Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng

Với giải bài tập Chuyên đề Hóa 10 Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Chuyên đề học tập Hóa 10 CTST Bài 10.

1 1083 lượt xem


Giải bài tập Chuyên đề Hóa 10 Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng

1. Hóa học tính toán

Hình thành kiến thức mới 1 trang 63 Chuyên đề Hóa học 10: Hãy tìm hiểu thêm những ưu điểm của Hóa học tính toán khi ứng dụng để tối ưu hóa các quá trình Hóa học phức tạp.

Trả lời:

Ưu điểm: Thời gian tính nhanh, mức độ chính xác phù hợp cho việc giảng dạy và học tập.

Hình thành kiến thức mới 2 trang 65 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hiện nhập dữ liệu như hướng dẫn cho phân tử C2H6 (ethane)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Trả lời:

Bước 1: Sử dụng kết quả từ phần mềm ChenSketch ở Bài 8 cho phân tử C2H6. Sau khi vẽ xong, chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C2H6.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C2H6.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file C2H6.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là C2H6.out C2H6.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file C2H6.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C2H6.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C2H6 (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -71,85 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C2H6 (ETOT (EONE + ETWO)) là -326,9216 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C2H6 trong file C2H6.out được thể hiện như hình dưới.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Hình thành kiến thức mới 3 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả nhiệt tạo thành của phân tử H2O. So sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra kết luận (Giá trị thực nghiệm của phân tử H2O(g) là – 241,8 kJ/mol)

Trả lời:

Kết quả tính nhiệt tạo thành của phân tử H2O bằng cách sử dụng phần mềm MOPAC cho giá trị là -241,83 kJ/mol. Giá trị này gần đúng với giá trị thực nghiệm.

Điều đó cho thấy cách tính toán sử dụng phần mềm MOPAC cũng cho độ chính xác cao.

Hình thành kiến thức mới 4 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả độ dài liên kết O-H và góc liên kết H-O-H trong phân tử H2O, so sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra nhận xét (Độ dài liên kết O-H là 0,97Ao, góc liên kết H-O-H là 104,5o)

Trả lời:

Kết quả tính toán bằng cách sử dụng phần mềm MOPAC:

+ Độ dài liên kết O-H là 0,96Ao

+ Góc liên kết H-O-H là 105,4o

Kết quả này gần đúng với giá trị thực nghiệm.

Điều đó cho thấy cách tính toán sử dụng phần mềm MOPAC cũng cho độ chính xác cao.

Luyện tập trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hành tạo file dữ liệu

a) (C2H6.mop)

b) (C3H8.mop)

Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử C2H6, C3H8 bằng phương pháp PM7

Trả lời:

a) (C2H6.mop)

Bước 1: Sử dụng kết quả từ phần mềm ChenSketch ở Bài 8 cho phân tử C2H6 . Sau khi vẽ xong, chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C2H6.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C2H6.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file C2H6.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là C2H6.out C2H6.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file C2H6.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C2H6.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C2H6 (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -71,85 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C2H6 (ETOT (EONE + ETWO)) là -326,9216 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C2H6 trong file C2H6.out được thể hiện như hình dưới.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

b) (C3H8.mop)

Bước 1: Sử dụng kết quả từ phần mềm ChenSketch ở Bài 8 cho phân tử C3H8 . Sau khi vẽ xong, chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C3H8.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C3H8.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file C3H8.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là C3H8.out C3H8.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file C3H8.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C3H8.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả: 

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C3H8 (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -96,59 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C3H8 (ETOT (EONE + ETWO)) là -476,9317 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C3H8 trong file C3H8.out được thể hiện như hình dưới.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

3. Sử dụng kết quả tính toán hiển thị độ dài, góc liên kết các chất

Hình thành kiến thức mới 5 trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Sử dụng dữ “Output” của phân tử C2H6, C3H8, xem và so sánh dữ liệu năng lượng của các phân tử với giá trị thực nghiệm.

