Hoá học · Lớp 10

Chuyên đề Hoá 10 Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng có đáp án

11 câu · 17 phút · Ngân hàng đề TopStudy. Đáp án và lời giải do TopStudy biên soạn, mở ngay dưới từng câu.

Làm bài

Nội dung đề

Phần I. Tự luận

Câu 1

1 điểm

Hãy tìm hiểu thêm những ưu điểm của Hóa học tính toán khi ứng dụng để tối ưu hóa các quá trình hóa học phức tạp.

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ưu điểm: Thời gian tính nhanh, mức độ chính xác phù hợp cho việc giảng dạy và học tập.

Câu 2

1 điểm

Thực hiện nhập dữ liệu như hướng dẫn cho phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ (ethane)

Hình minh hoạ

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Bước 1: Sử dụng kết quả từ phần mềm ChenSketch ở Bài 8 cho phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ . Sau khi vẽ xong, chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử.

Hình minh hoạ

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C2H6.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C2H6.mop → Open with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Hình minh hoạ

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file C2H6.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là C2H6.out và C2H6.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file C2H6.mop → open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C2H6.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Hình minh hoạ

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Hình minh hoạ

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Hình minh hoạ

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -71,85 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ (ETOT (EONE + ETWO)) là -326,9216 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ trong file C2H6.out được thể hiện như hình dưới.

Hình minh hoạ

Câu 3

1 điểm

Từ kết quả nhiệt tạo thành của phân tử H

_{2}

O. So sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra kết luận (Giá trị thực nghiệm của phân tử H

_{2}

O(g) là – 241,8 kJ/mol)

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Kết quả tính nhiệt tạo thành của phân tử H $_{2}$ O bằng cách sử dụng phần mềm MOPAC cho giá trị là -241,83 kJ/mol. Giá trị này gần đúng với giá trị thực nghiệm.

Điều đó cho thấy cách tính toán sử dụng phần mềm MOPAC cũng cho độ chính xác cao.

Câu 4

1 điểm

Từ kết quả độ dài liên kết O-H và góc liên kết H-O-H trong phân tử H

_{2}

O, so sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra nhận xét (Độ dài liên kết O-H là 0,97

\overset{o}{A}

, góc liên kết H-O-H là 104,5

^{o}

)

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Kết quả tính toán bằng cách sử dụng phần mềm MOPAC:

+ Độ dài liên kết O-H là 0,96 $\overset{o}{A}$

+ Góc liên kết H-O-H là 105,4 $^{o}$

Kết quả này gần đúng với giá trị thực nghiệm.

Điều đó cho thấy cách tính toán sử dụng phần mềm MOPAC cũng cho độ chính xác cao.

Câu 5

1 điểm

Thực hành tạo file dữ liệu

a) (C $_{2}$ H $_{6}$ .mop)

b) (C $_{3}$ H $_{8}$ .mop)

Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ , C $_{3}$ H $_{8}$ bằng phương pháp PM7

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) (C $_{2}$ H $_{6}$ .mop)

Hình minh hoạ

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C2H6.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C2H6.mop → Open with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Hình minh hoạ

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C2H6.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Hình minh hoạ

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Hình minh hoạ

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Hình minh hoạ

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -71,85 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ (ETOT (EONE + ETWO)) là -326,9216 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ trong file C2H6.out được thể hiện như hình dưới.

Hình minh hoạ

b) (C $_{3}$ H $_{8}$ .mop)

Bước 1: Sử dụng kết quả từ phần mềm ChenSketch ở Bài 8 cho phân tử C $_{3}$ H $_{8}$ . Sau khi vẽ xong, chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử.

Hình minh hoạ

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file C3H8.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file C3H8.mop → Open with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Hình minh hoạ

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file C3H8.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là C3H8.out và C3H8.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file C3H8.mop → open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất

Mở file C3H8.out bằng notepad. Ở đầu của cửa sổ output có thông tin như sau

Hình minh hoạ

Ở cuối cửa sổ output có thông tin như sau:

Hình minh hoạ

Kết quả cho biết phép tính đã được thực hiện tố và cung cấp một số dữ liệu thống kê về phép tính.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả: Hình minh hoạ

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION) của phân tử C $_{3}$ H $_{8}$ (ở điều kiện chuẩn theo tính toán) là xấp xỉ -96,59 kJ/mol

Tổng năng lượng phân tử C $_{3}$ H $_{8}$ (ETOT (EONE + ETWO)) là -476,9317 eV.

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE) của phân tử C $_{3}$ H $_{8}$ trong file C3H8.out được thể hiện như hình dưới.

Hình minh hoạ

Câu 6

1 điểm

Sử dụng dữ “Output” của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ , C $_{3}$ H $_{8}$ , xem và so sánh dữ liệu năng lượng của các phân tử với giá trị thực nghiệm.

Biết giá trị thực nghiệm của phân tử C $_{2}$ H $_{6}$ , C $_{3}$ H $_{8}$ lần lượt là -84,66 kJ/mol, -105,00 kJ/mol

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 6

Câu 7

1 điểm

Thực hiện các bước hiển thị các tham số cấu trúc: độ dài các liên kết và góc liên kết của của phân tử C

_{2}

_{6}

, C

_{3}

_{8}

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 7

Câu 8

1 điểm

Từ kết quả của các giá trị về năng lượng phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của phân tử C

_{2}

_{6}

, C

_{3}

_{8}

so sánh và nhận xét xu hướng thay đổi các kết quả thu được.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 8

Câu 9

1 điểm

Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của các phân tử bằng phương pháp PM7. Xác định quy luật biến đổi các giá trị trong dãy các chất sau:

a) Cl $_{2}$ , Br $_{2}$ và I $_{2}$ .

b) CH $_{4}$ , NH $_{3}$ , H $_{2}$ O

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 9

Câu 10

1 điểm

Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính độ dài các liên kết H-X (Với X là F, Cl, Br, I)

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 10

Câu 11

1 điểm

a) Bằng phương pháp PM7, tối ưu hóa cấu trúc của phân tử CH $_{4}$ , C $_{4}$ H $_{10}$ .

So sánh giá trị nhiệt tạo thành của phân tử tính được với giá trị thực nghiệm, đưa ra kết luận. Biết giá trị thực nghiệm của phân tử CH $_{4}$ và C $_{4}$ H $_{10}$ lần lượt là -74,8 kJ/mol và -126,00 kJ/mol

b) Sử dụng kết quả tính toán ở trên để xác định quy luật biến đổi giá trị nhiệt tạo thành của phân tử trong các dãy chất: CH $_{4}$ , C $_{2}$ H $_{6}$ , C $_{3}$ H $_{8}$ và C $_{4}$ H $_{10}$ .

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 11

Làm bài

Tất cả đề Tính tham số cấu trúc và năng lượng · Các bộ sách Hoá học Lớp 10