Bài tập Tính tham số cấu trúc và năng lượng phân của phân tử có đáp án
-
71 lượt thi
-
6 câu hỏi
-
40 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
13/07/2024Tính lại cấu trúc của C6H5OH trong dung môi nước. Các giá trị nhiệt tạo thành, năng lượng tổng, độ dài liên kết O-H và góc HOC là bao nhiêu?
Xem đáp án
Bước 1: Sử dụng ChemSketch để vẽ cấu trúc 2D của phenol; vào Tool chọn 3D Structure Optimization. Chọn 3D viewer để hiển thị cấu trúc 3D của chất này.
Bước 2: Trong 3D Viewer, vào menu chọn File, chọn Save As, đặt tên file là C6H5OH, lưu file dưới dạng .mop (phần Save As type chọn MOPAC Z – Matrix) vào một thư mục nào đó (chú ý, không để trong thư mục có đường dẫn bằng tiếng Việt).
Bước 3: Nhấn chuột phải lên file C6H5OH.mop, Open with NotePad, ở dòng trống trên cùng thêm lệnh OPT EPS=78.4 và ENPART (Lệnh xác định cấu trúc và năng lượng):
Sau đó vào file rồi Save
Bước 4: Nháy đúp chuột trái vào file C6H5OH. Mop, chương trình này sẽ chạy và kết thúc trong vài giây (nếu không thấy chạy thì nhấn chuột phải vào C6H5OH.mop, Open with để mở bằng MOPAC2016.exe nằm trong thư mục C:\Program Files\MOPAC). Thêm 2 file mới xuất hiện là file kết quả C6H5OH.out và C6H5OH.arc.
Bước 5: Hiển thị kết quả
- Mở file C6H5OH. Out bằng NotePad.
- Phần kết quả:
Như vậy:
Giá trị nhiệt tạo thành trong dung môi nước là: -117,65887 kJ mol-1
Năng lượng tổng: -1112,9781 EV
Để quan sát cấu trúc nhận được sau khi tính, nháy chuột phải lên file C6H5OH. arc, chọn remane để thêm mop vào cuối; nhận được file C6H5OH.arc.mop.
Trong menu File của 3D Viewer vào Open, phần File of Type chọn MOPAC Z – Matrix rồi chọn file C6H5OH.arc.mop sẽ hiện hình ảnh 3D của phenol.
Để biết độ dài liên kết, góc liên kết, chọn công cụ 
rồi nháy chuột lên các nguyên tử tương ứng. Kết quả được như sau:
Độ dài liên kết O-H bằng: 0,999A
Giá trị nhiệt tạo thành trong dung môi nước là: -117,6 kJ mol-1
Năng lượng tổng: -1112,9779 EV
Độ dài liên kết O-H bằng: 0,999A
Độ dài góc liên kết HOC bằng: 112,714 độ
Câu 2:
13/07/2024Sử 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
Xem đáp án
Đồng phân cis-2-butene có năng lượng tổng là -599,1950 EV
Đồng phân trans-2-butene có năng lượng tổng là -599,2296 EV
⇒ trans-2-butene bền hơnCâu 3:
13/07/2024Sử 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.
Xem đáp án
|
Đồng phân |
|
o-cresol |
m-cresol |
p-cresol |
|
Nhiệt tạo thành (KJ/MOL) |
|
-128,54 |
-134,96 |
-130,76 |
|
Năng lượng tổng (EV) |
|
-1263,13 |
-1263,20 |
- 1263,15 |
|
Độ dài liên kết () |
d(C-O) |
1,361 |
1,359 |
1,361 |
|
d(O-H) |
0,987 |
0,987 |
0,986 |
|
|
d(C-CH3) |
1,486 |
1,490 |
1,491 |
|
|
Góc liên kết (o) |
|
111,98o |
112,3o |
112,14o |
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
Câu 5:
21/07/2024Sử dụng phương pháp PM7 để tối ưu hóa cấu trúc, từ đó tính cấu trúc (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
Xem đáp án
a) Kết quả tính nhiệt tạo thành chuẩn của H2O và HF theo phương pháp PM7
∆f(H2O) = -241,83 kJ.mol-1
∆f
(HF) = -259,14 kJ.mol-1
∆r(1) = 2. ∆f(H2O) – 1.0 – 2.0 = 2.(-241,83) = -483,66 kJ
∆r(2) = 2. ∆f(HF) – 1.0 – 1.0 = 2.(-259,14) = -518,28 kJ
Kết quả nhiệt tạo thành chuẩn của H2O và HF theo phụ lục 2
∆f(H2O) = -241,8 kJ.mol-1
∆f(HF) = -273,3 kJ.mol-1
∆r(1) = 2. ∆f(H2O) – 1.0 – 2.0 = 2.(-241,8) = -483,6 kJ
∆r(2) = 2. ∆f(HF) – 1.0 – 1.0 = 2.(-273,3) = -546,6kJ
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)
⇒ Biến thiên năng lượng của phản ứng (1) = 2. (-322,68) – [-585,91 + 2.(-28,05)]
⇔ Biến thiên năng lượng của phản ứng (1) = -3,35 eV
Biến thiên năng lượng của phản ứng (2) = 2.năng lượng tổng HF – (năng lượng tổng F2 + năng lượng tổng H2)
⇒ Biến thiên năng lượng của phản ứng (2) = 2.(-479,53) – [-927,72 + (-28,05)]
⇔ Biến thiên năng lượng của phản ứng (2) = -3,29 eV
⇒ Phản ứng của hydrogen với fluorine xảy ra thuận lợi hơn.
Câu 6:
17/07/2024Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc, hãy xác định độ dài các liên kết H–X (với X là F, Cl, Br, I).
Xem đáp án
d(H–F) = 0,896
d(H–Cl) = 1,273
d(H–Br) = 1,459
d(H–I) = 1,637