Bài tập luyện thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12: Liên kết hoá học - Định luật tuần hoàn

Nội dung text: Bài tập luyện thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12: Liên kết hoá học - Định luật tuần hoàn

1. BÀI TẬP LIÊN KẾT HOÁ HỌC - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN Bài 1: 1. Tại sao năng lượng liên kết đôi C=C (614 kJ/mol) không lớn gấp đôi năng lượng liên kết đơn C-C (374 kJ/mol)? 2. Các nhà hoá học dùng laser phát ra ánh sáng có năng lượng xác định để phá vỡ liên kết hoá học. Hỏi một photon có năng lượng tối thiểu và tần số là bao nhiêu để phân li một phân tử Cl2? Biết năng lượng phân li Cl-Cl là 243 kJ/mol. -10 o Bài 2: Trong phân tử H2O, độ dài liên kết O-H là 0,96.10 m và góc liên kết HOH là 104,5 . Tính khoảng cách giữa tâm hai nguyên tử H trong phân tử H2O. Bài 3: Viết công thức cấu tạo Lewis và cho biết cộng hoá trị của các nguyên tố trong các chất sau: 1. CO, CO2, H2CO3. 2. N2, NH3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5, HNO2, HNO3 3. P2O5, PCl3, PCl5, H3PO4, H3PO3 4. SO2, SO3, H2S, H2SO3, H2SO4, SF6 5. Cl2O, Cl2O3, Cl2O5, Cl2O7, HCl, HClO, HClO2, HClO3, HClO4 Bài 4: 1. Dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion sau (không cần giải thích): - - a. BeH2, CO2, SO2, H2O, SCl2, OF2, HCN, C2H2, NO2 , ClO2 + 2- 2- - - b. BF3, NH3, NF3, SO3, CH2O, H3O , CO3 , SO3 , NO3 , ClO3 + 2- 3- - c. CH4, XeF4, NH4 , SO4 , PO4 , ClO4 . 2. Trong các phân tử: BeH2, H2O, NH3, BF3 Phân tử nào có liên kết phân cực nhất, phân tử nào có cực, phân tử nào không có cực? Giải thích. 3. Giải thích tại sao momen lưỡng cực của phân tử NH3 (1,46D) lớn hơn nhiều so với momen lưỡng cực của phân tử NF3 (0,2D) mặc dù 2 phân tử có dạng hình học tương tự nhau và độ phân cực của liên kết không khác nhau nhiều? Bài 5: Đicloetilen (công thức phân tử là C2H2Cl2) có 3 đồng phân ký hiệu là X, Y, Z. Chất X không phân cực, còn chất Z phân cực. Chất X và chất Z cộng H2 cho cùng một sản phẩm là CH2Cl-CH2Cl. 1. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z 2. Chất Y có phân cực hay không? 3. So sánh nhiệt độ sôi của X và Z. Giải thích. Bài 6: 1. Cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong các phân tử và ion sau: a) PCl5, PCl3, SO2, SO3, SF6, BrF5, XeF4 2- 2- 2- - - - - - - - + + + b) CO3 , SO4 , SO3 , NO2 , NO3 , ClO , ClO2 , ClO3 , ClO4 , ICl4 , NH4 , H3O , NO2 2. Cho biết trạng thái lai hoá của các nguyên tử C trong phân tử sau: CH3-CH=CH-CH(CH3)-CH=C(CH3)-CCH Bài 7: Mô tả sự tạo thành các phân tử sau theo thuyết lai hoá (nêu trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm và vẽ sự xen phủ obitan, có biểu diễn số electron trên các obitan): BeH2, CO2, NH3, H2O, C2H2, C2H4. Bài 8 (HSG Quốc gia – 2002): Áp dụng thuyết lai hoá giải thích kết quả của thực nghiệm xác định được BeH 2, CO2 đều là phân tử thẳng. 1
