùng đều là các kim loại (trừ B).Trong các phản ứng hoá học các kim loại có xu hướng chủ yếu là nhường electron trở thành ion dương

• Các nguyên tử có 5 -7 electron lớp ngoài cùng đều là các phi kim Trongcác phản ứng hoá học các phi kim có xu hướng chủ yếu là nhận thêm electron trở thành ion âm

• Các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng là các phi kim, khi chúng có

số hiệu nguyên tử nhỏ như C, Si hay các kim loại như Sn, Pb khi chúng có số hiệu nguyên tử lớn

+ Số lượng tử phụ (hay số lượng tử obitan) l : cho biết hình dạng của obitan

trong không gian và xác định số phân lớp trong mỗi lớp

* l nhận giá trị từ 0 đến n – 1

* Ứng với mỗi giá trị của n (một lớp electron) có n giá trị của l và do đó

có n phân lớp electron hay kiểu obitan

Vd : Ở lớp thứ I (n = 1) → l có 1 giá trị (l = 0) → 1 kiểu obitan s

Ở lớp thứ II (n = 2) → l có 2 giá trị (l = 0 và l = 1) → 2 kiểu obitan s và p

Ở lớp thứ III (n = 3) → l có 3 giá trị (l = 0, l = 1 và l = 2) → 3 kiểu obitan

s , p và d

Ở lớp thứ IV (n = 4) → l có 4 giá trị (l = 0, l = 1, l = 2 và l = 3) → 4 kiểu obitan s , p , d và f

+ Số lượng tử từ m l xác định sự định hướng của AO trong không gian và

đồng thời nó qui định số AO trong một phân lớp Mỗi giá trị của ml ứng với một AO

Trang 5

0 +1

l = 2 → m l chỉ có 5 giá trị (-2 , -1 , 0 , +1 , +2) → có 5AOd

-2 -1 0 +1 +2

l = 3 → m l chỉ có 7 giá trị (-3,-2,-1,0,+1,+2,+3) → có 7AOf

1 H(99%) và 2

1 H (1%) oxi tồn tại ở ba đồng vị 16

8 O(99,762%), 17

8 O(0,038%), 19

8 O(0,200%)

a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của mỗi nguyên tố

b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử nước khác nhau tạo nên từ những đồng vịtrên?

c) Phân tử nước nào có độ phổ biến lớn nhất?

Giải a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của mỗi nguyên tố

Có 18 loại phân tử nước khác nhau

c) Phân tử nước có độ phổ biến lớn nhất là: 1 16 1

1 H O H 8 1

Bài 2 Hợp chất A có công thức là MXx, trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng M là kim loại, X là phi kim ở chu kỳ 3 Biết trong hạt nhân nguyên tử của M có: n – p = 4, của X có n’ = p’ (trong đó n, n’, p, p’ là số nơtron và proton) Tổng số proton trong MXx là 58

1 Xác định MXx ?

2 Hoà tan 1,2 gam A hoàn toàn vừa đủ trong dung dịch HNO3 0,36M thìthu được V lít khí màu nâu đỏ (đktc) và dung dịch B làm quỳ tím hoá đỏ

Trang 6

Đoàn Sỹ Nguyờn SĐT: 0974 914 394 Email:Doannguyenfc02@gmail.com

Vậy cụng thức của A là FeS 2

2 Hóy xỏc định giỏ trị V và thể tớch dung dịch HNO 3 cần dựng:

A3là 5 đơn vị

+Tổng số phần tử của đồng vị A1 và A4 lớn hơn tổng số hạt không mang điệncủa đồng vị A2 và A3 là 333

+Số khối của đồng vị A4 bằng 33,5% tổng số khối của ba đồng vị kia

a)Xác định số khối của 4 đồng vị và số điện tích hạt nhân của nguyên tố A b)Các đồng vị A1 , A2 , A3 , A4 lần l−ợt chiếm 50,9% , 23,3% , 0,9% và 24,9%

tổng số nguyên tử HCy tính KLNT trung bình của nguyên tố A

Giải

Trang 7

4p + n1 + n2 + n3 + n4 =825 (1) Theo bµi ta cã hÖ n3 + n4 – n1 = 121 (2)

Ph−¬ng tr×nh : n1 – n3 – (n2 – n4) = 5 (3)

4p + n1 + n4 – (n2 + n3) = 333 (4) 100(p + n4) = 33,5(3p + n1 + n2 + n3) (5)

b Những biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân

*Trong 1 chu kì ( đi từ trái sang

phải)

* Trong 1 nhóm A( từ trên xuống dưới)

- Bán kính nguyên tử giảm dần - Bán kính nguyên tử tăng dần

- Năng lượng ion hóa của nguyên

- Độ âm điện của nguyên tử giảm dần

- Tính kim loại giảm dần, tính phi

- Tính bazo của oxit và hidroxit - Tính bazo của oxit và hidroxit tăng dần

Trang 8

- năng lượng ion hóa của một nguyên tử, phân tử hoặc ion là năng lượng cần

thiết để tách êlectron liên kết yếu nhất ra khỏi một hạt ở trạng thái cơ bản sao cho ion dương được tạo thành cũng ở trạng thái cơ bản

b1 So sánh bán kính của nguyên tử và ion

- Dạng 1: xét nguyên tử tạo nên ion đó có số lớp e thế nào với nhau.

e

RK+ > RNa+

- Dạng 2: là dạng thường gặp: Ng ta cho các ion xen lẫn cả nguyên tử có cùng

số e Đầu tiên vẫn xét số lớp e của nguyên tử tạo nên ion Sau đó xét tiếp

đến số proton trong hạt nhân của nguyên tử nếu nguyên tử nào có nhiều p hơnthì ion nguyên tử đó có bán kinh nhỏ hơn

Giải thích như sau: cùng số e, ion nào có p nhiều hơn thì lực hút giữa hạtnhân và lớp e ngoài cùng càng lớn làm cho bán kính ion càng nhỏ (chú ý là lựchút này không dàn đều cho các e mà càng nhiều p, e thì lực này càng tăng)

