TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
======

NGUYỄN THỊ THƠM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC PHẦN CÁC
NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

hS. Nguyễn Văn Quang
HÀ NỘI


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
======

NGUYỄN THỊ THƠM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC PHẦN CÁC
NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 2
5. Những đóng góp mới của đề tài................................................................. 3
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................. 4
1.1. Khái niệm về bài tập hoá học ................................................................. 4
1.2. Vai trò của bài tập hoá học ..................................................................... 4
1.2.1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học: ................. 4
1.2.2. Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà
không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh viên: ............................... 5
1.2.3. Hệ thống hoá các kiến thức đã học: ..................................................... 5
1.2.4. Thƣờng xuyên rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo về hoá học nhƣ: .......... 5
1.2.5. Phát triển kỹ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp,
loại suy, khái quát hoá …) ............................................................................. 5
1.2.6. Giáo dục tƣ tƣởng đạo đức: ................................................................. 6
1.2.7. Giáo dục kỹ năng tổng hợp:................................................................. 6
1.3. Các loại bài tập hoá học vô cơ đại học ................................................... 6
1.3.1. Bài tập về kiến thức vật lý ................................................................... 6
1.3.2. Bài tập về kiến thức hoá học................................................................ 7
1.3.3. Bài tập về điều chế các đơn chất, hợp chất vô cơ và ứng dụng........... 7


1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập ......................................................... 7
1.5. Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay ................................. 8
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC
ĐẠI HỌC PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA ...... 9
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 50


MỞ ĐẦU


mối quan hệ giữa lý thuyết và thực nghiệm.
Vì những lý do trên đã thôi thúc chúng tôi lựa chọn đề tài
“ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC
ĐẠI HỌC PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA”
Với đề tài này, chúng tôi hy vọng sẽ góp phần nâng cao hƣớng dạy học
tích cực để phát triển tƣ duy, sang tạo, độc lập cử ngƣời học.
2. Mục đích của đề tài
Việc thực hiện đề tài nhằm xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ có tính
chọn lọc cho sinh viên bao gồm những vấn đề lý thuyết, thực nghiệm – giải
thích những vấn đề thực tiễn – phƣơng pháp giải nhằm góp phần nâng cao
chất lƣợng học tập môn hoá học vô cơ của sinh viên.
3. Nhiệm vụ của đề tài
3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập và cơ sở lí thuyết hoá học.
3.2. Nghiên cứu nội dung và phân loại kiến thức về hóa học vô cơ bậc
đại học chủ yếu về phần các nguyên tố phi kim nhóm VA, IVA, IIIA.
3.3. Đề xuất bài tập vô cơ phần các nguyên tố phi kim nhóm VA, IVA,
IIIA nhằm giúp sinh viên thực hiện quá trình tự bồi dƣỡng kiến thức.
3.4. Vận dụng lí thuyết hoá vô cơ để giải quyết các bài tập hoá vô cơ có
liên quan.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều
phƣơng pháp:
4.1.Phƣơng pháp đọc sách và tài liệu tham khảo
- Nghiên cứu lý luận về mục đích, yêu cầu của bộ môn hóa học vô cơ ở
bậc đại học

2


- Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đè tài: Sách, báo, tạp chí, nội dung

chính yếu trong bài giảng. Bài tập hoá học có thể là những bài tập lý thuyết
đơn giản chỉ yêu cầu sinh viên nhớ và nhắc lại những kiến thức vừa học hoặc
đã học xong nhƣng cũng có thể là những bài tập tính toán liên quan đến cả
kiến thức hoá học lẫn toán học, đôi khi bài toán tổng hợp yêu cầu sinh viên
phải vận dụng những kiến thức đã học từ trƣớc kết hợp với những kiến thức
vừa học để giải. Tuỳ vào mục đích của bài học mà bài tập có thể giải dƣới
nhiều hình thức và nhiều cách giải khác nhau.
1.2. Vai trò của bài tập hoá học
Giải bài tập hoá học chính là một trong những phƣơng pháp tích cực
nhất để kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của sinh viên. Thông qua bài tập,
giảng viên có thể phát hiện những sai sót yếu kém của sinh viên mà qua đó có
những kế hoạch rèn luyện kịp thời giúp sinh viên vƣợt qua những khó khăn
trong khi giải bài tập hoá học. Chính vì vậy bài tập hoá học có những tác dụng
lớn sau:
1.2.1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học:
Bài tập hoá học giúp cho sinh viên nhớ lại tính chất của các chất, phƣơng
trình phản ứng; hiểu sâu hơn về các nguyên lý và định luật hoá học. Những
kiến thức (định nghĩa, khái niệm …) chƣa đƣợc vững hoặc chƣa đƣợc nắm kỹ
thì thông qua việc giải bài tập sẽ giúp sinh viên hiểu sâu hơn và nhớ lâu hơn.

