Đề tài Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học

Lý thuyết về liên kết nhiều tâm không định xứ giúp giải thích được một sè phân tử thiếu còng nh­ thừa electron. Vớ dô: Trong phân tử điboran tồn tại hai liên kết không định xứ 3 tâm (BHB) IV. LIÊN KẾT KIM LOẠI IV.1. Định nghĩa: Liên kết kim loại là liờn kết hoá học hình thành do các electron tù do gắn kết các ion dương kim loại trong mang tinh thể kim loại hay trong kim loại lỏng. Bản chất của lực liên kết kim loại là lực hót tĩnh điện giữa các electron tù do và các ion (+) kim loại. IV.2 . Một số kiểu mạng tinh thể kim loại. IV.2.1. Mạng lập phương đơn giản: - Đỉnh khối lập phương là các nguyên tử kim loại hay ion dương kim loại; Số phối trí = 6. IV.2.2. Mạng lập phương tâm khối: - Đỉnh và tâm khối hộp lập phương là nguyờn tử hay ion dương kim loại; Số phối trí = 8. IV.2.3. Mạng lập phương tâm diện - Đỉnh và tõm cỏc mặt của khối hộp lập phương là các nguyên tử hoặc ion dương kim loại; Số phối trí = 12. IV.2. 4. Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục phương): - Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở. Mỗi ô mạng cơ sở là một khối hộp hình thoi. Các đỉnh và tâm khối hộp hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại; - Số phối trí = 12. IV.3. Ảnh hưởng của liên kết kim loại đến tính chất vật lý của kim loại Do cấu trúc đặc biệt của mạng tinh thể kim loại mà các kim loại rắn có những tính chất vật lý chung: tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, tính dẻo, ánh kim. Các tính chất vật lý chung đó đều do electron tù do trong kim loại gây ra. Ngoài ra đặc điểm của liên kết kim loại: Mật độ nguyên tử (hay độ đặc khít), mật độ electron tù do, điện tích của cation kim loại cũng ảnh hưởng đến các tính chất vật lý khác của kim loại nh­: độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỷ khối. IV.4. Độ đặc khít của mạng tinh thể, khối lượng riêng của kim loại. IV.4.1. Độ đặc khít của mạng tinh thể a) Mạng tinh thể lập phương tâm khối Số quả cầu trong một ô cơ sở : 1 + 8. 1/8 = 2 = 68% = = Tổng thể tích quả cầu Thể tích của một ô cơ sở a3 a3 b) Mạng tinh thể lập phương tâm diện Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6. 1/2 + 8. 1/8 = 4 = 74% = = Tổng thể tích quả cầu Thể tích của một ô cơ sở a3 a3 c) Mạng tinh thể lục phương chặt khít Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4. 1/6 + 4. 1/12 + 1 = 2 = 74% = = Tổng thể tích quả cầu Thể tích của một ô cơ sở IV.4.2. Khối lượng riêng của kim loại a) Công thức tính khối lượng riêng của kim loại D = (*) M : Khối lượng kim loại (g) ; NA: Sè Avogađro P : Độ đặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng lập phương tâm diện, lục phương chặt khít P = 74%) r : Bán kính nguyên tử (cm) b) Áp dông: Vớ dô 1: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm mặt và bán kính của Ni là 1,24 . a = ; P = 0,74 Khối lượng riêng của Ni: =9,04 (g/cm3) Vớ dô 2: Xác định khối lượng riêng của Na, Mg, K Kim loại Na Mg Al Nguyên tử khối (đv.C) 22,99 24,31 26,98 Bán kính nguyên tử () 1,89 1,6 1,43 Mạng tinh thể Lptk Lpck Lptm Độ đặc khít 0,68 0,74 0,74 Khối lượng riêng lý thuyết (g/cm3) 0,919 1,742 2,708 