2. Bài 9 (HSG Quốc gia – 2003): 1. Nh«m clorua khi hoµ tan vµo mét sè dung m«i hoÆc khi bay h¬i ë nhiÖt ®é kh«ng qu¸ cao 0 th× tån t¹i ë d¹ng ®ime (Al2Cl6). Ở nhiÖt ®é cao (700 C) ®ime bÞ ph©n li thµnh monome (AlCl3). ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o Lewis cña ph©n tö ®ime vµ monome. Cho biÕt kiÓu lai ho¸ cña nguyªn tö nh«m, kiÓu liªn kÕt trong mçi ph©n tö. M« t¶ cÊu tróc h×nh häc cña c¸c ph©n tö ®ã. 2. Ph©n tö HF vµ ph©n tö H2O cã momen l­ìng cùc, ph©n tö khèi gÇn b»ng nhau (HF 1,91 Debye, H O 1,84 Debye, M 20, M 18); nh­ng nhiÖt ®é nãng ch¶y cña hi®roflorua lµ – 2 HF H2O 830C thÊp h¬n nhiÒu so víi nhiÖt ®é nãng ch¶y cña n­íc ®¸ lµ 00C, h·y gi¶i thÝch v× sao? Baìi 10: KBr kãút tinh trong maûng læåïi giäúng nhæ maûng læåïi NaCl. a) Haîy veî så âäö cáúu truïc cuía mäüt tãú baìo så âàóng KBr. b) Mäüt tãú baìo så âàóng coï máúy ion K+ vaì máúy ion Br-? o c) Haîy tênh khäúi læåüng riãng cuía KBr. Cho biãút caûnh cuía tãú baìo så âàóng a = 6,56A ; K= 9,098; Br = 79,904. Baìi 11: a) Haîy veî så âäö cáúu truïc cuía maûng læåïi tinh thãø CsCl. b) Mäùi tãú baìo så âàóng coï máúy ion Cs+ vaì máúy ion Cl-? c) Haîy tênh khäúi læåüng cuía mäùi tãú baìo ( Cs = 132,905; Cl = 35,453 ). Baìi 12 : Vonfram taûo ra caïc tinh thãø láûp phæång tám khäúi. Khäúi læåüng riãng cuía W laì 19,3g/cm3. a) Haîy tênh âäü daìi ä maûng cå såí. (W = 183,8). b) Tênh khoaíng caïch ngàõn nháút tæì mäüt nguyãn tæí W âãún mäüt nguyãn tæí laïng riãöng gáön nháút. Mäùi nguyãn tæí W bao quanh båíi bao nhiãu nguyãn tæí nhæ váûy, säú phäúi trê cuía W laì bao nhiãu ? Bài 13 (35th IChO – 2003): Bạc kim loại tồn tại dưới tinh thể lập phương tâm diện. a) Vẽ một tế bào đơn vị của mạng tinh thể lập phương tâm diện. b) Có bao nhiêu nguyên tử trong một tế bào đơn vị? c) Khối lượng riêng của bạc là 10,5 gam/cm3. Tính độ dài mỗi cạnh của một tế bào đơn vị. d) Bán kính nguyên tử của nguyên tử bạc trong timh thể là bao nhiêu? Bài 14 (Đề thi chọn đội tuyển VN thi 37th IChO – 2005): 1. Muối LiCl kết tinh theo mạng lập phương tâm diện. Ô mạng cơ sở có độ dài mỗi cạnh là 5,14.10-10 m. Giả thiết ion Li+ nhỏ tới mức có thể xảy ra tiếp xúc anion – anion và ion Li + được xếp khít vào khe giữa các ion Cl-. Hãy tính độ dài bán kính của mỗi ion Li+, Cl- trong mạng tinh thể theo picomet (pm). 2. Cho các phân tử XeF2, XeF4, XeOF4, XeOF2. a) Viết CTCT Li-uyt (Lewis) cho từng phân tử. b) Áp dụng qui tắc đẩy giữa các cặp electron hoá trị, hãy dự đoán cấu trúc hình học của các phân tử đó. c) Hãy cho biết kiểu lai hoá của nguyên tử trung tâm trong mỗi phân tử trên. Bài 15 (Bài 5 - 37th IChO – 2005): Cấu trúc Lewis 5-1 Vẽ một cấu trúc Lewis cho mỗi phân tử sau: (a) N2 (c) O3 (b) NH3 (d) SO3 2