4


Ngoài ra, giải bài tập hóa học cũng giúp sinh viên ôn tập các kiến thức về các
môn khác nhƣ: toán, lý, sinh …
1.2.2. Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà
không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh viên:
Ngoài tác dụng củng cố các kiến thức đã học, bài tập hoá học còn cung
cấp thêm những kiến thức mới, mở rộng sự hiểu biết của sinh viên một cách
sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức của sinh

1.2.6. Giáo dục tƣ tƣởng đạo đức:
Giải bài tập hoá học chính là rèn luyện cho sinh viên tính kiên nhẫn,
trung thực trong khoa học, tính cẩn thận, tính độc lập sáng tạo khi giải quyết
các vấn đề xảy ra, tính chính xác trong khoa học. Việc tự mình giải các bài
tập hoá học thƣờng xuyên góp phần rèn luyện cho sinh viên tinh thần kỷ luật,
tính tự kiềm chế, cách suy nghĩ và trình bày chính xác khoa học, qua đó nâng
cao lòng yêu thích bộ môn
1.2.7. Giáo dục kỹ năng tổng hợp:
Bộ môn hoá học có nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Bài tập hoá
học tạo điều kiện tốt cho nhiệm vụ giáo dục này phát triển vì những vấn đề kỹ
thuật của nền sản xuất đƣợc biến thành nội dung của bài tập hoá học
Bài tập hoá học còn cung cấp cho sinh viên những số liệu mới về các
phát minh, về năng suất lao động, về sản lƣợng mà ngành sản xuất hoá học
đạt đƣợc giúp sinh viên hoà nhập vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thời
đại mình đang sống.
1.3. Các loại bài tập hoá học vô cơ đại học
1.3.1. Bài tập về kiến thức vật lý
* Kiến thức cơ bản cần nắm đƣợc:
-Trạng thái tồn tại ở điều kiện thƣờng, màu sắc, mùi vị, khả năng hoà tan
trong nƣớc, tính bền ở điều kiện thƣờng.
-Nhiệt độ sôi(Ts), nhiệt độ nóng chảy(Tnc), nhiệt độ phòng(Tph), E, D,...

6


* Kiến thức cần nâng cao:
- Vận dụng kiến thức hoá học cơ sở để giải thích các hiện tƣợng, qui luật
về các tính chất vật lí.
- Đƣa ra các tình huống vận dụng gắn liền với các tính chất vật lí.
1.3.2. Bài tập về kiến thức hoá học

thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật
hiện tƣợng trong hiện thực khách quan mà trƣớc đó ta chƣa biết.
1.5. Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay
Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa là
phƣơng pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần đƣợc quan tâm , chú trọng trong
các bài học. Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê
bộ môn mà còn giúp ngƣời học giành lấy kiến thức, là bƣớc đệm cho quá
trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt
động nhận thức của học sinh. Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết
của sinh viên, sự vận dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản
của quá trình phát triển xã hội, tăng trƣởng kinh tế nhanh và bền vững xã hội.
Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay hƣớng đến rèn luyện khả
năng vận dụng kiến thức, phát triển tƣ duy hóa học. Những bài tập có tính
chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà đƣợc thay bằng các
câu hỏi đòi hỏi sự tƣ duy, tìm tòi. Dạy học “chú trọng rèn luyện phƣơng pháp
tự học” ở trƣờng Đại học đƣợc xem là rất quan trọng và đƣợc nhiều trƣờng
coi trọng áp dụng. Ngoài ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lƣợc đổi
mới phƣơng pháp dạy học đƣợc thử nghiệm đó là “ dạy học hƣớng vào ngƣời
học”, “hoạt động hóa ngƣời học.

8


Chƣơng 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ BẬC ĐẠI HỌC
PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM NHÓM VA, IVA, IIIA

Câu 1
1. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần sự biến thiên độ bền liên kết, tính axít,
bazơ của các hợp chất hiđrua cộng hoá trị trong dãy sau và giải thích: CH4,

1. Tại sao nƣớc là một oxit lƣỡng tính lí tƣởng?
2. Khảo sát và vẽ đồ thị E phụ thuộc pH của cặp oxi hoá khử sau:
O2/H2O; H2O/H2. Xác định vùng bền của nƣớc, từ đó có thể rút ra điều gì
về tính chất của nƣớc. PH2 =1 atm, PO2 = 1 atm, t =250C.
Hƣớng dẫn
1. Nƣớc là một oxit lƣỡng tính lí tƣởng vì trong nhiều phản ứng hoá học
nƣớc vừa đóng vai trò là một axit, vừa đóng vai trò là một bazơ. Tính chất đó
đƣợc thể hiện ở các loại phản ứng thủy phân muối tan trong nƣớc. Tƣơng tác
của nƣớc với oxit axit, oxit bazơ.
Nƣớc thể hiện tính a xit:
CO 32 +
bazơ 1