* Kết luận: Bán kính nguyên tử/ion phụ thuộc lần lượt ( nếu cùng số lớp e rồi

thì bỏ qua và xđ điện tích hạt nhân)

CƠ KHI BIẾT % CỦA 1 NGUYÊN TỐ TRONG HỢP CHẤT

1 Với hợp chất vô cơ:

- trong hợp chất với oxi: trong 1 chu kì đi từ trái sang phải hóa trị của các

nguyên tố trong hợp chất với oxi tăng từ 17

- trong hợp chất với H: Hoá trị với hidro (đv phi kim) = 8 – STT của nhómVD:

Trang 9

Na Mg Al Si P S Cl

CT oxit cao

nhất

2 Cụng thức tớnh MA x số lượng A(x)

- giả sử cú cụng thức: AxBy : %A =  x 100

MAxBy

Bài 1.X và Y là cỏc nguyờn tố thuộc nhúm A, đều tạo hợp chất với hiđro cú dạng

RH (R là kớ hiệu của nguyờn tố X hoặc Y) Gọi A và B lần lượt là hiđroxit ứng với húa trị cao nhất của X và Y Trong B, Y chiếm 35,323% khối lượng Trung hũa hoàn toàn 50 gam dung dịch A 16,8% cần 150 ml dung dịch B 1M Xỏc định

cỏc nguyờn tố X và Y

Hợp chất với hiđro cú dạng RH nờn Y cú thể thuộc nhúm IA hoặc VIIA

Trường hợp 1 : Nếu Y thuộc nhúm IA thỡ B cú dạng YOH

677 , 64

323 , 35 17

Trường hợp 2 : Y thuộc nhúm VIIA thỡ B cú dạng HYO4

677 , 64

323 , 35 65

Y

=

⇒

B (HClO4) là một axit, nờn A là một bazơ dạng XOH

gam 4 , 8 gam 50 100

8

,

16

XOH + HClO4 → XClO4 + H2O

⇒ nA = nHClO4 = 0 , 15 L ì 1 mol / L = 0 , 15 mol

⇒

mol 15 , 0

gam 4 , 8 mol / gam 17

⇒ MX = 39 gam/mol, vậy X là nguyờn tố kali (K)

Bài 2: Hợp chất A có công thức RX trong đó R chiếm 22,33% về khối l−ợng

Tổng số p,n,e trong A là 149 R và X có tổng số proton bằng 46 Số nơtron của

Giải

Trang 10

VËy MR = 22,33.103/100 = 23 MX = 80 Hîp chÊt NaBr

b) hh NaCl(a mol ) ; NaBr(b mol) ; NaI(c mol)

Theo bµi m= 3,955 g (nªn lo¹i )

+)VËy Cl2 ph¶n øng víi NaI vµ NaBr : Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2

0,04-a 0,04-a

Hh muèi khan gåm : NaBr d− (b-0,04+a) vµ NaCl ( 0,05) VËy ta cã :

58,5.0,05 + 103.(a+b-0,04) = 3,955 a= 0,02 mol ; b= 0,03 mol ; c= 0,01 mol

-

Tiết 9+10+11+12 : HÓA HỌC HẠT NHÂN

NỘI DUNG

A.LÝ THUYẾT CHUNG

I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

*Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp

Trang 11

+ Đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị

+ Đồng vị phóng xạ ( không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tựnhiên và nhân tạo

* Đơn vị khối lượng nguyên tử

- u: có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 12

=> khối lượng có thể đo bằng đơn vị năng lượng chia cho c2: eV/c2 hay MeV/c2

-Theo Anhxtanh, một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khichuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với: m =

2 2 0

1

c v m

NĂNG LƯỢNG LIÊN

Tên gọi Kí hiệu

Công thức Ghi chú

2He

Hạt Nhân Hêli

0n

không mang điện

không mang điện, m0 =

0, v ≈ c

Trang 12

*Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn ε =

- Có hai loại phản ứng hạt nhân

+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác(phóng xạ)

+ Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thànhcác hạt nhân khác

Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân:1 1

1p= 1H; 1

0n; 4

2He= α;0

Trang 13

* Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 +A2 = A3 +A4

* Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Z1 +Z2 =Z3 +Z4

* Định luật bảo toàn động lượng: ∑ P t = ∑ P s

* Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần W t = Ws

Chú ý:-Năng lượng toàn phần của hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng

lượng thông thường( động năng):

m

=

V NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN:

+ Khối lượng trước và sau phản ứng: m 0 = m 1 +m 2 và m = m 3 + m 4

+ Năng lượng W: -Trong trường hợp m kg( ) ; W J( ):

2 0

5 , 931 ) (m0 m m m0

Nếu m0 > m: W> 0 : phản ứng tỏa năng lượng;

Nếu m0 < m : W< 0 : phản ứng thu năng lượng

Trang 14

-Ion hoá rất mạnh

-Đâm xuyên yếu

(β-) -Là dòng hạt êlectron (−10e), vận tốc

c

xuyên mạnh hơn tia α

(β+) -Là dòng hạt êlectron dương (còngọi là pozitron) 0

1

(+ e), vận tốc ≈c.(γ)

-Là bức xạ điện từ có bước sóng rất

ngắn (dưới 10-11 m), là hạt phôtôn có

năng lượng rất cao

-Ion hoá yếu nhất, đâm xuyênmạnh nhất

Theo số hạt (N) Theo khối lượng (m) Độ phóng xạ (H) (1Ci= 3,7.10 10Bq)

Trong quá trình phân

rã, số hạt nhân phóng

xạ giảm theo thời gian

:

Trong quá trình phân

rã, khối lượng hạt nhân

phóng xạ giảm theo

thời gian :

- Đại lượng đặc trưng chotính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ

t

t T

t

t T

( )t

H :độ phóng xạ còn lại sau thời gian t

H = λN = λ N0 T

t

−

2 = λN0e-λt Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây

Thực tế còn dùng đơn vị

Trang 15

curi (Ci):

