Title 3.2 Chuyên đề 3 Liên kết hóa học – Cấu tạo phân tử- Lai hóa orbital, thuyết VSEPR.docx ✅

Chuyên đề 3: Liên kết hóa học – Cấu tạo phân tử- Lai hóa orbital, thuyết VSEPR - Phần III, IV và V Phần III: HỆ THỐNG BÀI TẬP TỪ CÁC ĐỀ THI HSG CHÍNH THỨC CỦA TỈNH, OLYMIPIC,… Câu 1. Xét các phân tử sau: SO 3 , NH 3 , N(CH 3 ) 3 . Phản ứng của SO 3 lần lượt với NH 3 và N(CH 3 ) 3 ở pha khí hình thành hai sản phẩm A và B. a) Vẽ cấu trúc hình học của SO 3 , NH 3 , N(CH 3 ) 3 , A và B…. b) Trong hai sản phẩm, độ dài liên kết S−N là 191,2 pm và 195,7 pm; góc liên kết NSO là 97,6 o và 100,1 o (chưa đúng theo thứ tự). Hãy gán giá trị đúng vào A, B và giải thích. ĐÁP ÁN a) Viết cấu trúc đúng của mỗi chất = 0,1 điểm x 5 = 0,50 điểm SO 3 NH 3 (CH 3 ) 3 N H 3 NSO 3 (CH 3 ) 3 NSO 3 Lưu ý: - Học sinh không vẽ không gian chứa cặp electron vẫn cho điểm tối đa. - Học sinh viết công thức cấu tạo của chất A là của H 2 N-SO 3 H cũng cho điểm tối đa. b) Chất A B Độ dài liên kết S – N 195,7 pm 191,2 pm Góc liên kết NSO 97,6 o 100,1 o - Nhóm methyl gây hiệu ứng +I nên làm tăng mật độ electron tên N do đó N(CH 3 ) 3 có tính base mạnh hơn NH 3 , điều này dẫn đến N-S trong O 3 S-N(CH 3 ) 3 ngắn hơn O 3 S-NH 3 . - Mật độ electron trên N-S của O 3 S-N(CH 3 ) 3 nhiều hơn O 3 S-NH 3 nên làm góc liên kết N-S- O trong O 3 S-N(CH 3 ) 3 lớn hơn O 3 S-NH 3 . Câu 2. Bằng thực nghiệm người ta xác định được giá trị momen lưỡng cực của phân tử H 2 S là 1,09 D và độ dài của liên kết S–H là 1,33 Å. Hãy: a. Xác định góc liên kết HSH. b. Tính độ ion của liên kết S–H biết rằng moment của liên kết này là 2,61.10 –3 C.m. Cho 1 D =3,33.10 –30 C.m và giả sử moment của cặp e không phân chia của S là không đáng kể. ĐÁP ÁN  S H H  H-S  H-S H2SS H H Phân tử H 2 S có cấu tạo thẳng và tạp thành góc HSH. a. Theo hình vẽ giá trị momen lưỡng cực của phân tử H 2 S là:  H-S H2S=+( )( ) H-S( )+2. H-S( ).cos 2222 => Thay các giá trị tương ứng, ta được α = 92 o b. Độ ion của liên kết S–H trong phân tử H 2 S được xác định theo công thức: % = =tn lt 2,61.10-30 1,33.10-10.1,6.10-19.100% = 12,3%
Câu 3. Trong mạng tinh thể của Beri borua, nguyên tử Bo kết tinh ở mạng lưới lập phương tâm mặt và trong đó tất cả các hốc tứ diện đã bị chiếm bởi nguyên tử beri. Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử Bo là 3,29Ǻ. a. Biểu diễn sự chiếm đóng của nguyên tử Bo trong một ô mạng cơ sở. b. Có thể tồn tại bao nhiêu hốc tứ diện, hốc bát diện trong một ô mạng? Từ đó cho biết công thức thực nghiệm của hợp chất này (công thức cho biết tỉ lệ nguyên tử của các nguyên tố). Trong một ô mạng cơ sở có bao nhiêu đơn vị công thức trên? c. Cho biết số phối trí của Be và Bo trong tinh thể này là bao nhiêu? d. Tính độ dài cạnh a 0 của ô cơ sở , độ dài liên kết Be–B và khối lượng riêng của beri borua theo đơn vị g/cm 3 . Biết Be: 10,81 ; Bo 9,01. ĐÁP ÁN a) b) Có 8 hốc tứ diện, và 4 hốc bát diện. Mỗi nguyên tử Be chiếm một hốc tứ diện nên trong một ô có 8 nguyên tử Be. N B = 8*1/8 + 6*1/2 = 4 N B : N Be = 1:2 nên công thức thực nghiệm của hợp chất này là Be 2 B. Trong một ô mạng chứa 4 đơn