Biết giá trị thực nghiệm của phân tử C2H6, C3H8 lần lượt là -84,66 kJ/mol, -105,00 kJ/mol

Trả lời:

Giá trị năng lượng của các phân tử bằng cách sử dụng phần mềm tính toán MOPAC là:

+ Nhiệt tạo thành phân tử C3H8 là -96,59 kJ/mol ≈ -105,00 kJ/mol

+ Nhiệt tạo thành phân tử C2H6 là -71,85 kJ/mol ≈ -84,66 kJ/mol

Vậy dữ liệu năng lượng của các phân tử bằng cách sử dụng phần mềm tính toán MOPAC với giá trị thực nghiệm xấp xỉ nhau

Hình thành kiến thức mới 6 trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hiện các bước hiển thị các tham số cấu trúc: độ dài các liên kết và góc liên kết của của phân tử C2H6, C3H8.

Trả lời:

- Đối với phân tử C2H6

Bước 1: Để quan sát cấu trúc nhận được sau khi tính, tìm file C2H6.arc rồi chuyển đuôi file thành C2H6.arc.mop

Bước 2: Mở 3D viewer → Open, xuất hiện hộp thoại Open, chọn file MOPAC Z Maxtrix rồi chọn file C2H6.arc.mop sẽ hiện hình ảnh 3D của phân tử C2H6

Bước 3: Chọn công cụ, nháy chuột vào các nguyên tử sẽ hiển thị độ dài các liên kết và góc liên kết.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Độ dài liên kết và góc liên kết của C2H6 còn được hiển thị trong file C2H6.out

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với phân tử C3H8

Bước 1: Để quan sát cấu trúc nhận được sau khi tính, tìm file C3H8.arc rồi chuyển đuôi file thành C3H8.arc.mop

Bước 2: Mở 3D viewer → Open, xuất hiện hộp thoại Open, chọn file MOPAC Z Maxtrix rồi chọn file C3H8.arc.mop sẽ hiện hình ảnh 3D của phân tử C3H8

Bước 3: Chọn công cụ, nháy chuột vào các nguyên tử sẽ hiển thị độ dài các liên kết và góc liên kết.

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1) 

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Độ dài liên kết và góc liên kết của C3H8 còn được hiển thị trong file C3H8.out

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Luyện tập trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả của các giá trị về năng lượng phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của phân tử C2H6, C3H8 so sánh và nhận xét xu hướng thay đổi các kết quả thu được.

Trả lời:

- Nhiệt tạo thành phân tử C3H8 là -96,59 kJ/mol âm hơn nhiệt tạo thành phân tử C2H6 là -71,85 kJ/mol. Do cả hai phân tử đều chỉ chứa liên kết đơn, mặt khác số lượng liên kết trong phân tử C3H8 nhiều hơn trong phân tử C2H6

- Bảng giá trị độ dài liên kết và góc liên kết trong phân tử C2H6

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bảng giá trị độ dài liên kết và góc liên kết trong phân tử C3H8

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Nhận xét: Độ dài các liên kết và góc liên kết của phân tử C2H6, C3H8 là tương đương nhau.

Bài tập

Bài tập 1 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của các phân tử bằng phương pháp PM7. Xác định quy luật biến đổi các giá trị trong dãy các chất sau:

a) Cl2, Br2 và I2.

b) CH4, NH3, H2O

Trả lời:

Phương pháp tính toán bằng phần mềm MOPAC:

Bước 1: Vẽ công thức phân tử bằng phần mềm ChemSketch. Sau khi vẽ xong chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file ví dụ: Cl2.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file Cl2.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file Cl2.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là Cl2.out Cl2.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file Cl2.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất ở file Cl2.out bằng notepad.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION)

Tổng năng lượng phân tử (ETOT (EONE + ETWO))

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

b) - Đối với Cl2

+ Kết quả nhiệt tạo thành của Cl2:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với Br2:

+ Kết quả nhiệt tạo thành của Br2:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với I2

+ Kết quả nhiệt tạo thành của I2:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Xác định quy luật biến đổi trong dãy Cl2, Br2, I2:

+ Kết quả nhiệt tạo thành tăng dần từ Cl2 đến I2 Độ bền của các liên kết giảm dần từ Cl2 đến I2