1 Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi

N)/N0 ; (m0 – m)/m0Theo số

1

0, 693 0, 693 1,5366.10

4,51.10

k t

−

Sơ đồ: 238 206

92U → 82Pb Nhận thấy cứ 1 mol U phân rã cho 1 mol Pb

Vậy tuổi của mẫu đá là 1,7 tỉ năm

Bài 2 a) Một chất phóng xạ có chu kì bán hủy là 30 năm Hỏi cần một thời

gian bao lâu để 99% số nguyên tử của nó bị phân rã ?

b) Một vật X có khối lượng 70 kg, có chứa 140 g kali Trong tự nhiên đồng vị

K

40

19 chiếm khoảng 0,0117%

i) Tính khối lượng (ra mg) và số nguyên tử đồng vị 40 K

19 trong mẫu vật X Biết

có M = 39,974

Trang 16

19

ii) 40 K là đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã bằng 1,28.109 năm Tính hằng số phóng xạ của đồng vị này

1 0

λ Mặt khác

2 / 1

t

693 , 0

=

N

N ln 693 , 0

t

) N 01 , 0 (

N ln 693 , 0

30 t

Số nguyên tử đồng vị 40 K

A 6 , 023 10 2 , 468 10

974 , 39

10 38 , 16 N M

ii) hằng số phóng xạ:

2 / 1

t

693 , 0

=

9 5 , 414 10 10

28 , 1

693 ,

- Phóng xạ kiểu là quá trình phóng xạ xẩy ra khi hạt nhân nguyên tử

phóng ra hạt nhân heli 4He2+ Khi đó phần còn lại có số khối giảm đi 2đơn vị.Chẳng hạn

- Phóng xạ kiểu là quá trình phóng xạ xảy ra khi hạt nhân nguyên tử

phóng ra hạt e Khi đó số khối hạt nhân đó vẵn không đổi nhưng số hiệunguyên tử tăng lên một đơn vị Chẳng hạn:

- Công thức tính chu kì bán hủy(t ½ = 0,693: k)

Trang 17

- Công thức tính lượng chất phóng xạ( tính theo đơn vị khối lượng) còn lạisau thời gian t là : lg

2,303

A=

+ trong đó: A0 là chất phóng xạ có mặt ban đầu

A là lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm t + Nếu N0 là tốc độ phóng xạ ban đầu ( tức là số nguyên tử bị phân hủy trongmột đơn vị thời gian t là

Thay vào phương trình phân rã ta có:

Trang 18

18

CHUYấN ĐỀ 2: LIấN KẾT HểA HỌC

Tiết 15+16+17+18: CÁC LOẠI LIấN KẾT HểA HỌC

NỘI DUNG

I 1 Khái niệm phân tử và liên kết hóa học

Phân tử là phần tử nhỏ nhất của chất, mang tính chất đặc trưng cho chất,

có thể phân chia thành các hạt nhỏ hơn trong các phản ứng hoá học và có thể tồn tại độc lập

Sự kết hợp giữa các nguyên tử để đạt tới trạng thái bền vững hơn được gọi

I.2 Các khuynh hướng hình thành liên kết hóa học:

I.2.1 Các khuynh hướng hình thành liên kết - Qui tắc bát tử (Octet)

Nội dung của qui tắc bát tử: “ Khi tham gia vào liên kết hóa học các

nguyên tử có khuynh hướng dùng chung electron hoặc trao đổi để đạt đến cấu

I.2.2 Một số đại lượng đặc trưng cho liên kết hóa học

I.2.4.1 Độ dài liên kết (d): Là khoảng cách giữa hai

hạt nhân của hai nguyên tử liên kết trực tiếp với nhau

Ví dụ: Trong phân tử nước, dO-H = 0,94 A0

Độ dài liên kết giữa hai nguyên tử A-B có thể

tính gần đúng bằng tổng bán kính của hai nguyên tử A

I.2.4.2 Góc liên kết: Là góc tạo bởi hai nửa đường thẳng xuất phát từ một hạt

nhân nguyên tử và đi qua hạt nhân của hai nguyên tử liên kết trực tiếp vớinguyên tử đó Ví dụ: Trong phân tử nước HOH = 104028’

Góc liên kết phụ thuộc vào:

+Trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm

+ Độ âm điện của nguyên tử trung tâm A và phối tử X: nguyên tử trungtâm A có độ âm điện lớn sẽ kéo mây của đôi electron liên kết về phía nó nhiều hơn, hai đám mây của hai liên kết mà lớn lại ở gần nhau gây ra lực tương tác

Trang 19

đẩy làm cho độ lớn góc liên kết tăng lên Nếu phối tử X có độ âm điện lớn sẽ gây tác dụng ngược lại

I.2.4.3 Năng lượng liên kết

Năng lượng liên kết A-B là năng lượng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn liên kết A-B (thường được qui về 1 mol liên kết - kJ/mol hoặc kcal/mol)

EH-H = 103 kcal/mol : H2 → 2H ∆ H = 103 kcal/mol Năng lượng liên kết (năng lượng phân li liên kết), về trị tuyệt đối, chính bằng năng lượng hình thành liên kết nhưng ngược dấu Tổng năng lượng các liên kết trong phân tử bằng năng lượng phân li của phân tử đó

- Năng lượng liên kết giữa 2 nguyên tử tăng cùng bậc liên kết ( đơn < đôi <ba)

II liên kết ion

hút tĩnh điện giữa các ion mang điện ngược dấu

• Bản chất của lực liên kết ion: là lực hút tĩnh điện

Độ lớn của lực liên kết ion (F) phụ thuộc vào trị số điện tích của cation(q1) và anion (q2) và bán kính ion của chúng lần lượt là r1 và r2

F~ 1 2 2

.

q q

r ( r = r1 + r2 ) Khi lực liên kết ion càng lớn thì liên kết ion càng bền, năng lượng mạng lưới ion càng lớn và liên kết ion khó bị phân li, mạng lưới ion càng khó bị phá

vỡ, các hợp chất ion càng khó nóng chảy, khó bị hoà tan trong dung môi phân cực hơn

1.1.1.1 II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành liên kết ion

- Năng lượng ion hoá - ái lực với electron - Năng lượng mạng lưới

ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản (trạng thái không kích thích) tạo ra cation

Trang 20

a) Khái niệm: ái lực đối với electron là năng lượng tỏa ra (hay thu vào) khi một

nguyên tử kết hợp với electron để trở thành ion âm

X + 1e → X - + A1 ( A1: là ái lực đối với electron thứ nhất.)

càng dễ chuyển thành ion âm

II.3.3 Năng lượng mạng lưới.

với nhau để tạo thành mạng lưới tinh thể

bền

electron, các ion được tạo thành hút nhau càng mạnh thì càng thuận lợi cho sự tạo thành liên kết ion

III Liên kết cộng hóa trị

III.1 Lí thuyết phi cơ học lượng tử ( Thuyết electron hóa trị Lewis

-Langmuir)

III.1.1 Sự hình thành liên kết cộng hóa trị.