HCO 3 + OH-

H2O
axit 2

bazơ 2

axit 1

Na2O + H2O

2NaOH

Nƣớc thể hiện tính bazơ:
NH4+ + H2O
axit1


1
0,059
1
lg + 4 = 1,23 - 0,059 pH
= E0 lg
+ 4
4
4
[H ]
PO2 [H ]

Đƣợc biểu diễn bằng đƣờng thẳng (1) trên giản đồ
- Cặp H2O/H2
2H2O + 2e  H2 + 2OHE = E0 -

0,059
2

0,059
= E0 2

E= 0,00V

lg [OH-]2 PH 2 = E0 lg [OH-]2

(b)

0,059
lg [OH-]2
2



0,404



-0,826

14

pH

Nƣớc có thể hoạt động nhƣ một tác nhân khử khi đó nó bị oxi hoá thành
O2 theo nửa phản ứng (a)
Giá trị E = +1,23(V) cho thấy nƣớc là một chất khử không mạnh.
Nƣớc có thể phản ứng nhƣ một chất oxi hoá, khi đó nó bị khử đến H2 theo nửa
phản ứng (b)
Giữa hai đƣờng thẳng song song (1) và (2) là miền bền nhiệt động của
nƣớc có nghĩa là nƣớc trơ về phƣơng diện oxi hoá -khử.
Những cặp oxi hoá -khử có E phía trên đƣờng (1) có thể oxi hoá đƣợc
H2O  H2O là chất khử.

11


Ví dụ: 4Co 3+
+ 2H2O
aq

4Co aq2+ + O2(k) + 4H aq+ E0 = 0,59V, E(Co+/Co+)


- Axit orthoboric H3BO3 là axit một lần axit?
3. Mô tả cấu tạo của phân tử B2H6? Thuyết MO đã giải thích sự hình
thành liên kết 3 tâm B-H-B nhƣ thế nào?
Hƣớng dẫn
1. Trong phân tử CO2, cacbon ở trạng thái lai hoá sp, trạng thái lai hoá
này đƣợc làm bền bởi các liên kết π pp tạo với các nguyên tử oxi, do vậy phân
tử CO2 tồn tại độc lập, lực tƣơng tác giữa các phân tử chỉ là lực tƣơng tác yếu
(moment lƣỡng cực bằng 0) nên ở điều kiện thƣờng là chất khí.
Khác với CO2, trong phân tử SiO2, trạng thái lai hoá sp rất không đặc
trƣng với Si do không đƣợc làm bền bởi liên kết π pp (do bán kính Si lớn hơn
C). Mặt khác do khả năng tạo liên kết π pd từ cặp electron của oxi vào obital
d trống của Si khá mạnh đã làm bền hơn trạng thái lai hoá sp 3 của Si. Do vậy
SiO2 tồn tại ở dạng polime, mỗi nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử oxi
khác.
2. Trong phân tử BH3, xung quanh nguyên tử B có 6 electron chƣa đủ
hoàn thành octet nên phân tử BH3 không tồn tại đƣợc. Phân tử BF3 tồn tại
đƣợc vì có sự tạo thành liên kết π pp từ cặp electron của F vào obital p trống
của B.
- Axit orthoboric H3BO3 có 3 nguyên tử hidro nhƣng là axit một lần axit
vì trong dung dịch nƣớc nó có khả năng nhận thêm cặp electron trên nguyên
tử oxi của nƣớc đặt vào obital p trống của B:
B(OH)3 + H-OH = [B(OH)4] + H+
3. Cấu trúc phân tử B2H6:
H

H

B


MO

không liên kết

liên kết

MO

Câu 5
1. Đọc tên, nêu cấu tạo và giải thích sự biến đổi tính axít trong dãy axit
hipohalogenơ
2. Giải thích tại sao ion XO bền hơn các axít HXO tƣơng ứng và độ bền
giảm từ ClO đến IO.
3. Từ các giá trị thế điện cực, hãy cho biết về mặt nhiệt động học
halogen nào có khả năng oxi hoá nƣớc giải phóng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn.
Phản ứng của chúng với nƣớc thực tế diễn ra nhƣ thế nào? Biết:
E0(F2/2F-) = 2,87V; E0 (Cl2/2Cl-)=1,36V; E0(I2/2I-)=0,54V ;

E0(

Br2/2Br- ) = 1,07V
O2 + 4H+ (10-7M) + 4e

2H2O

Eo = +0,815V

Hƣớng dẫn
1. Đọc tên:


XO- mật độ electron của oxi cao hơn trong HXO do đó làm tăng mức độ tạo
liên kết  kiểu p  d.
Liên kết X-O tạo thành do sự xen phủ của AO np (của X) với AO 2p của
oxi. Từ Cl  I tăng sự chênh lệch năng lƣợng giữa hai AO trên ngày càng lớn
nên liên kết càng kém bền. Mặt khác khả năng tạo liên kết  p-d cũng giảm
dần từ Cl  I nên độ bền các ion XO- giảm từ ClO- đến IO-.
3.