Khối lượng riêng thực nghiệm (g/cm3) 0,97 1,74 2,7 V. LIÊN KẾT HIĐRO V.1. Khái niệm - Liên kết hyđro là liên kết hoá học được hình thành bằng lực hót tĩnh điện yếu giữa một nguyên tử hyđro linh động với một nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn, mang điện tích âm của phân tử khác hoặc trong cùng phân tử. V.2. Bản chất của lực liên kết hyđro. - Bản chất của lực liên kết hyđro là lực hót 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 kết vào khoảng và trăm đến vài ngàn kJ/mol, nhưng lại gây nên những ảnh hưởng quan trọng lên tính chất vật lí (như nhiệt độ sôi và tính tan trong nước) cũng như tính chất hóa học (như tính axit) của nhiều chất hữu cơ. V.3. Điều kiện hình thành liên kết hyđrụ. V.3.1. Liên kết hyđro liên phân tử. - Mét phân tử phải chứa nguyên tử H linh động (là nguyên tử H liên kết với X O, F, N, Cl). - Mét phân tử chứa nguyên tử có độ âm điện lớn, còn Ýt nhất một cặp electron chưa tham gia liên kết Y: (O, F, N, Cl). X Hd+ ... Yd- R (X: O, F, N, Cl) (Y: O, F, N, Cl) V.3.2. Liên kết hyđro nội phân tử. - Trong một phân tử chứa đồng thời nguyên tử H linh động và nguyên tử có độ âm điện lớn (không liên kết cộng hoá trị với nhau). (-H và Y-) - 2 nguyên tử H và Y ở gần nhau. - Sau khi hình thành liên kết hyđro thì tạo ra vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh bền. V.4. Ảnh hưởng của liên kết hyđro đến tính chất vật lý của chất. - Liên kết hyđro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, sức căng bề mặt, khả năng hoá lỏng và khả năng hoà tan vào nước của chất. VD: Do có liên kết hyđro nên H2O, NH3, HF có nhiệt độ sôi cao hơn các hợp chất có khối lượng phân tử tương đương(hoặc lớn hơn) nhưng không có liên kết hyđro nh­ H2S, HBr, HI... Liên kết hyđro của C2H5OH với H2O làm cho rượu etylic tan vô hạn trong nước. - Các chất có liên kết hyđro nội phân tử sẽ giảm khả năng tạo liên kết hyđro liên phân tử, làm giảm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khả năng hoá lỏng so với hợp chất có khối lượng phân tử tương đương nhưng có liên kết hyđro liên phân tử. (II) có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn(I). - Ngoài ra liên kết hyđro còn ảnh hưởng đến khả năng cho và nhận proton(H+), tức ảnh hưởng đến tính axit-bazơ của chất. VD: HF tạo liên kết hyđro mạnh trong dung dịch nờn tớnh axit của HF giảm mạnh so với các axit HCl, HBr, HI. VI. LIÊN KẾT VANĐECVAN (LIÊN KẾT PHÂN TỬ) VI.1. Định nghĩa: Liên kết Vanđecvan là liên kết hoá học được hình thành bằng lực hót tĩnh điện rất yếu giữa các phân tử phân cực thường trực hay phân cực tạm thời. Lực liờn kết Vanđecvan hình thành giữa tập hợp của các chất rắn, lỏng, khí. VI.2. Các yếu tè ảnh hưởng tới lực liên kết Vanđecvan. Độ lớn của lực liên kết Vanđecvan phụ thuộc vào các yếu tố sau: (Ký hiệu F là lực liên kết vanđecvan): - Độ phân cực của phân tử càng tăng thì F tăng. - Khoảng cách giữa các phân tử càng giảm thì F càng tăng. - Khối lượng phân tử càng tăng thì F càng tăng. VI.2.1. Tương tác Vanđecvan gồm : - Tương tác lưỡng cực : là tương tác tĩnh điện giữa các phân tử phân cực. Tương tác lưỡng lực tăng khi độ phân cực của phân tử tăng. - Tương tác cảm ứng : Khả năng làm phân cực hoá lẫn nhau của các phân tử. Các hợp chất có chứa liên kết p linh động, chứa các cặp electron hoá trị tự do, các hợp chất thơm là những chất dễ bị phân cực hoỏ, nờn tương tác cảm ứng giữa chỳng khỏ mạnh. - Tương tác khuyếch tán : Tương tác này phô thuộc vào kích thước phân tử và lực hót giữa các phân tử. Các phân tử có kích thước càng nhỏ, càng có tính đối xứng cao và có cấu trúc tương đồng nhau thì càng dễ khuyếch tán vào nhau (dễ tan vào nhau nếu có mặt chất lỏng). VI.2.2. Ảnh hưởng của lực hót Vanđecvan đến tính chất vật lý của các chất : - Tương tự ảnh hưởng của liên kết hyđro nhưng yếu hơn : Tương tác Vanđecvan càng mạnh thì chất có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi càng cao, càng dễ hoá lỏng, tan vào nhau đáng kể. Vớ dô : SO2 có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao hơn CO2, do : MSO2 = 64 > MCO2 = 44 Phân tử SO2 phân cực, phân tử CO2 không phân cực 2 S O O O = C = O > 0 = 0 Do vậy lực liờn kết Vanđecvan giữa các phân tử SO2 lớn hơn giữa các phân tử CO2 làm cho nhiệt độ sôi của SO2 cao hơn CO2. CHƯƠNG III: HỆ THỐNG BÀI TẬP CẤU TẠO NGUYấN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ HỌC SINH CHUYÊN HÓA HỌC. Dùa vào nội dung lí thuyết cơ bản ở chương 2, chúng tôi đã tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập ở mức độ cơ bản và nâng cao phù hợp với việc bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh cỏc lớp chuyên Hóa học. Hệ thống bài tập gồm: Bài tập tự luận (9 dạng - 114 bài) và bài tập trắc nghiệm khách quan (90 câu). Số liệu sử dụng các bài tập này được trích trong các tài liệu [1, 2, 5, 8, 9, 10, 11, 26, 27, 30, 31]. III.1. BÀI TẬP TỰ LUẬN III.1.1. Kích thước, khối lượng nguyên tử , điện tích hạt nhân. 1. Khi xác định điện tích của electron, nhà bác học Miliken (Millikan) đo được điện tích của mỗi giọt dầu nhiễm điện nh­ sau: a) 11,215.10-19C b) 12,811.10-19C c) 14,419.10-19C d) 12,815.10-19C e) 14,423.10-19C g) 24,037.10-19C h) 9,625.10-19C i) 16,012.10-19C Điện tích của mỗi giọi dầu phải là bội số nguyên của một điện tích cơ bản nào đó (không nhỏ hơn 1.10-19C). a) Dùa vào các dữ kiện trờn hóy xác định điện tích cơ bản đó và số điện tích cơ bản trong mỗi giọt dầu. b) Điện tích cơ bản nêu trên là điện tích của một electron. Hỏi điện tích của bao nhiêu electron thì bằng 96500 C (hằng số Faraday)? 2. Khi phúng chựm tia a qua một líp nguyên tử vàng. Rơzơfo (Rutherford) và các cộng tác viên nhận thấy, cứ khoảng 108 hạt (một trăm triệu hạt) thỡ cú một hạt bị bật trở lại vì gặp phải hạt nhân nguyên tử vàng. a) Từ dữ kiện trờn, hóy xác định một cách gần đúng đường kính của hạt nhân so với đường kính của nguyên tử. b) Từ kết quả trờn hóy tớnh đường kính của nguyên tử vàng nếu đường kính của hạt nhân được phóng đại lên thành một quả bóng có đường kính 6cm ? 3. Coi nguyên tử flo () là một hình cầu có đường kính 10-10m và hạt nhân cũng là một hình cầu có đường kính 10-14m. a) Số hiệu của nguyên tử flo là bao nhiêu ? Sè khối là bao nhiêu ? b) Khối lượng của một nguyên tử flo tính theo gam là bao nhiêu ? c) Tỉ khối của hạt nhân nguyên tử flo ? d) Tính tỉ số thể tích của toàn nguyên tử flo so với thể tích của hạt nhân nguyên tử 4.a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của oxi biết rằng trong tự nhiên, oxi tồn tại ở ba dạng đồng vị: 99,762% 0,038% 0,200% b) Trên thực tế, khối lượng hạt nhân có hơi nhỏ hơn tổng số khối lượng của proton và nơtron tạo nên hạt nhân. Vì vậy khi xác định bằng thực nghiệm, khối lượng các đồng vị của oxi như sau: 15,99491 đvC 16,9991 đvC 17,9991 đvC - Tính khối lượng nguyên tử trung bình của oxi dùa vào các dữ kiện trên. - Vì sao khối lượng hạt nhân lại hơi nhỏ hơn tổng số khối lượng của proton và nơtron tạo ra hạt nhân đó ? 5. a) Trước năm 1962, khối lượng nguyên tử của các nguyên tố được tính theo đơn vị oxi (1 đơn vị oxi bằng 1/16 khối lượng của một nguyên tử oxi lấy theo hỗn hợp đồng vị). Hỏi: Khối lượng nguyên tử của cađimi (Cd) bằng bao nhiêu đơn vị oxi nếu khối lượng nguyên tử của nó bằng 112,411 đơn vị cacbon (đvC). Cho biết khối lượng nguyên tử oxi bằng 15,9994 đvC. b) Định nghĩa đơn vị cacbon? Một đơn vị cacbon bằng bao nhiêu gam ? c) Một nguyên tử bạc nặng hơn một nguyên tử hiđro 107,02 lần. Một nguyên tử hiđro nặng bằng 0,084 lần một nguyên tử cacbon-12. Hỏi khối lượng của nguyên tử bạc theo đơn vị cacbon. d) Trờn cỏc sách báo người ta thường dùng “ đơn vị khối lượng nguyên tử ” kí hiệu là amu (atomic muss unit), hay “đanton” kí hiệu là D. Những thuật ngữ đó có ý nghĩa gì ? 6. Theo đơn vị cacbon thì khối lượng nguyên tử của H = 1,008; O = 15,9994; C = 12,011; Cl = 35,453. Nếu chọn đồng vị 35Cl làm chuẩn, nghĩa là 1 đơn vị clo ( đv Cl) có khối lượng bằng 1/35 khối lượng của một đồng vị 35Cl, thì khối lượng nguyên tử của các nguyên tố trên bằng bao nhiêu đv Cl ? Biết 1 đồng vị 12C nặng 19,921.10-24 gam và 1 đồng vị 35Cl nặng 55,087.10-24gam. 7. a) Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-10m, có khối lượng nguyên tử là 65 amu. - Tính khối lượng riêng của kẽm kim loại biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử kẽm chỉ chiếm 70% thể tích. - Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm biết rằng bán kính hạt nhân được tính theo công thức: r = 1,2.10-13 A1/3 cm trong đó A là khối lượng nguyên tử (tính theo amu) b) Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử urani-238 và nitơ-14 ( và ) biết rằng khối lượng của chúng lần lượt bằng 238,051 amu và 14,003 amu. c) Nhận xét về khối lượng riêng của hạt nhân các nguyên tử kẽm, urani và nitơ d) Hãy chứng tỏ rằng nếu lấy gần đúng khối lượng hạt nhân bằng A (amu) thì khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử là bằng nhau. 8. Trong tự nhiên, hiđro tồn tại dưới dạng hai đồng vị (99%) và (1%) và clo tồn tại dưới dạng hai đồng vị (75%) và (25%). a) Tính khối lượng nguyên tử trung bình của mỗi nguyờn tố ? b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử HCl khác nhau tạo nên tử hai đồng vị đó ? Xếp các phân tử HCl theo chiều giảm độ phổ biến của chúng và khối lượng phân tử gần đúng của mỗi loại. 9. Hiđro tự nhiên gồm hai đồng vị và (đơteri). a) Viết công thức của phân tử hiđro và khối lượng của mỗi loại phân tử. b) 1 lớt khớ hiđro giầu đơteri () cân nặng 0,1g ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính thành phần đồng vị của khớ đú. 10. Trong hợp chất MX3, có : - Tổng số hạt proton, nơtron, electron là 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60. - Tổng số 3 loại hạt nói trên trong ion X- nhiều hơn trong ion M3+ là 16. Biết các nguyên tố trên là các đồng vị bền. 1) Xác định vị trí của M và X trong bảng hệ thống tuần hoàn và cho biết loại liên kết hóa học trong hợp chất MX3. 2) Khi hòa tan MX3 vào nước trong dung dịch thu được có thể có những ion gì 11. Hợp chất M tạo bởi anion Y- và cation Z+. Tỉ khối giữa Y-: Z+ = 31: 9. A là nguyên tố có trong Y- và Z+ có tổng các hạt trong nguyên tử là 21, tỉ lệ giữa các hạt không mang điện và mang điện là 1:2. Y- do 4 nguyên tử của hai nguyên tố tạo nên, Z+ do 5 nguyên tử của hai nguyên tố tạo nên. Xác định công thức phân tử của M. 12. Tổng sè proton, nơtron, electron trong nguyên tử của hai nguyên tố M và X lần lượt bằng 82 và 52. M và X tạo thành hợp chất MXa, trong phân tử của hợp chất đú cú tổng số proton của các nguyên tử bằng 77. a) Xác định vị trí của M và X trong bảng hệ thống tuần hoàn. b) Xác định công thức phân tử của MXa. 13. Mét hợp chất được tạo thành từ các ion M+ và X22-. Trong phân tử M2X2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron bằng 164; trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 52. Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23 đơn vị. Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong ion M+ nhiều hơn trong ion X22- là 7 hạt. Xác định các nguyên tố M, X và công thức phân tử M2X2. Viết cấu hình electron (dạng chữ và dạng obitan) của M+; viết công thức electron của ion X22-. 14. Hợp chất M được tạo thành từ cation X+ và anion Y2-. Mỗi ion đều chứa 5 nguyên tử của hai nguyên tố. Tổng số proton trong X+ là 11, còn tổng số electron trong Y2- là 50. Tìm công thức phân tử, viết công thức electron của hợp chất M, biết hai nguyên tố trong Y thuộc cùng một nhóm. III.1.2. Phản ứng hạt nhân. Sự phóng xạ 15. a) Thế nào là tốc độ phân hủy (hay phân rã) phóng xạ ? Chu kỡ bán hủy của các hạt nhân phóng xạ ? b) Thế nào là phóng xạ kiểu a, kiểu b ? Lấy ví dụ. Kết quả của các quá trình phóng xạ đó ? c) Họ phóng xạ actini bắt đầu từ urani-235 () và kết thúc bằng chì-207 (). - Năm giai đoạn đầu xẩy ra lần lượt kiểu phóng xạ a, b, a, a và b. Hãy xác định các đồng vị phóng xạ được sinh ra ở mỗi giai đoạn bắt đầu từ urani-235 - Sản phẩm của các giai đoạn tiếp theo lần lượt là: ® ® ® ® ® Hãy xác định kiểu phóng xạ ở mỗi giai đoạn và viết phương trình phân hủy phóng xạ tương ứng. 16. Nờu các hệ thức: a) Tính chu kỡ bỏn hủy của các hạt nhân phóng xạ khi biết hằng số phóng xạ. b) Tìm lượng chất phóng xạ (tính theo đơn vị khối lượng) còn lại sau thời gian t. c) Xác định niên đại của những di vật khảo cổ bằng các đồng vị phóng xạ. 17. Năng lượng liên kết tớnh trờn một nucleon trong hạt của đồng vị là 8,5MeV.nucleon-1. Tính độ hụt khối lượng của đồng vị đó. Cho biết mP = 1,00724u và mN = 1,00862u. 18. Triti là đồng vị phóng xạ của hiđro, có chu kỡ bỏn hủy là 12,3 năm Nếu ban đầu có 1,5mg đồng vị đú thỡ sau 49,2 năm còn lại bao nhiêu miligam 19. Coban-60 được dùng trong y học để điều trị một số bệnh ung thư do nó có khả năng phát ra tia g để hủy diệt các tế bào ung thư. Coban-60 khi phân rã phát ra hạt b và tia g, có chu kỡ bỏn hủy là 5,27 năm. ® + + Nếu ban đầu có 3,42 mg Coban-60 thì sau 30 năm còn lại bao nhiêu ? 