• Khi hình thành liên kết cộng hóa trị, các nguyên tử có khuynh hướngdùng chung các cặp electron để đạt cấu trúc bền của khí hiếm gần kề ( với 8 hoặc 2 electron lớp ngoài cùng)

• Các cặp electron dùng chung có thể do sự góp chung của hai nguyên tửtham gia liên kết (cộng hóa trị thông thường) hoặc chỉ do một nguyên tử bỏ ra (cộng hóa trị phối trí)

• Số electron góp chung của một nguyên tử thường bằng 8 - n (n: số thứ tựcủa nhóm nguyên tố) Khi hết khả năng góp chung, liên kết với các nguyên tử còn lại được hình thành bằng cặp electron do một nguyên tử bỏ ra (thường là nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn)

phân tử

Công thức electron

III.2.1 Thuyết VB (Valent Bond - Liên kết hóa trị)

III.2.1.1 Các luận điểm cơ sở của thuyết VB

• Một cách gần đúng, coi cấu tạo e của nguyên tử vẫn được bảo toàn khihình thành phân tử từ nguyên tử, nghĩa là trong phân tử vẫn có sự chuyển động của e trong AO Tuy nhiên khi 2 AO hóa trị của hai nguyên tử xen phủ nhau tạo liên kết hóa học thì vùng xen phủ đó là chung cho hai nguyên tử

• Mỗi một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử được đảm bảo bởi 2 e cóspin đối song mà trong trường hợp chung, trước khi tham gia liên kết, mỗi e đó

Trang 21

là e độc thân trong 1 AO hóa trị của một nguyên tử Mỗi liên kết hóa học đượctạo thành đó là một liên kết 2 tâm (2 nguyên tử) Liên kết đó không thể hìnhthành từ 1 e (thiếu e) hoặc từ 3e trở lên (tính bCo hòa của liên kết cộng hóa trị).

• Sự xen phủ giữa 2 AO có 2e của 2 nguyên tử càng mạnh thì liên kết đượctạo ra càng bền (nguyên lý xen phủ cực đại) Liên kết hóa học được phân bố theo phương có khả năng lớn về sự xen phủ 2 AO (thuyết hóa trị định hướng)

III.2.1.2 Thuyết VB về sự hình thành liên kết cộng hóa trị

Liên kết giữa hai nguyên tử càng bền nếu mức độ xen phủ của các obitan càng lớn, như vậy sự xen phủ của các obitan tuân theo nguyên lí xen phủ cực

đại: “ liên kết được phân bố theo phương nào mà mức độ xen phủ các obitan

Ví dụ: 1H 1s1

17Cl 1s22s22p63s23p5

H H

Cl H

Cl Cl

III.2.1.3 Thuyết VB về vấn đề hóa trị của nguyên tử trong hợp chất cộng hóa trị

• Cộng hóa trị của một nguyên tử (hóa trị nguyên tử) bằng số liên kết mànguyên tử đó có thể tạo được với các nguyên tử khác

Ví dụ: Trong CO2 (O= C =O) nguyên tử C và O lần lượt có hóa trị bằng 4 và 2

• Theo thuyết VB, để tạo được một liên kết cộng hóa trị, nguyên tử đC sửdụng một e độc thân của chúng Như vậy, có thể nói rằng cộng hóa trị của một nguyên tử bằng số e độc thân của nguyên tử đC dùng để tham gia liên kết

• Cũng theo thuyết VB, khi tham gia liên kết các nguyên tử có thể bị “kíchthích” Sự kích thích này có ảnh hưởng đến cấu hình e của nguyên tử, các e cặp

đôi có thể tách ra và chiếm cứ các AO còn trống trong cùng một lớp Như vậy

số e độc thân của nguyên tử có thể thay đổi và cộng hóa trị của nguyên tử có thể có giá trị khác nhau trong những hợp chất khác nhau (Bảng 2)

VD1: Cộng hóa trị của S trong H2S là 2 ; SO2 là 4 ; H2SO4 là 6

VD2: Cộng hóa trị của Clo trong HClO là 1; HClO2 là 3 ; HClO3 là 5; HClO4 là

7

IV Liên kết hiđro

IV.1 Khái niệm

Trang 22

- Liên kết hyđro là liên kết hoá học được hình thành bằng lực hút tĩnh điện yếu giữa một nguyên tử hyđro linh động với một nguyên tử phi kim có độ âm điệnlớn, mang điện tích âm của phân tử khác hoặc trong cùng phân tử

C

O O

O H

H O

H

1.1.1.2 V.2 Bản chất của lực liên kết hyđro.

- Bản chất của lực liên kết hyđro là lực hút tĩnh điện

- Liên kết hiđro thuộc loại liên kết yếu, có năng lượng liên kết vào khoảng

10-40 kJ/mol, yếu hơn nhiều so với liên kết cộng hóa trị mà năng lượng liên kếtvào khoảng và trăm đến vài ngàn kJ/mol, nhưng lại gây nên những ảnh hưởngquan trọng lên tính chất vật lí (như nhiệt độ sôi và tính tan trong nước) cũngnhư tính chất hóa học (như tính axit) của nhiều chất hữu cơ

+

ư

ư δ δ

H

ư 1

δ

Y

V.3 Điều kiện hình thành liên kết hyđrô.