O2 + 4H+ (10-7M) + 4e

2H2O

Eo = +0,815V

E0 (F2/2F-) = 2,87V; E0 (Cl2/2Cl-)=1,36V; E0 ( Br2/2Br- ) = 1,07V >
0,815 V
E0(I2/2I-) = 0,54V < 0,815 V
Về mặt nhiệt động F2, Cl2, Br2 có khả năng oxi hóa nƣớc giải phóng oxi.
Thực

tế:

flo phản ứng mãnh liệt với nƣớc: 2F2 + H2O → HF + O2
Clo, brom phản ứng theo phƣơng trình:

X2 + 2H2O

H3O+ + X- +

HOX

Thế ion hóa của hệ N  N (15,58 eV) khá cao so với hệ C  C (11,406 eV)
do đó khó nhƣờng điện tử để tạo liên kết.
H3C – CH3

2.

H2N – NH2

Sự giảm mạnh độ bền của liên kết N  N do ảnh hƣởng sự đẩy của 2
cặp electron không liên kết của N.
Câu 7
1. Trình bày cấu tạo phân tử ozon theo thuyết VB và thuyết cộng hƣởng.
2. Hãy chứng minh rằng về mặt năng lƣợng không thể coi O 3 có cấu trúc
vòng kín. Biết: Năng lƣợng phân li oxi là 118 Kcal /mol
Năng lƣợng liên kết O-O là 33 Kcal /mol
và

3O2 =2O3

 H0298 = 67,8 Kcal

Hƣớng dẫn
1. Thực nghiệm cho biết phân tử ozon có cấu trúc góc ( = 0,52). Góc
liên kết bằng 1170 ~ 1200 chứng tỏ nguyên tử oxi trung tâm ở trạng thái lai
hoá sp2

16


O   

..

..

.. O
O

..

sp2

O*
O*



..

Điều này phù hợp với độ dài liên kết O-O (trong O3) bằng 1,2 A0 nằm
trung gian giữa liên kết đơn O-O (trong O2) là 1,49 A0 và liên kết đôi O=O
trong O2 là 1,21 A0  trong O3 liên kết O-O có đặc tính kép thực sự có thể mô
tả nhƣ sau




O




2

= 99 kcal.mol-1

Vậy về mặt năng lƣợng hoàn toàn không thể chấp nhận đƣợc O 3 có cấu
trúc vòng kín.

Câu 8
1. Dựa vào cấu trúc phân tử và thuyết axit-bazơ của Bronsted. Hãy giải
thích sự biến đổi tính axit trong dung dịch nƣớc theo chiều từ HF đến HI, lực
của các bazơ liên hợp thay đổi nhƣ thế nào?
2. Nếu thay dung dịch nƣớc bằng NH3 lỏng và bằng axit axetic nguyên
chất thì hằng số phân li của các axit trên sẽ tăng hay giảm và trật tự biến đổi
tính axit tính bazơ trong dãy trên có thay đổi không?
Hƣớng dẫn
1. Nói đến lực axit trong dung dịch H2O chính là xem xét phân tử phân li
ra proton dễ hay khó. Các obitan phân tử liên kết ở các phân tử HX đƣợc hình
thành từ sự tổ hợp các obitan 1s-2pz, 1s-3pz,1s-4pz,1s-5pz. Sự chênh lệch về
năng lƣợng của các obitan trong các liên kết trên càng tăng từ HF đến HI, do
đó khả năng tách H+ càng tăng.
HX + H2O
Axit

Bazơ

H3O+ + XAxit

Bazơ

Axit càng mạnh thì bazơ liên hợp càng yếu. Vì vậy theo chiều từ F - đến


D
a 3
a 3
= 2rSi =
 rSi =
= 0,118nm
2
4
8

Số nguyên tử Si trong một ô mạng cơ sở: 8.(1/8) + 6(1/2) + 4 = 8
Vậy ta tính đƣợc khối lƣợng riêng của Si là:
d =

8.MSi
8.28,086/6,02.1023
=
= 2,33g.cm-3
3
-7 3
a
(0,543.10 )

Câu 10
Hãy giải thích:

19



O
1200

S

O1,43A0

x
1110

x

2. Bậc liên kết đƣợc xác định bằng số cặp e tạo liên kết đó.
F > Cl > Br khả năng hút e trên nguyên tử S trong các tionyl halogen
SOX2 giảm dần từ F  Cl  Br giảm khả năng tạo liên kết  pO dS.
Nên độ bội liên kết giảm.

20