+ Độ dài liên kết tăng dần từ Cl2 đến I2 do bán kính nguyên tử tăng dần nên khoảng cách giữa hai hạt nhân tăng dần.

b) Đối với CH4:

+ Kết quả nhiệt tạo thành của CH4:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với NH3

+ Kết quả nhiệt tạo thành của NH3:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với H2O

+ Kết quả nhiệt tạo thành của H2O

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Xác định quy luật biến đổi trong dãy CH4, NH3, H2O

+ Kết quả nhiệt tạo thành giảm theo dãy H2O > CH4 > NH3

Bài tập 2 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính độ dài các liên kết H-X (Với X là F, Cl, Br, I)

Trả lời:

Phương pháp tính toán bằng phần mềm MOPAC:

Bước 1: Vẽ công thức phân tử bằng phần mềm ChemSketch. Sau khi vẽ xong chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file ví dụ: HF.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file HF.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file HF.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là HF.out HF.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file HF.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất ở file HF.out bằng notepad.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION)

Tổng năng lượng phân tử (ETOT (EONE + ETWO))

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với HF

+ Kết quả nhiệt tạo thành

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với HCl

+ Kết quả nhiệt tạo thành

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với HBr

+ Kết quả nhiệt tạo thành

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với HI

+ Kết quả nhiệt tạo thành

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

Bài tập 3 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: a) Bằng phương pháp PM7, tối ưu hóa cấu trúc của phân tử CH4, C4H10.

So sánh giá trị nhiệt tạo thành của phân tử tính được với giá trị thực nghiệm, đưa ra kết luận. Biết giá trị thực nghiệm của phân tử CH4 và C4H10 lần lượt là -74,8 kJ/mol và -126,00 kJ/mol

b) Sử dụng kết quả tính toán ở trên để xác định quy luật biến đổi giá trị nhiệt tạo thành của phân tử trong các dãy chất: CH4, C2H6, C3H8 và C4H10.

Trả lời:

Phương pháp tính toán bằng phần mềm MOPAC:

Bước 1: Vẽ công thức phân tử bằng phần mềm ChemSketch. Sau khi vẽ xong chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file ví dụ: CH4.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file HF.mopOpen with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file CH4.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là CH4.out CH4.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file CH4.mop open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất ở file CH4.out bằng notepad.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION)

Tổng năng lượng phân tử (ETOT (EONE + ETWO))

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với CH4:

+ Kết quả nhiệt tạo thành của CH4:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với C4H10

+ Kết quả nhiệt tạo thành:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Các giá trị tính toán bằng phần mềm MOPAC gần đúng với các giá trị thực nghiệm. Điều đó cho thấy việc tính toán bằng phần mềm MOPAC cho kết quả chính xác cao.

b) - Đối với C2H6

+ Kết quả nhiệt tạo thành:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Đối với C3H8

+ Kết quả nhiệt tạo thành:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Tổng năng lượng phân tử:

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 (Chân trời sáng tạo): Tính tham số cấu trúc và năng lượng  (ảnh 1)

- Quy luật biến đổi giá trị nhiệt tạo thành

Giá trị nhiệt tạo thành giảm dần theo dãy C4H10 > C3H8 > C2H6 > CH4

Giải thích:

Nhiệt tạo thành càng âm thì hợp chất càng bền. Các hydrocarbon trên đều chỉ chứa liên kết xích ma, bên cạnh đó số lượng liên kết C-H giảm dần theo dãy C4H10; C3H8; C2H6; CH4

Năng lượng cần để phá vỡ các liên kết giảm dần

Giá trị nhiệt tạo thành giảm dần.

Xem thêm lời giải Chuyên đề Hóa học lớp 10 bộ sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 5: Sơ lược về phản ứng cháy và nổ

Bài 6: Điểm chớp cháy, nhiệt độ tự bốc cháy và nhiệt độ cháy

Bài 7: Hóa học về phản ứng cháy nổ

Bài 8: Vẽ cấu trúc phân tử

Bài 9: Thực hành thí nghiệm Hóa học ảo

1 1083 lượt xem


Xem thêm các chương trình khác: