BÀI TẬP HÓA VÔ CƠ ĐỀ CAO - LỚP CAO HỌC 17 HÓA HỮU CƠ
BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN HÓA VÔ CƠ
(Homework for Inorganic Chemistry)
Professor: Dr. Nguyễn Hoa Du – Vinh University
Master student: Trần Anh Sơn – 17th Course.
Bài số 1:
ĐỀ RA:
Câu 1:
a) Xác định năng lượng và các hàm sóng AO gần đúng của các electron 1s, 2s, 2p của C theo
phương pháp Slater.
b) Bằng phương pháp gần đúng Slater hãy tính năng lượng ion hóa I
1
và I
2
của nguyên tử Al
Câu 2: Xác định các số hạng có thể và số hạng cơ bản của cấu hình:
a) Của nguyên tử C
b) Của ion V
3+
BÀI LÀM:
Câu 1:
a) Cấu hình của nguyên tử C: 1s
2
2s
2
2p
2
.
Điện tích hạt nhân hiệu dụng: Z
*
1s

YR
rmln
=Ψ
Trong đó:
. ,
l
n l m
Ψ
: hàm sóng của electron nào đó
,
( )
n l
r
R
: hàm bán kính.
,
( , )
l m
l
Y
θ φ
: hàm góc.
Vậy:
5,7.
1 1
1
. .
2
o
r

p
c r e
θ ϕ
π
−
Ψ =
3,25.
2
2 3
3
. . . sin sin
2
o
z
r
a
p
c r e
θ ϕ
π
−
Ψ =
Với c
1
, c
2
, c
3
: hằng số chuẩn hóa.
b) Tính I

2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
1
.
Tính E
Al
:
Học viên thực hiện: Trần Anh Sơn 3
BÀI TẬP HÓA VÔ CƠ ĐỀ CAO - LỚP CAO HỌC 17 HÓA HỮU CƠ
Z*
1s
= 13 – 0,3 = 12,7 ⇒ E
1s
= –13,6 .
2
2
12,7
1
= –2193,544 (eV)
Z*
2s2p
= 13 – (2.0,85 + 7.0,35) = 8,85 ⇒ E
2s2p
= –13,6 .

1s
= –13,6 .
2
2
12,7
1
= –2193,544 (eV)
Z*
2s2p
= 13 – (2.0,85 + 7.0,35) = 8,85 ⇒ E
2s2p
= –13,6 .
2
2
8,85
2
= –266,2965 (eV)
Z*
3s3p
= 13 – (2.1 + 8.0,85 + 0,35) = 3,85 ⇒ E
3s3p
= –13,6 .
2
2
3,85
3
= –22,398 (eV)
⇒
Al
E

2
8,85
2
= –266,2965 (eV)
Z*
3s3p
= 13 – (2.1 + 8.0,85) = 4,2 ⇒ E
3s3p
= –13,6 .
2
2
4,2
3
= –26,656 (eV)
⇒
2
Al
E
+
= E
1s
+ E
2s2p
+ E
3s3p
= –2193,544 –266,2965 –26,656 = – 6544,116 (eV)
Vậy:
I
1
=

2
.
Khi xác định số hạng ta chỉ cần xét phân lớp p
2
.
Ứng với phân lớp p
2
có
( ) ( )
! 6!
15
! ! 2! 6 2 !
t
N
e t e
= = =
− −
vi trạng thái khả dĩ.
M
S
M
L
+1 0 –1
+2 (1
–
1
+
)
+1 (0
+

–
) (–1
–
1
–
)
–1 (0
+
–1
+
) (0
–
–1
+
) (0
+
–1
–
) (0
–
–1
–
)
–2 (–1
+
–1
–
)
Học viên thực hiện: Trần Anh Sơn 4
BÀI TẬP HÓA VÔ CƠ ĐỀ CAO - LỚP CAO HỌC 17 HÓA HỮU CƠ

2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
2
.
Ta chỉ cần xét phân lớp d
2
⇒ có
( ) ( )
! 10!
45
! ! 2! 10 2 !
t
N
e t e
= = =
− −
vi trạng thái khả dĩ:
M
S
M
L
+1 0 –1

) (2
–
0
+
) (1
+
1
–
) (2
–
0
–
)
+1 (+2
+
–1
+
) (1
+
0
+
) (+2
–
–1
+
) (+2
+
–1
–
) (0

–2
–
) (–1
–
1
+
) (0
–
0
+
) (1
+
–1
–
) (+2
–
–2
–
) (1
–
–1
–
)
–1 (–2
+
+1
+
) (0
+
–1

) (–2
+
0
–
) (–2
–
0
+
)(–1
–
–1
+
) (–2
–
0
–
)
–3 (–1
+
–2
+
) (–1
+
–2
–
) (–1
–
–2
+
) (–1

3
F.
Số lượng tử nội của
3
F là 4, 3, 2.
Suy ra số hạng cơ bản là
3
F
2
.
Bài số 2:
ĐỀ RA:
Câu 1:
a) Dùng Excel vẽ giản đồ Ellingham của các hệ Ag
2
O, CuO, FeO, ZnO, C→CO, CO→CO
2
,
C→CO
2
, SiO
2
, TiO
2
, Al
2
O
3
, MgO, CaO.
b) Xác định bằng đồ thị ấy nhiệt độ thấp nhất có thể để khử ZnO đến Zn bằng C.

2
O Cu CuO Fe FeO Zn ZnO C CO
o
S
H
∆
0 0 -31,06 0 -157,4 0 -272 0 -384,5 0 -110,5
o
S
∆
205,2 42,6 121,4 33,17 42,66 27,29 83,3 41,65 43,66 5,7 197,7
CO
2
Si SiO
2
Ti TiO
2
Al Al
2
O
3
Mg MgO Ca CaO
o
S
H
∆
-393,5 0 -910,7 0 -944 0
-1676,8
0 -602,1 0 -635,5
o

2
O :
4Ag
(r)
+ O
2(k)
→ 2Ag
2
O
(r)
(1)
Ag
(r)
→ Ag
(l)
(2)
4Ag
(l)
+ O
2(k)
→ 2Ag
2
O
(r)
(3)
Ag
(l)
→ Ag
(k)
(4)

∆
– 2
o
Ag
S
∆
= -133 (J/mol.độ) = -0,133 (kJ/mol.độ)
o
G
∆⇒
= -62.12 + 0.133T
+Khi T
nc
≤ T < T
s
:
o
cp
H
∆
= 11,3 (kJ/mol)
o
cp
S
∆⇒
=
nc
o
cp
T

S
∆⇒
=
s
o
cp
T
H
∆
= 250,5/(2212+273)= 0,101 (kJ/mol.độ)
Ta có : (5) = (3) –4*(4)
o
H
∆⇒
= -107,32–4*250,5= -1109,32 (kJ/mol)
o
S
∆
= -0,17-4*0,101= -0,573 kJ/mol.độ
o
G
∆⇒
= -1109.32 + 0.573T
Tương tự với các hợpchất khác ta được kết quả như sau :
T < T
nc
T
nc
≤ T < T
s

Dựa vào giản đồ trên ta thấy nhiệt độ thấp nhất có thể khử ZnO về Zn bằng C là 1200
o
K, tiến hành
giải các phương trình ∆G của Zn– ZnO và C – CO ta được nghiệm chính xác là 1210,141
o
K.
Câu 2: Dựng giản đồ E –pH cho các hệ:
a) Zn (Zn, Zn
2+
, Zn(OH)
2
):
Zn
2+
+ 2e → Zn; E
o
=-0,763V
Zn
2+
+ 2OH
-
→ Zn(OH)
2
; T = 10
-17

Giả sử [Zn
2+
] = 1M
- Khi bắt đầu xuất hiện kết tủa:

o
ZnZnZnZn

]lg[
2
059,0
763,0
2
/
2
+
+−=⇒
+
ZnE
ZnZn
(*)
- Khi pH ≤ 5,5 thì chưa xuất hiện kết tủa, [Zn
2+
] = 1M ⇒ E = -0,763(V) (1)
- Khi pH > 5,5 thì xuất hiện kết tủa Zn(OH)
2
,
Khi đó [Zn
2+
] =
[ ]
[ ]
[ ]
2
11

+−=+−=
+
HZnE
ZnZn
]lg[059,04385,0
/
2
+
+−=⇒
+
HE
ZnZn
=
pH059,04385,0
−−
(2)
Từ (1) và (2) ta được giảnđồ E– pH như sau :
Học viên thực hiện: Trần Anh Sơn 7