Sử dụng phương pháp PM7 để tối ưu hóa cấu trúc, từ đó tính cấu trúc

Giải Chuyên đề Hóa học 10 Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng phân của phân tử

Bài tập 4 trang 66 Chuyên đề học tập Hóa học 10: Sử 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

Lời giải:

a) Kết quả tính nhiệt tạo thành chuẩn của H₂O và HF theo phương pháp PM7

∆_f$H_{298}^o$(H₂O) = -241,83 kJ.mol^-1

∆_{f$H_{298}^o$}(HF) = -259,14 kJ.mol^-1

∆_{r$H_{298}^o$}(1) = 2. ∆_{f$H_{298}^o$}(H₂O) – 1.0 – 2.0 = 2.(-241,83) = -483,66 kJ

∆_{r$H_{298}^o$}(2) = 2. ∆_{f$H_{298}^o$}(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$H_{298}^o$}(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) = -546,6kJ

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.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề học tập Hóa học 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• Luyện tập trang 64 Chuyên đề Hóa học 10: Tính 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? ....

• Bài tập 1 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Sử dụng phương pháp PM7 để xác định đồng phân cis-2-butene hay trans-2-butene bền hơn ....

• Bài tập 2 trang 66 Chuyên đề Hóa học 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 ....

• Bài tập 3 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Cho dãy hợp chất H₂X, với X là các nguyên tố nhóm VIA gồm O, S, Se ....

• Bài tập 5 trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc, hãy xác định độ dài các liên kết H–X (với X là F, Cl, Br, I) ....

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 10 hay khác:

• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Chân trời sáng tạo
• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Cánh diều

---