+ X phải có độ âm điện cao, bán kính nguyên tử phải tương đối nhỏ( O, N,

Có thể có loại liên kết H liên phân tử tạo thành vòng khép kín (dạng

đime) rất bền rất khó tách nhau ra ngay cả khi bay hơi

ư δ δ

C O OH

Trang 23

• Trong phân tử có liên kết H nội phân tử: ngoài ra còn có liên kết H liên

phân tử nhưng vô cùng khó khăn vì nó tạo ra liên kết H nội phân tử dễ dàng hơn và bền hơn liên kết H liên phân tử

b) ảnh hưởng của liên kết H

- Liên kết hyđro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, sứccăng bề mặt và khả năng hoà tan vào nước của chất

- Các chất có liên kết hyđro nội phân tử sẽ giảm khả năng tạo liên kết hyđroliên phân tử, làm giảm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khả năng hoá lỏng sovới hợp chất có khối lượng phân tử tương đương nhưng có liên kết hyđro liênphân tử

C O O

H

O H (II) VD

(II) có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn(I)

môi

- Nếu có liên kết H giữa phân tử hợp chất và dung môi thì độ tan lớn

- Những chất có khả năng tạo liên kết H nội phân tử dễ tan trong dung môikhông phân cực, khó tan trong dung môi phân cực hơn so với những chất cóliên kết H liên phân tử

VD: Do có liên kết hyđro nên H2O, NH3, HF có nhiệt độ sôi cao hơn các hợpchất có khối lượng phân tử tương đương(hoặc lớn hơn) nhưng không có liên kếthyđro như H2S, HBr, HI Liên kết hyđro của C2H5OH với H2O làm cho rượuetylic tan vô hạn trong nước

O - H

C2H5

H- O

C2H5

O - H

C2H5

O - H H

Trang 24

sp3 Tuy nhiờn trong CH4 trờn C khụng cú cặp electron chưa liờn kết nờn gúcHCH = 109o28', cũn trong phõn tử NH3 trờn N cũn 1 cặp e chưa liờn kết chiếmvựng khụng gian rộng hơn (lực đẩy mạnh hơn), làm nhỏ gúc liờn kết lại, gúcHNH = 107o Trong phõn tử H2O, trờn nguyờn tử O cũn 2 cặp electron chưa liờnkết, lực đẩy mạnh hơn, chiếm vựng khụng gian lớn hơn, làm giảm gúc liờn kếtnhỏ hơn so với cả gúc HNH ( gúc liờn kết HOH = 105o)

b) Khi độ õm điện của nguyờn tử trung tõm giảm thỡ cỏc khoảng cỏch cỏccặp electron liờn kết càng ở xa nhau hơn ( do bị lệch về phớa phối tử nhiều hơn) nờn lực đẩy giữa chỳng giảm, do đú gúc liờn kết giảm Mặt khỏc từ H2O đến H2Se khả năng lai húa sp3 của nguyờn tử trung tõm giảm, nờn gúc liờn kết giảm mạnh về gần với gúc 90o

c)Trong phõn tử H2O và F2O, nguyờn tử O trung tõm đều ở trạng thỏi lai húa

sp3 Độ õm điện của F > H nờn trong phõn tử H2O 2 cặp electron liờn kết bị lệch về phớa O, khoảng cỏch giữa chỳng nhỏ, lực đẩy lớn Cũn trong F2O cặp electron liờn kết bị lệch về phớa F, khoảng cỏch giữa chỳng lớn hơn, lực đẩy nhỏ hơn, gúc liờn kết nhỏ hơn

2 Cho cỏc phõn tử: Cl2O ; O3 ; SO2 ; NO2 ; CO2 và cỏc trị số gúc liờn kết: 1200

; 1110 ; 1320 ; 117o ; 1800 Hóy ghi giỏ trị gúc liờn kết trờn cho phự hợp vớicỏc phõn tử tương ứng và giải thớch (ngắn gọn)

Giải

CO2 AX2 → C lai húa sp → gúc liờn kết là 180o

- Cl2O dạng AX2E2 → O lai húa sp3 gúc liờn kết gần với gúc tứ diện → gúc liờnkết là 1110

- Cỏc phõn tử O3 ; SO2 ; NO2 nguyờn tử trung tõm đều ở trạng thỏi lai húa sp2

- NO2 cú gúc liờn kết lớn nhất vỡ trờn nguyờn tử N obitan chưa tham gia liờnkết chỉ cú 1e nờn lực đẩy ộp gúc liờn kết kộm hơn so với O3 và SO2 nguyờn tửtrung tõm (O, S) đều cú 1 cặp e chưa tham gia liờn kết

- SO2 cú cấu trỳc phõn tử dạng gúc rất giống O3 nhưng cú gúc liờn kết lớnhơn một chỳt vỡ ngoài nguyờn tử trung tõm S cú bỏn kớnh lớn hơn nguyờn tử trung tõm O, cũn tồn tại một kết π p – d tạo bởi p chứa cặp e tự do của phối tử

O với obitan d cũn trống của S làm độ dài liờn kết S-O bị rỳt ngắn lại Gúc liờn kết O3 : (1170); SO2 : (1200); NO2: (1320)

3 Nêu quy luật và giải thích sự biến đổi về nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

năng l−ợng liên kết, độ bền nhiệt trong dCy F2- Cl2 - Br2 -I2

Trang 25

Giải

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các halogen tăng từ flo đến iot

Giải thích: ở trạng thái rắn, lỏng các halogen tương tác với nhau bằng lựcVandervan Trong đó lực tương tác giữa các phân tử chủ yếu là lực khuếch tán

Từ F2 đến I2, bán kính nguyên tử tăng dần, khả năng bị phân cực hóa tăng nênlực khuếch tán tăng từ F2 đến I2 Mặc khác từ F2 đến I2, khối lượng phân tửtăng dần cũng góp phần làm cho nđnc và nđs của các halogen tăng lên từ F2đến I2

- Sự biến đổi năng lượng liên kết:Năng lượng liên kết của các halogen tăng từflo đến clo rồi giảm từ clo đến iot

Hai nguyên tử halogen liên kết với nhau bằng 1 liên kết σ Tuy nhiên trong cácphân tử Cl2, Br2 và I2, ngoài liên kết σ còn có một phần của liên kết π tạo nên bởi sự xen phủ của obitan p với obital d trống của nguyên tử halogen kia Flo không có obital d nên không có khả năng tạo thành liên kết π đó nên năng lượng liên kết trong phân tử F2 nhỏ hơn Cl2 Từ Cl2 đến I2, năng lượng liên kết giảm dần do bán kính nguyên tử tăng Độ dài liên kết tăng dần từ F2 đến I2

- Độ bền nhiệt biến đổi giống với sự biến đổi của năng lượng liên kết

1 Khái niệm và quy ước

• Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào trong quá trìnhphản ứng (giả thiết là hoàn toàn, chỉ theo một hưởng, ở T = const và quy ướccho 1 mol chất) được gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng (đôi khi gọi là nhiệtcủa phản ứng) và được kí hiệu là Q

Quy ước: Nếu phản ứng tỏa nhiệt: Q < 0; Nếu phản ứng thu nhiệt: Q > 0Chỉ số 0 đặt phía trên bên phải ∆H cho biết các chất trong phản ứng đều đượclấy ở trạng thái chuẩn

Nếu muốn chỉ tại nhiệt độ nào đó người ta sẽ ghi nhiệt độ ở phía dưới bên phải ∆H Ví dụ 0

Trang 26

Nội dung: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào bản

chất và trạng thái của các chất phản ứng, không phụ thuộc vào những cách khác nhau thực hiện phản ứng

Hệ quả: - Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt là ∆H thì phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt là - ∆H

- Có thể thực hiện được phép tính đại số đối với các phương trình nhiệt hóa học

3 Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng

nhiệt hóa học)

- Nhiệt hình thành (còn gọi là sinh nhiệt) của một hợp chất là hiệu ứngnhiệt của phản ứng hình thành 1 mol hợp chất ấy từ những đơn chất ứng với trạng thái bền nhất hay thường gặp nhất của những nguyên tố tự do của hợp chất trong những điều kiện đã cho về áp suất và nhiệt độ Kí hiệu là ∆Hht

Nhiệt hình thành chuẩn là nhiệt hình thành xác định trong điều kiện chuẩn, kí hiệu là 0

298 , ht

- Nhiệt đốt cháy (còn gọi là thiêu nhiệt) của một chất là hiệu ứng nhiệt củaphản ứng đốt cháy một mol chất đó bằng oxi phân tử để tạo thành oxit bền caonhất của các nguyên tố trong hợp chất Kí hiệu là ∆Hđc

Nhiệt đốt cháy chuẩn là nhiệt đốt cháy xác định trong điều kiện chuẩn, kí hiệu

⇒ Nhiệt đốt cháy của các oxit cao nhất của các nguyên tố bằng 0

- Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các chất phản ứng(chất đầu) trừ đi tổng nhiệt đốt cháy của các chất sản phẩm (chất cuối)

∆

∆H phản ứng = ΣΣΣννννpu (∆∆∆H đc ) chất phản ứng - ΣΣΣννννsp (∆∆∆H đc ) chất sản phẩm

4 Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt của phản ứng vào nhiệt độ

Trong đó: ∆HT1, ∆HT2 lần lượt là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tại nhiệt độ T1,

) T T ( C H

HT2 = ∆ T1+ ∆ P 2− 1

∆

Trang 27

4 Nhiệt chuyển pha, nhiệt phân li, năng lượng liên kết và hiệu ứng nhiệt của phản ứng

• Chuyển pha là quá trình trong đó một chất chuyển từ một trạng thái tập hợpnày sang một trạng thái tập hợp khác

- Nhiệt chuyển pha là hiệu ứng nhiệt kèm theo quá trình chuyển pha

- Các quá trình chuyển pha thường gặp là:

+ Sự chuyển dạng thù hình

- Nhiệt chuyển pha có thể được xác định bằng cách sử dụng định luật Hess

• Nhiệt phân li (nhiệt nguyên tử hóa): Nhiệt phân li (còn được gọi là nhiệtnguyên tử hóa 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

Ví dụ: - Phân tử H2 chỉ có một liên kết H-H nên ∆Hpl = Enth = EH-H

- Phân tử CH4 chỉ có 4 liên kết C-H nên ∆Hpl = Enth = 4EC-H

- Phân tử C2H6 có 1 liên kết C-C và 6 liên kết C-H nên ∆Hphân li = Enth = E

Trang 28

28

• Ái lực electron của một nguyên tố là năng lượng (hiệu ứng nhiệt) của quátrình một nguyên tử của nguyên tố đó (ở thể khí) kết hợp với electron tự do đểtạo thành ion âm tương ứng

• Nhiệt hòa tan là nhiệt lượng kèm theo quá trình hoà tan 1 mol chất vào mộtlượng dung môi (nước) đủ lớn để sự pha loãng tiếp theo không kèm theo mộtlượng nhiệt nào có thể đo được

Quá trình hoà tan chất rắn có cấu trúc tinh thể bao gồm hai quá trình nhỏ

- Quá trình 1: Phá vỡ mạng lưới tinh thể của chất tan để tạo thành các ion tự

do Quá trình này luôn thu nhiệt: ∆H1 > 0

- Quá trình 2 : Tương tác giữa các ion với dung môi, được gọi là sonvat hoá(nếu dung môi là nước gọi là quá trình hiđrat hoá) Quá trình này luôn tỏa

1 Nội dung nguyên lí 2

Nhiệt chỉ có thể tự chuyển từ vật có nhiệt độ (vật nóng) cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn (vật lạnh)

2 Entropi

• Entropi là một đại lượng đặc trưng cho mức độ hỗn loạn của hệ, kí hiệu là S.Giống với U và H, S là một hàm trạng thái, biến thiên hàm S chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của quá trình

• Trong hệ cô lập quá trình chỉ có thể tự diễn ra (tự diễn biến) theo chiều tăngentropi (∆S > 0), tức chuyển từ trạng thái có entropi thấp sang trạng thái cóentropi cao hơn Quá trình sẽ dừng lại (đạt cân bằng) khi entropi đạt cực đại,khi đó ∆S = 0

