Giải bài tập trang 66 Chuyên đề Hóa 10 Bài 10 - Cánh diều

Giải bài tập trang 66 Chuyên đề Hóa 10 - Cánh diều

Bài tập 1 trang 66 Chuyên đề Hóa 10: Sử dụng phương pháp PM7 để xác định đồng phân cis-2-butene hay trans-2-butene bền hơn. Biết rằng, đồng phân có năng lượng tổng âm hơn sẽ bền hơn:

Trả lời:

- Đồng phân cis-2-butene có năng lượng tổng là -599,1911 EV

(Phần kết quả: )

- Đồng phân trans-2-butene có năng lượng tổng là -599,2290 EV

(Phần kết quả: )

⇒ trans-2-butene bền hơn do có năng lượng tổng âm hơn.

Bài tập 2 trang 66 Chuyên đề Hóa 10: Sử dụng phương pháp PM7 tính cấu trúc (độ dài liên kết, góc liên kết), nhiệt tạo thành, năng lượng tổng của 3 đồng phân o, m, p-cresol. So sánh độ bền giữa các đồng phân.

Trả lời:

Sử dụng phương pháp PM7 ta có bảng sau:

Đồng phân		o-cresol	m-cresol	p-cresol
Nhiệt tạo thành (kJ/mol)		-129,08980	-134,94981	-130,75217
Năng lượng tổng (EV)		-1263,1321	-1263,1939	-1263,1509
Độ dài liên kết  ($\stackrel{o}{A}$)	d(C-O)	1,36	1,359	1,36
	d(O-H)	0,987	0,987	0,987
	d(C-CH3)	1,489	1,491	1,491
Góc liên kết (o)	$\widehat{COH}$	112,336o	112,251o	112,141o

Đồng phân có năng lượng tổng âm hơn sẽ bền hơn. Dựa vào kết quả ta thấy độ bền của các đồng phân được sắp xếp như sau: o-cresol < p-cresol < m-cresol.

Bài tập 3 trang 66 Chuyên đề Hóa 10: Cho dãy hợp chất H₂X, với X là các nguyên tố nhóm VIA gồm O, S, Se. Sử dụng phương pháp tính PM7 để tối ưu hóa cấu trúc, từ đó tính độ dài liên kết X-H và góc HXH. Tìm quy luật biến đổi các giá trị này trong dãy nêu trên.

Trả lời:

Với hợp chất H₂O:

d(O-H) = 0,956$\stackrel{o}{A}$

Góc $\widehat{HOH}$= 105,399^o

Với hợp chất H₂S:

d(S-H) = 1,339$\stackrel{o}{A}$

Góc $\widehat{HSH}$ = 96,907^o

Với hợp chất H₂Se:

d(Se-H) = 1,465$\stackrel{o}{A}$

Góc $\widehat{HSeH}$ = 93,752 ^o

 Nhận xét:

Trong nhóm VIA từ O đến Se độ dài liên kết X-H tăng dần; góc liên kết HXH giảm dần.

Bài tập 4 trang 66 Chuyên đề Hóa 10: Sử dụng phương pháp PM7 để tối ưu hóa cấu trúc, từ đó tính (độ dài liên kết, góc liên kết) các chất có trong các phương trình phản ứng sau:

O₂(g) + 2H₂(g) → 2H₂O(g)       (1)

F₂(g) + H₂(g) → 2HF (g)           (2)

a) Tính biến thiên enthalpy của phản ứng (1) và (2) theo phương pháp PM7. So sánh kết quả nhận được với kết quả tính từ enthalpy tạo thành chuẩn của các chất trong Phụ lục 2.

b*) Tính biến thiên năng lượng của phản ứng (1) và (2). Từ đó, so sánh khả năng phản ứng của oxygen và fluorine với hydrogen.

Biết rằng, biến thiên năng lượng của phản ứng cũng được tính giống như biến thiên enthalpy của phản ứng, nhưng thay nhiệt tạo thành bởi năng lượng tổng của phân tử.

Chú ý: Enthalpy tạo thành chuẩn của các đơn chất ở trạng thái bền bằng 0.

Trả lời:

a) Tính biến thiên enthalpy của phản ứng (1) và (2) theo phương pháp PM7:

∆_f$H_{298}^o$(H₂O) =  -241,83333 kJ.mol^-1

∆_f$H_{298}^o$(HF) = -259,13839 kJ.mol^-1

∆_r$H_{298}^o$(1) = 2. ∆_f$H_{298}^o$(H₂O) – 1.0 – 2.0 = 2.(-241,83333) = -483,66666 kJ

∆_r$H_{298}^o$(2) = 2. ∆_f$H_{298}^o$(HF) – 1.0 – 1.0 = 2.(-259,13839) = -518,27678 kJ

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng (1) và (2) theo enthalpy tạo thành ở phụ lục 2:

∆_f$H_{298}^o$(H₂O) =  -241,8 kJ.mol^-1

∆_f$H_{298}^o$(HF) = -273,3 kJ.mol^-1

∆_r$H_{298}^o$(1) = 2. ∆_f$H_{298}^o$(H₂O) – 1.0 – 2.0 = 2.(-241,8) = -483,6 kJ

∆_r$H_{298}^o$(2) = 2. ∆_f$H_{298}^o$(HF) – 1.0 – 1.0 = 2.(-273,3) = -546,6 kJ

So sánh: Kết quả nhận được với kết quả tính từ enthalpy tạo thành chuẩn của các chất trong Phụ lục 2 là xấp xỉ nhau.

b*) Biến thiên năng lượng của phản ứng (1)

= 2.năng lượng tổng H₂O – (năng lượng tổng O₂ + 2.năng lượng tổng H₂)

= 2. (-322,6792) – [-585,9147 + 2.( -28,0470)]

= -3,3497 eV

Biến thiên năng lượng của phản ứng (2)

= 2.năng lượng tổng HF – (năng lượng tổng F₂ + năng lượng tổng H₂)

= 2.(-479,5304) – [-927,7183  + (-28,0470)]

= -3,2955 eV

Nhận xét:

Phản ứng giữa hydrogen và fluorine xảy ra thuận lợi hơn.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Hóa lớp 10 Cánh diều với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Giải bài tập trang 65 Chuyên đề Hóa 10 Bài 10

Giải bài tập trang 67 Chuyên đề Hóa 10 Bài 10