20. Iot-131 phóng xạ được dùng dưới dạng natri iođua để điều trị ung thư tuyến giáp trạng. Chất này phóng xạ b với chu kỡ bỏn hủy là 8,05 ngày. a) Viết phương trình phản ứng phân rã hạt nhân iot-131. b) Nếu mẫu ban đầu chứa 1,0 microgam iot-131 thì trong mỗi phót bao nhiêu hạt b được phóng ra ? 21. Mét chất thải phóng xạ có chu kỡ bỏn hủy là 200 năm được chứa trong thựng kớn và chôn dưới đất. Phải trong một thời gian là bao nhiêu để tốc độ phân rã giảm từ 6,50.1012 nguyờn tử/phỳt xuống còn 3,00.10-3 nguyờn tử/phỳt. 22. Khi nghiên cứu một mảnh gỗ lấy từ một hang động của dãy Hy mã lạp sơn người ta thấy tốc độ phân rã (đối với mỗi gam cacbon) chỉ bằng 0,636 lần tốc độ phân rã của cacbon trong gỗ ngày nay. Hãy xác định tuổi của miếng gỗ đó biết rằng cacbon-14 phóng xạ b với chu kỡ bỏn hủy là 5730 năm. 23. Stronti-90 () là một đồng vị phóng xạ có chu kỡ bỏn hủy là 28 năm được sinh ra khi nổ bom nguyên tử. Đó là đồng vị phóng xạ khá bền và nó có khuynh hướng tích tụ vào tủy xương nên đặc biệt nguy hiểm cho người và súc vật. a) Đây là một đồng vị phóng xạ b, viết và cân bằng phương trình phản ứng phân hủy phóng xạ, chỉ rõ sản phẩm của phản ứng. b) Một mẫu phóng ra 2000 phân tử b trong mỗi phót. Hỏi cần bao nhiêu năm sự phóng xạ mới giảm xuống 125 hạt b trong mỗi phót. 24. Mét mẫu Poloni nguyên chất có khối lượng 2 gam, các hạt nhân Poloni () phóng xạ phát ra hạt a và chuyển thành một hạt bền. 1) Viết phương trình phản ứng, gọi tên . 2) Xác định chu kỡ bỏn ró của Poloni phóng xạ, biết rằng trong một năm (365 ngày) nó tạo ra V = 179 cm3 khí He (đktc). 3) Tìm tuổi của mẫu chất trên biết rằng tại thời điểm khảo sát tỉ số giữa khối lượng và khối lượng chất đó là 2:1. 25. 1) Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau: a) ? ® 82Pb206 + 2He4 b) 9F17 ® 8O17 + ? c) 94Pu239 ® ? + 2He4 d) 1H1 + ? ® 2He4 e) ? + 1D2 ® 2 2He4 Đối với mỗi định luật bảo toàn được áp dụng để lập phương trỡnh trờn, hóy phân tích một ví dụ để minh hoạ. 2.a) Uran trong thiên nhiên chứa 99,28% U238 (có thời gian bán huỷ là 4,5.109 năm) và 0,72% U235 (có thời gian bán huỷ là 7,1.108năm). Tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị trên trong 10 gam U3O5 mới điều chế. b) Mari và Pie Curi diều chế Ra226 từ quặng Uran trong thiên nhiên. Ra226 được tạo ra từ đồng vị nào trong hai đồng vị trên? 26. 1. a) Urani phân rã phóng xạ thành Radi theo chuỗi sau: Viết đầy đủ các phản ứng của chuỗi phóng xạ trên. b) Chuỗi trên tiếp tục phân rã thành đồng vị bền . Hái có bao nhiêu phân rã a và b được phóng ra khi biến thành . 2) 137Cs là nguyên tố phóng xạ dùng trong là phản ứng hạt nhân, có chu kỡ bỏn hủy là 30,2 năm. Sau bao lâu lượng chất này còn lại 1% ? 27. 1) Một mẫu đá chứa 17,4mg U238 và 1,45mg Pb206. Biết rằng chu kỡ bỏn ró của U238 là 4,51.109 năm. MÉu đỏ đó tồn tại bao nhiêu năm rồi ? 2) a. Tính khối lượng 81Sn (chu kỡ bỏn hủy t1/2 = 6,5 giê) còn lại sau 25,5 giê. Biết khối lượng ban đầu của Sn là 200mg. b. Tìm thành phần phần trăm khối lượng đồng vị 128I (t1/2 = 25 phót) còn lại (chưa phân hủy) sau 2,5 giê. 28. Rađi trong tự nhiên được biểu thị bởi một hạt nhân duy nhất, . 1 gam rađi bức xạ 3,42.1010 hạt a mỗi giây. Một mẫu muối rađi có chứa 192mg Ra, được cho vào một thiết bị và đo thể tích heli thoát ra sau 83 ngày làm thí nghiệm, thu được 6,58mm3 khí He (O0C và 1 atm). Ra phân rã phóng xạ theo sơ đồ cho dưới đây (ghi trờn mũi tên là chu kỡ bỏn hủy, ghi dưới mòi tên là kiểu phân rã): 19,7 phót 26,8 phót 3,05 phót 3,83 ngµy 1,63.10-4 gi©y > 1500 n¨m a b b a b b a a a 138 ngµy 5 ngµy 27,1 n¨m (A), (B), (C), (D), (E), (F) là các sản phẩm trung gian của phân rã radon. a) Viết năm phương trình phân rã phóng xạ đầu tiên, dùng cách biểu diễn cho thấy số hiệu nguyên tử, số khối của tất cả các hạt nhân có liên quan. Ước lượng ban đầu cho thấy các chu kỡ bỏn hủy của tất cả các sản phẩm phân rã của rađi trừ (E) và Po, có thể được coi nh­ không đáng kể so với thời gian t. Dùng ước lượng này để tiến hành các tính toán sau. b) Có bao nhiêu nguyên tử heli được hình thành từ mỗi nguyên tử rađi phân rã sau 83 ngày ? c) Có tổng cộng bao nhiêu nguyên tử heli được tạo thành trong thí nghiệm ? d) Hóy tớnh trị số gần đúng của số Avogađro từ số liệu trên. Biết thể tích mol = 22,4 lÝt. 29. (HSGQGVN 2002- bảng A) Liệu pháp phóng xạ được ứng dụng rỗng rãi để chữa ung thư. Cơ sở của liệu pháp đó là sự biến đổi hạt nhân. 27Co59 + 0n1 ® X ? (1) X ? ® 28Ni60 + … ; hn = 1,25 MeV (2) a) Hãy hoàn thành phương trình của sự biến đổi hạt nhân trên và nêu rõ định luật nào được áp dụng để hoàn thành phương trình. b) Hãy cho biết điểm khác nhau giữa phản ứng hạt nhân với phản ứng oxi hóa- khử (lấy thí dụ từ phản ứng (2) và phản ứng Co + Cl2 ® CoCl2). 30. (Đề thi chọn HSGQGVN 2004- bảng A). 92U238 tự nhiên phân rã liên tục thành một đồng vị bền của chì. Tổng cộng có 8 hạt a được phóng ra trong quá trình đú. Hóy giải thích và viết phương trình phản ứng chung của quá trình này. 31. (Đề thi Olympic hóa học quốc tế 1999) Mét trong các chuỗi phân hủy phóng xạ tự nhiên bắt đầu với 90Th232 và kết thúc với đồng vị bền 82Pb208. a) Hóy tớnh số phân hủy b xảy ra trong chuỗi này. b) Trong toàn chuỗi, có bao nhiêu năng lượng (MeV) được giải phóng. c) Hóy tớnh tốc độ tạo thành năng lượng (công suất) theo watt (1W = Js-1) sản sinh từ 1,00kg Th232 ( t1/2 = 1,40.1010 năm). d) Th228 là một phần tử trong chuỗi thori, thể tích của Heli theo cm3 tại 00c và 1atm thu được là bao nhiêu khi 1,00g Th228 (t1/2 = 1,91 năm) được chứa trong bình 20,0 năm ? Chu kỳ bán hủy của tất cả các hạt nhân trung gian là rất ngắn so với Th228. e) Một phân tử trong chuỗi Thori sau khi tách riêng thấy có chứa 1,50.1010 nguyên tử của một hạt nhân và phân hủy với tốc độ 3440 phân rã mỗi phót. Chu kỳ bán hủy tính theo năm là bao nhiêu ? Các khối lượng nguyên tử cần thiết là: 82Pb206=207,97664u ; 2He4=4,0026u ; 90 Th232 = 232,03805u ; 1u = 931,5 MeV; 1MeV = 1,602.10-13J NA = 6,022.10-23 mol-1; Thể tích mol của khớ lớ tưởng tại 00C và 1 atm là 22,4l. 32. (Đề thi Olympic hóa học quốc tế 2001). Khoáng chất trong cát biển - monazit - là nguồn giàu thori có sẵn ở bang Kerala (ấn Độ). Một mẫu monazit chứa 9% ThO2 và 0,35% U3O8; 208Pb và 206Pb là những sản phẩm bền tương ứng với các quá trình phân rã 232Th và 238U. Tất cả chỡ cú trong monazit đều có nguồn gốc từ cùng một chất phóng xạ. Tỉ số các đồng vị (208Pb/232Th) đo được bằng phổ khối lượng trong mẫu monazit là 0,104. Chu kỳ bán hủy của 232Th và 238U lần lượt là1,41.1010 năm và 4,47.109 năm. Giả sử rằng 208Pb; 206Pb; 232Th và 238U tồn tại nguyên vẹn từ khi hình thành khoáng monazit. a) Tính tuổi (thời điểm bắt đầu hình thành) khoáng monazit. b) Tính tỉ lệ (206Pb/238U) trong mẫu monazit. c) Thori-232 là nguyên liệu chế tạo năng lượng hạt nhân. Trong quá trình chiếu xạ nhiết nơtron nó hấp thụ 1 nơtron và sinh ra đồng vị 233U bằng phóng xạ b. Viết các phản ứng hạt nhân hình thành 233U từ 232Th. t1/2= 14,3 phót t1/2= 14,6 phót Trong phản ứng phân hạch hạt nhân của 233U một hỗn hợp sản phẩm phúng xạ được hình thành. Sự phân rã 101Mo bắt đầu chịu tác dụng của phân rã nh­ sau: 42Mo101 43Tc101 44Ru101 d) Một mẫu tinh khiết chỉ chứa 101Mo chứa 5000 nguyên tử 101Mo. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử 101Mo; 101Tc; 101Ru sẽ xuất hiện sau 14,6 phót. III.1.3. Vá nguyên tử 33. Nguyên tố A không phải là khí hiếm, nguyên tử của nó cú phõn lớp ngoài cùng là 3p. Nguyên tử của nguyên tố B cú phõn lớp ngoài cùng là 4s. a) Trong hai nguyên tố A, B: nguyên tố nào là kim loại, nguyên tố nào là phi kim? b) Xác định cấu hình electron của A, B và tên của A. Cho biết tổng số electron có trong phõn lớp ngoài cùng của A và B bằng 7. 34. Ở tầng cao của khí quyển, ozon (O3) hấp thụ bức xạ tử ngoại của ánh sáng mặt trời gây ra phản ứng sau: O3 ® O2 + O a) Tính năng lượng của 1 photon có bước sóng 3400 mà ozon hấp thụ để phân hủy một phân tử. b) Tính hiệu ứng nhiệt (DH) của phản ứng trên. 35. Người ta dùng một lò vi sóng để đun nóng thức ăn. Bước sóng bức xạ là 12,0 cm. Tính năng lượng của một photon do lò vi sóng phát ra ? 36. Mắt thường chỉ nhìn thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 4000 (ánh sáng tím) đến 7000 (ánh sáng đỏ). a) Tính tần số sóng của mỗi màu ? b) Tính năng lượng của 1 photon của mỗi màu nói trên. c) So sánh năng lượng của mỗi loại photon nói trên và nêu nhận xét về mối liên hệ giữa năng lượng, bước sóng và tần số của các photon. 37. Hình dưới đây cho biết một sơ đồ đơn giản của quang phổ vạch của nguyên tử hiđro. tím chàm xanh đỏ a) Dọc trục ngang người ta ghi đại lượng nào ? (bước sóng l, tần sè n hay năng lượng E) ? b) Đại lượng đó tăng hay giảm khi đi từ trái qua phải ? c) Trong vùng nhìn thấy của quang phổ nguyên tử hiđro, các electron nhảy từ mức năng lượng nào về mức năng lượng nào ? d) Vì sao đôi khi người ta ví quang phổ nguyên tử của một nguyên tố với “võn tay tội phạm” 38. Chỉ xột cỏc mức sau đây với quang phổ nguyên tử (hỡnh bờn). Quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđro bị kích thích do sự chuyển dịch electron giữa các mức năng lượng. a) Nếu chỉ xét 4 mức năng lượng thì có thể có bao nhiêu vạch ? b) Photon có mức năng lượng cao nhất được phát ra là do sự nhảy của e từ mức năng lượng n = ? về mức