3. 5-2 Vẽ cấu trúc Lewis của cacbon monoxit, ghi chú các điện tích biểu kiến nếu có và các trạng thái oxihóa của nguyên tử cacbon và nguyên tử oxy trong cacbon monoxit. Thioure-S,S-dioxit, O2SC(NH2)2, có cấu trúc khung như sau: H N H O S C O N H H 5-3 Vẽ cấu trúc Lewis của thioure-S,S-dioxit với các điện tích biểu kiến bằng không đối với các nguyên tử. 5-4 Dựa trên mô hình của thuyết sức đẩy giữa các cặp electron hóa trị (VSEPR), hãy cho biết dạng hình học tạo bởi các nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử lưu huỳnh, cacbon và nitơ trong câu 5-3 đối với cấu trúc Lewis mà em đã dự đoán. 5-4a Dạng hình học xung quanh nguyên tử lưu huỳnh là gì? Hãy lựa chọn phương án đúng trong các phương án sau: (a) Hình chóp tam giác (b) tam giác phẳng (c) Hình chữ T 5-4b Tương tự, hãy cho biết dạng hình học xung quanh nguyên tử cacbon? Hãy lựa chọn phương án đúng trong các phương án sau: (a) Hình chóp tam giác (b) tam giác phẳng (c) Hình chữ T 5-4c Cuối cùng, hãy cho biết dạng hình học xung quanh nguyên tử N? Hãy lựa chọn phương án đúng trong các phương án sau: (a) Hình chóp tam giác (b) tam giác phẳng (c) Hình chữ T 3
4. Cấu trúc phân tử của chất ở trạng thái rắn thường được xác định bằng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X. Theo phương pháp này, cấu trúc của thioure-S,S-dioxit được chỉ ra như sau: H O N H S C O N H H 65o Tất cả các nguyên tử N, H ở trong cùng mặt phẳng với các nguyên tử S, C. Góc góc tạo bởi mặt ° phẳng OSO và mặt phẳng SC(NH2)2 là 65 . 5-5 Vẽ cấu trúc Lewis và các dạng cộng hưởng phù hợp với dạng hình học đã xác định được ở trên. Bài 16: Dựa trên các dữ kiện cho dưới đây: Nguyên tố Na Mg Al Si P S Cl Bán kính nguyên tử (nm) 0,186 0,160 0,143 0,117 0,110 0,104 0,099 Bán kính ion (nm) 0,098 0,078 0,184 0,181 1. Hãy nhận xét sự biến đổi bán kính nguyên tử và ion của các nguyên tử các nguyên tố thuộc chu kỳ 3 cho ở trên. 2. Hãy giải thích nguyên nhân làm giảm bán kính ion dương và tăng bán kính ion âm so với bán kính nguyên tử của nguyên tố. Bài 17 (HSG Quốc gia – 2000): Dựa vào cấu hình electron, hãy giải thích sự lớn hơn năng lượng ion hoá thứ nhất (I1) của Mg so với Al ( Mg có I1 = 7,644 eV; Al có I1 = 5,984 eV). Bài 18 (35th IChO - 2003) : 1. Nguyên tố nào dưới đây có năng lượng ion hóa thứ ba lớn nhất? B, C, N, Mg, Al 2. Nguyên tố thuộc chu kì (hàng) hai (B, C, N, O, F) nào có sáu năng lượng ion hóa đầu tiên (IE theo electron vôn, eV) nêu dưới đây? IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 11 24 48 64 392 490 4