Chuyên đề trạng thái tập hợp các chất môn Hóa học 10 năm 2021

1. Mở đầu

Một chất có thể tồn tại ở trạng thái khí, lỏng hay rắn, ở một điều kiện nào đó, là tùy ở tương quan giữa hai yếu tố:

a/ Chuyển động của các tiểu phân làm cho chúng phân bố hỗn độn và có khuynh hướng chiếm toàn bộ thể tích không gian của bình đựng. Yếu tố này được đánh giá bằng động năng chuyển động của hạt.

b/ Lực tương tác giữa các tiểu phân liên kết các tiểu phân thành những tập hợp chặt chẽ có cấu trúc xác định. Yếu tố này được đánh giá bằng thế năng tương tác giữa các tiểu phân.

* Ở trạng thái tinh thể: Các tiểu phân được sắp xếp thành những cấu trúc xác định vì thế năng tương tác giữa các tiểu phân lớn hơn động năng chuyển động nhiệt của chúng  nên mỗi tiểu  phân hầu như không còn khả năng chuyển động tịnh tiến mà chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.

*  Ở trạng thái khí: Các phân tử khí chuyển động gần như tự do, chiếm toàn bộ thể tích bình đựng, chúng va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình đựng vì:

* Ở trạng thái lỏng: Chất lỏng có thể tích xác định nhưng không có hình dạng xác định vì sự khác biệt giữa động năng chuyển động nhiệt của phân tử và thế năng tương tác giữa chúng không lớn, do đó phân tử chất lỏng vẫn có các chuyển động quay, dao động và tịnh tiến, nhưng không thể thoát khỏi vùng tác dụng của lưc Van der Waals ( cỡ 10\(\mathop A\limits^0 \) )

2. Tương tác giữa các phân tử (Lực Van der Waals)

Lý thuyết về liên kết ion và liên kết cộng hóa trị giải thích được cấu tạo phân tử của nhiều chất ở thể rắn, lỏng và khí nhưng không thể giải thích được sự tồn tại của một số không ít các chất, ví dụ như các khí hiếm chẳng hạn. Nguyên tử khí hiếm có vỏ electron bền nên không thể tạo nên các kiểu liên kết hóa học đã xét trên đây. Nhưng ở nhiệt độ rất thấp, gần như không độ tuyệt đối, khí hiếm có thể hóa lỏng và hóa rắn, các quá trình này phát ra năng lượng. Vậy những lực nào đã hút các nguyên tử khí hiếm lại với nhau? Tương tự như vậy, những lực nào đã hút những phân tử trung hòa như H₂, O₂, N₂, CH₄ lại với nhau làm cho chúng tồn tại ở các trạng thái lỏng và rắn? Mặc dù, trong những phân tử này electron hóa trị đã được sử dụng hết để tạo thành liên kết nên nguyên tử không có khả năng tạo thêm liên kết nữa.

a/ Định nghĩa

Lực Van der Van là những lực hút giữa các nguyên tử và phân tử trung hòa (được gọi là lực phân tử)

b/ Nguyên nhân sinh ra lực Van de Van

+ Tương tác tĩnh điện : Nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu giữa các phân tử khác nhau → Làm cho chúng liên kết với nhau .

+ Tương tác định hướng 

Năm 1912 Kizôm (V.Keesom) cho rằng nguyên nhân gây ra lực Van de Van là momen lưỡng cực vĩnh cửu của các phân tử. Khi những phân tử có cực đến gần nhau, vì tương tác tĩnh điện giữa các lưỡng cực nên những phân tử đó xoay hướng để những đầu khác dấu của các lưỡng cực sẽ ở gần nhau và dẫn tới lực hút giữa các lưỡng cực đó. Tương tác đó gọi là tương tác định hướng.

Tương tác này càng lớn khi momen lưỡng cực của phân tử càng lớn. Ví dụ như tương tác định hướng trong trường hợp H₂O và HCl lớn hơn so với trường hợp CO vì rằng momen lưỡng cực của H₂O và của HCl lớn hơn của CO nhiều.

Công thức : Năng lượng của tương tác định hướng được tính theo hệ thức :

U_đh = -\(\frac{{2{\mu ^4}}}{{3{r^6}kT}}\)

Trong đó : \(\mu \) là momen lưỡng cực của phân tử

r là khoảng cách từ tâm của lưỡng cực này đến tâm của lưỡng cực khác

k là hằng số

T là nhiệt độ tuyệt đối.