Như vậy quá trình diễn ra trong hệ cô lập luôn luôn có ∆S ≥ 0

Vì vũ trụ là một hệ cô lập nên trong tự nhiên các quá trình chỉ có thể tự diễn biến theo chiều ∆S > 0 Quá trình đạt cân bằng khi ∆S = 0

3 Xác định biến thiên entropi của các quá trình chuyển pha và hoá học

∆Sphản ứng = Σνsp(S)chất sản phẩm - Σνpu(S)chất phản ứngTrong đó νpu,νsp là hệ số tỉ lượng của chất phản ứng và chất sản phẩm trong phương trình hóa học

4 Chiều hướng diễn biến của quá trình hóa học

Hệ cô lập = hệ nghiên cứu + môi trường xung quanh

⇒ ∆Shệ cô lập = ∆Shệ nc + ∆Smtxq

Trang 29

• Đối với phản ứng hóa học (diễn ra trong điều kiện đẳng nhiệt đẳng áp)

∆Stổng = ∆Spu + ∆Smtxq = ∆Shệ cô lập

Vì quá trình diễn ra trong hệ cô lập luôn có ∆S ≥ 0

⇒ ∆Stổng = ∆Spu + ∆Smôi trường xung quanh ≥ 0

Lưu ý: Vì không xác định được giá trị tuyệt đối của H nên cũng không xác

0 298 ,

ht = −

b) Nhiệt đốt cháy của benzen lỏng ở 250C, 1atm là - 3268 kJ/mol Xác địnhnhiệt hình thành của benzen lỏng ở điều kiện đã cho về nhiệt độ và áp suất, biếtrằng nhiệt hình thành chuẩn ở 250C của CO2(k), H2O(l) lần lượt bằng - 393,5

và -285,8 kJ/mol

c) Tính ( 0 )CH O )

298 , ht

6 12 6

H

298 , đc

6 12

298 , ht

2 = −

∆

kJ/mol; ( H 0 )HO ) 285 , 8

298 , ht

0 298 , ht O

Al

0 298 ,

Trang 30

30

298 , ht )

k ( CO

0 298 , ht )

O H

0 298 , ht )

H C

k ( CO

0 298 , ht )

O H

0 298 , ht )

H C

2 6

∆

= 3.(-285,8) + 6.(-393,5) – (- 3268) = 49,6 kJ/mol c) C6H12O6 (r) + 6O2(k) → 6CO2(k) + 6H2O(l)

298 , ht )

k ( CO

0 298 , ht )

O H

0 298 , ht )

O H C

3 a) Tính nhiệt hình thành chuẩn của axetilen dựa vào hiệu ứng nhiệt của các

phản ứng cho dưới đây:

Trang 31

∆ = 228,2 kJ/molb) C2H6 (k) + 7

∆ kJ/mol; ECl-Cl = 238,5 kJ/mol; (∆ Hth)Ba = 192 , 5kJ/mol;

( )I1 Ba = 501 , 2 kJ/mol; ( )I2 Ba= 962 , 3 kJ/mol; ECl = - 364 kJ/mol

b) Tính năng lượng mạng lưới tinh thể ion của CaCl2, biết rằng:

-

Tiết : 33+34+35+36: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG NỘI DUNG

I.2.1 Tốc độ phản ứng hóa học

Biến thiên nồng độ một chất có mặt trong phản ứng hóa học trong một đơn

vị thời gian được gọi là tốc độ của phản ứng đó

Xét phản ứng có phương trình dạng:

Trang 32

I.2.2 Định luật tốc độ phản ứng (định luật tác dụng khối lượng trong động hóa học)

Thực nghiệm cho thấy đối với các phản ứng (đồng thể) đủ đơn giản có phương trình tỉ lượng dạng: ν1A1 + ν2A2 + νnAn  → ν'1A'1 + ν'2A'2 +

n 2 2 1

2 1

A C C

C ν = ν = = ν = 1M thì v = k

⇒ k là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất có ảnh hưởng đến tốc độ phảnứng bằng 1M

• Người ta gọi k là hằng số tốc độ phản ứng, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ (tại T

= const thì k = const)

Trị số k đặc trưng cho động học của một phản ứng tại nhiệt độ xác định: trị

số k lớn, phản ứng xảy ra nhanh; trị số k nhỏ phản ứng xảy ra chậm

• ν1, ν2, νn trong biểu thức (3.19) được gọi là bậc riêng phần của các chất A1,

- Bậc của phản ứng có thể bằng 0, có thể là số nguyên hoặc phân số

I.2.3 Phương trình động học của phản ứng hóa học đồng thể có bậc đơn giản

1 Phản ứng một chiều bậc 1

Dạng tổng quát của phản ứng: A → sản phẩm

Gọi a là nồng độ đầu (tại thời điểm t = 0) của chất phản ứng A, a – x là nồng độ của A tại thời điểm t, ta có:

Trang 33

k.t =

x a

a ln

2 ln 2

a a

a ln k

x a

1 x a

⇒ t1/2 tỉ lệ nghịch với nồng độ đầu của chất phản ứng

• Dạng 2: A + B → sản phẩm

Gọi b là nồng độ đầu của B (nồng độ của B tại thời điểm t = 0)

- Nếu b = a thì phương trình tương đương với dạng 1, tức là phương trình(3.24)

- Nếu b ≠ a thì: kt =

) x b ( a

) x a ( b ln b a

a ln b

1 b a

) x a ( b ln b

a ln

− ⇔ k'.t =

x a

a ln

− (3.27)

Trang 34

(3.27) là phương trình động học của phản ứng bậc 1 Như vậy bậc của phản ứng đã giảm từ 2 xuống 1, trong trương hợp này người ta nói có sự suy biến bậc phản ứng

x a (

1 1 n

Thời gian nửa phản ứng: t1/2 = n1 n 1

a k ) 1 n (

1 2

−

I.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng hoá học

• Quy tắc Van-Hốp: Mỗi khi nhiệt độ tăng thêm 10 độ thì hằng số tốc độ (và

do đó tốc độ) của phản ứng hóa học tăng từ 2 đến 4 lần:

T

10 T

k

k +

= γ

a T

T

1 T

1 R

E k

k ln

1 2

Với Ea là năng lượng hoạt hóa của phản ứng, R = 8,314 J/(mol.K), là hằng số khí lí tưởng

I.2.6 Ảnh hưởng của xúc tác tới tốc độ phản ứng hoá học

• Xúc tác là chất làm tăng tốc độ của phản ứng nhưng bản thân nó không bịthay đổi về số lượng và chất hóa học sau phản ứng

• Bản chất của quá trình xúc tác là làm giảm năng lượng hoạt hoá của phảnứng

Gọi kkxt, kxt và Ekxt, Ext lần lượt là hằng số tốc độ và năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi không có và khi có chất xúc tác thì:

) E E ( RT 1 kxt

xt kxt xt

e k

=

BÀI TẬP

1 Cho phản ứng: H2 + I2 → 2HI

a) Viết biểu thức của định luật tốc độ đối với phản ứng đã cho biết:

- Nếu tăng nồng độ của H2 lên gấp đôi và giữ nguyên nồng độ I2 thì tốc độphản ứng tăng gấp đôi

- Nếu tăng nồng độ của I2 lên gấp đôi và giữ nguyên nồng độ H2 thì tốc độphản ứng tăng gấp đôi

b) Tính bậc của phản ứng đối với H2, I2 và bậc tổng quát của phản ứng

Trang 35

n

H2 C2C

Vậy biểu thức định luật tốc độ của phản ứng: v = k.CH2 CI2

b) Bậc của H2 = 1; bậc của I2 = 1; bậc của phản ứng = 1 + 1 = 2

1 C

k

1 a k

I Cân bằng hoá học

I.1 Định luật tác khối lượng – Hằng số cân bằng

• Xét phản ứng có dạng tổng quát: νAA + νBB νCC + νDD

Tại thời điểm cân bằng: CA = [A]; CB = [B]; CC = [C]; CD = [D]

⇒

B A

D C

] B [ ] A [

] D [ ] C [

KC ν ν

ν ν

KC được gọi là hằng số cân bằng, giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ

I.2 Phản ứng thuận nghịch trong pha khí lí tưởng

• Đối với khí lí tưởng ta có [i] =

RT

Pi (Pi là áp suất riêng phần của chất i)

B A

D C

B A

D C

RT

1 P P

P P ] B [ ] A [

] D [ ] C [ K

B A

D C C

ν ν ν ν ν

ν

ν ν ν ν

ν ν

D C

B A

D C

P

P P

ν ν

Trang 36

∑

=

i

i i

n

n x

ν ν

=

x x

B A

D C

P A B C d A B

D C

(3.34)

Với Kx =

B A

D C

B A

D C

x x

ν ν

2 NH P

2 2

3

P P

NH '

P

2 2

3

P P

D C

] B [ ] A [

] D [ ] C [

ν ν

= , ∆ G 0 = − RT ln KC,

C

K

Q ln RT

Trang 37

Q ) < 1 => ∆G < 0 => phản ứng diễn ra theo chiều thuận

1.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng-Phương trình Van- Hốp

0 1

2

T

1 T

1 R

H K

K ln

I.3.6 Xác định hằng số cân bằng

• Tính trực tiếp: Nếu biết nồng độ (hoặc áp suất nếu là chất khí) của các chấttrong phản ứng tại thời điểm cân bằng thì ta tính hằng số cân bằng theo cáccông thức (3.31), (3.32) ở trên

S ( RT G P

0 0 0

e e

K K

I.3.7 Sự chuyển dịch cân bằng – Nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê

• Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng nàysang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cânbằng

• Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cânbằng khi chịu một tác động từ bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt

độ, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó

Ví dụ: Khi tăng áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí

trong phản ứng Khi tăng nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thunhiệt

• Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng, nó chỉ có tác dụng làm chocân bằng được thiết lập nhanh chóng hơn

BÀI TẬP

1 a) Ở 1000K hằng số cân bằng Kp của phản ứng: 2SO2 + O2 2SO3, bằng 3,50 atm-1 Tính áp suất riêng lúc cân bằng của SO2 và SO3 nếu áp suất chung của hệ bằng 1 atm và áp suất cân bằng của O bằng 0,1 atm

Trang 38

38

b) Ở 600K đối với phản ứng: H2 + CO2 H2O(k) + CO

Nồng độ cân bằng của H2, CO2, H2O và CO lần lượt bằng 0,600 ; 0,459; 0,500

P

2 SO

P

2 3

500 , 0 425 , 0 ] CO ][

H

[

] O H ][

CO

[

K

2 2

H N

2 NH 0

2 2

3

P P

P ln RT G

G = ∆ +

∆

) 550 , 0 (

250 , 0

) 950 , 0 ( ln 298 314 , 8 788 , 23774

3 Cho cân bằng hóa học: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) ∆H = -92 kJ/mol

Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ mol 1:3, khi đạt tới trạng thái cân bằng ở điều kiện tối ưu (4500C và 300 atm) thì NH3 chiếm 36% về thể tích

Trang 39

T

1 T

1 R

H K

300 16 , 0 (

300 36 , 0 P

P 125 , 0 (

P 5 , 0 P

300 125 , 0 (

300 5 , 0 P

'

P

T

1 T

CHUYÊN ĐỀ 4: PHẢN ỨNG OXI HOA – KHỬ SỰ ĐIỆN PHÂN

Tiết :41+ 42+ 43+ 44: PHẢN ỨNG OXI HOA – KHỬ

NỘI DUNG

I.1 Phản ứng oxi hóa - khử

I.1.1 Số oxi hóa và cách xác định

• Các qui tắc xác định số oxi hóa gồm:

- Trong các đơn chất số oxi hóa của các nguyên tố bằng không

- Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố bằng không

- Trong các ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tố bằng điện tíchcủa ion đó Trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion

Tiêu đề	Giáo Án Bồi Dưỡng Học Sinh Giỏi Hóa Học 10
Tác giả	Đoàn Sỹ Nguyên
Chuyên ngành	Hóa Học
Thể loại	Giáo Án

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	4,89 MB