vị công thức trên (Be 8 B 4 ) c) Số phối trí của Be = 4; số phối trí của B = 8 d) a 0 2 = 2*3,29 => a 0 = 4,65 0 A Độ dài liên kết Be–B = 4 1 a 0 3 = 2,01A 0  m/V = 38)10*65,4( 81,10*401,9*8   * 2310*022,6 1 = 1,90 gam/cm 3 Câu 4. Cho các tiểu phân CN, N 2 và NO. a. Sử dụng thuyết MO, xác định bậc liên kết của các phân tử này và cho biết phân tử nào có năng lượng ion hoá (IE) lớn nhất và nhỏ nhất? b. Tiểu phân nào có ái lực electron lớn nhất? (Ái lực electron là năng lượng giải phóng khi một tiểu phân nhận thêm 1 electron, và mang dấu + nếu sự nhận electron toả nhiệt.) c. Sự nhận thêm hoặc bớt các electron từ CN hoặc NO tạo thành các tiểu phân đẳng điện tử (cùng số electron) với N 2 . Các tiểu phân đẳng điện tử này có liên kết bền hơn hay kém bền hơn N 2 ? Giải thích. ĐÁP ÁN a. N 2 : (σ lk ) 2 (σ plk ) 2 (π x lk = π y lk ) 4 (σ z lk ) 2 Bậc liên kết = 3 NO : (σ lk ) 2 (σ plk ) 2 (σ z lk ) 2 (π x lk = π y lk ) 4 (π x plk = π y plk ) 1 Bậc liên kết = 2,5 CN : (σ lk ) 2 (σ plk ) 2 (π x lk = π y lk ) 4 (σ z lk ) 1 Bậc liên kết = 2,5 IE(NO) < IE(CN) < IE(N 2 ) b. Tiểu phân CN có ái lực electron lớn nhất. c. Nhìn chung, sự xen phủ sẽ là mạnh nhất nếu xảy ra giữa các AO của nguyên tử giống nhau, do vậy tư có thể dự đoán N 2 có liên kết bền nhất. Tuy nhiên, sự so sánh này phức tạp hơn thế bởi NO + và CN – là những tiểu phân mang điện.
Sự tạo thành liên kết có xu hướng ổn định điện tích, bất kể là diện tích âm hay dương, do vậy kể cả khi sự xen phủ trong N 2 là tốt hơn thì cũng không hẳn Ng đã có liên kết bền nhất trong số 3 tiểu phản đắng điện tử. Nếu không có thêm thông tin thì câu hỏi này không trả lời cụ thể được. Câu 5. Sử dụng mô hình VSEPR dự đoán dạng hình học của các ion và phân tử sau: XeF 4 , BCl 3 , NF 3 , S 2 O 2 3  , SiF 6 2- , NO 2 , I 3 , IF 5 . ĐÁP ÁN Phân tử Mô hình VSEPR Dạng hình học phân tử XeF 4 AX 4 E 2 Vuông phẳng BCl 3 AX 3 E 0 Tam giác đều NF 3 AX 3 E 1 Tháp đáy tam giác đều S 2 O 2 3  AX 4 E 0 Tứ diện SiF 2 6  AX 6 E 0 Bát diện NO 2 AX 2 E 0 Đường thẳng I 3 AX 2 E 3 Đường thẳng IF 5 AX 5 E 1 Tháp đáy vuông Câu 6. Đồng (I) oxit màu đỏ có nhiều ứng dụng trong thực tế, là một trong những vật liệu đầu tiên được sử dụng trong ngành điện tử chất rắn, Ngày nay, vật liệu này tiếp tục được quan tâm vì nó không độc và là một hợp phần rẻ tiền của các pin mặt trời. A B Hai hình trên mô tả ô mạng cơ sở lập phương của tinh thể Cu 2 O. Hằng số mạng của cấu trúc trên là 427,0 pm. a. Hãy cho biết vị trí của nguyên tử Cu là A hay B? b. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa O-O, Cu-O và Cu-Cu c. Tính số phối trí của mỗi nguyên tử. d. Tính khối lượng riêng của tinh thể Cu 2 O. e. Tinh thể đồng (I) oxit có sự khiếm khuyết của một số nguyên tử Cu trong khi số nguyên tử O không đổi. Trong một cấu trúc đã được nghiên cứu, người ta tìm thấy có 0,2% các nguyên tử đồng có số oxi hoá +2. Hãy tính % đồng bị trống trong mạng tinh thể và tính x trong công thức tổng quát của tinh thể như sau: Cu 2-x O. (Cho: M Cu = 63,54 g/mol ; M O = 16 g/mol) ĐÁP ÁN a) A là oxi (chiếm các đỉnh và tâm của ô mạng cơ sở)