Năng lượng của tương tác định hướng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ vì chuyển động nhiệt của phân tử cản trở sự định hướng của lưỡng cực.

1. Dạng 1: Lực Van der Waals

1, Dưới đây là ba chất, cho biết lực tương tác nào xảy ra giữa các tiểu phân trong mỗi chất.

a/ LiF                     

b/ CH₄                  

c/ SO₂((\(\overrightarrow \mu  \)CH₄ = 0 ; (\(\overrightarrow \mu  \)SO₂ ¹ O)

2. Cho biết lực tương tác nào xảy ra giữa các phân tử trong mỗi chất sau:

a/ Benzen                 

b/ Mêtyl clorua

c/ Natri clorua         

d/ Cacbon disunfua (\(\overrightarrow \mu  \)CS₂ = (\(\overrightarrow \mu  \)C₆H₆ = 0)

3. Nhiệt độ nóng chảy của brom Br₂ là -7,2⁰C và nhiệt độ nóng chảy của iot clorua là +27,2⁰C. Giải thích sự khác biệt trên.

4. Giải thích các dữ kiện thực nghiệm sau :

a/ Amoniac có nhiệt độ sôi cao hơn metan.

b/ Kali clorua có nhiệt độ nóng chảy cao hơn iot. (\(\overrightarrow \mu  \)NH₃ ¹ O)

2. Dạng 2: Ts và Tnc- Độ tan

5. Hãy giải thích các dữ kiện thực nghiệm về nhiệt độ sôi, nhiệt hóa hơi của các chất thuộc dãy sau đây:

Phân tử	H2O	H2S	H2Se
Nhiệt độ sôi Ts (K)	373	213	232
Nhiệt hóa hơi Hhh (kJ.mol-1)	40,6	18,8	19,2

Sự biến đổi nhiệt độ sôi, nhiệt hóa hơi của dãy H₂O, H₂S, H₂Se như trên có còn đúng cho từng dãy chất dưới đây không? Tai sao?

a/ NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃

b/ HF, HCl, HBr, HI

c/ CH₄, SiH₄

6. Bạn hãy cho biết trong số các chất thuộc từng dãy sau:

a/ Chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất:

CO₂, SO₂, C₂H₅OH, CH₃OH, HI

b/ Chất nào dễ tan trong nước nhất:

C₂H₆, C₂H₂, C₂H₅Cl, NH₃, H₂S

c/ Chất nào có nhiệt độ nóng chảy cao nhất:

PH₃, NH₃ và (CH₃)₃N

7. Cho các chất sau: anđehit axetic, axit fomic, dimetylete, ancol etylic và nhiệt độ sôi của chúng (không theo thứ tự) là: 100,7⁰C; 21⁰C, -23⁰C; 78,3⁰C. Hãy xếp các chất với nhiệt độ sôi tương ứng theo thứ tự trị số giảm dần và giải thích tại sao các chất trên có phân tử khối xấp xỉ nhau mà lại khác nhau nhiều về nhiệt độ sôi như vậy.

8. Sắp xếp theo trình tự tăng dần nhiệt độ sôi các chất sau:

CH₃CH₂CH₂OH  ;  CH₃COOCH₃  ;  CH₃CH₂COOH  ;  C₆H₅COOH  ;  HCOOCH₃  ;  CH₃COOH  ;  C₂H₅OH

3. Dạng 3 : Phương trình VanderWaals

9. Khối lượng riêng của khí oxi O₂ ở điều kiện tiêu chuẩn là 1,43g/l. Tìm khối lượng riêng của nó ở 17⁰C và 800mmHg. (Chưa biết khối lượng phân tử Oxi)

10. Tính áp suất của 0,6 mol khí NH₃ chứa trong bình dung tích 3l ở 25⁰C, với giả thiết rằng:

a/ Amoniac là một chất khí lý tưởng.

b/ Amoniac là một khí thực, có thể tính áp suất của nó theo phương trình Van Der Waals với các hằng số: a = 4,17l².atm.mol^-2 và b = 0,0371l.mol^-1.

---(Hết)---

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề trạng thái tập hợp các chất môn Hóa học 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.