Chọn câu phát biểu đúng về hiện tượng đồng vị:

Đầu tiên, ta cần xác định áp suất của khí N₂ khô ở 20°C. Vì có hơi nước bão hòa lẫn trong khí N₂, áp suất tổng cộng là tổng áp suất của N₂ và áp suất hơi nước bão hòa.

P_N2 = P_tổng - P_H2O = 100 kPa - 2,3 kPa = 97,7 kPa

Tiếp theo, ta sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng để chuyển đổi thể tích từ điều kiện đã cho về điều kiện tiêu chuẩn (đktc):

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Trong đó:

• P₁ = 97,7 kPa


• V₁ = 120 ml


• T₁ = 20°C = 293 K


• P₂ = 101,325 kPa (đktc)


• V₂ = ? (cần tìm)


• T₂ = 0°C = 273 K

Thay số vào phương trình:

(97,7 kPa * 120 ml) / 293 K = (101,325 kPa * V₂) / 273 K

V₂ = (97,7 * 120 * 273) / (293 * 101,325) ≈ 107,9 ml ≈ 108 ml

Vậy thể tích của khí N₂ ở đktc là khoảng 108 ml.

Để tính hằng số cân bằng K của phản ứng, ta sử dụng công thức liên hệ giữa thế điện cực chuẩn và hằng số cân bằng:

ΔG° = -nFE° = -RTlnK

Trong đó:

- ΔG° là biến thiên năng lượng Gibbs chuẩn.

- n là số electron trao đổi trong phản ứng.

- F là hằng số Faraday (96485 C/mol).

- E° là thế điện cực chuẩn của phản ứng.

- R là hằng số khí lý tưởng (8.314 J/(mol·K)).

- T là nhiệt độ tuyệt đối (K).

Từ công thức trên, ta có:

lnK = nFE° / RT

K = exp(nFE° / RT)

Trong phản ứng:

2Fe3+(dd) + Sn2+(dd) ⇄ 2Fe2+(dd) + Sn4+(dd)

Ta có hai nửa phản ứng:

Fe3+ + 1e- → Fe2+ (E°1 = 0.77 V)

Sn4+ + 2e- → Sn2+ (E°2 = 0.15 V)

Phản ứng xảy ra là:

2Fe3+ + Sn2+ → 2Fe2+ + Sn4+

Số electron trao đổi là n = 2.

Thế điện cực chuẩn của phản ứng là:

E° = E°(Fe3+/Fe2+) - E°(Sn4+/Sn2+) = 0.77 V - 0.15 V = 0.62 V

Thay các giá trị vào công thức tính K:

K = exp(nFE° / RT) = exp((2 * 96485 C/mol * 0.62 V) / (8.314 J/(mol·K) * 298 K))

K = exp(47829.62 / 2477.572) ≈ exp(19.305)

K ≈ 2.41 * 10^8. Giá trị này gần với 10^21 nhất trong các đáp án.

Tuy nhiên, cách tính gần đúng hơn:

logK = n(E1 - E2)/0.0592 = 2*(0.77 - 0.15)/0.0592 = 2*0.62/0.0592 = 20.9459

K = 10^20.9459 ≈ 10^21

Do đó, đáp án C là phù hợp nhất.

Phát biểu (1) đúng theo định luật thứ ba của nhiệt động lực học: Ở không độ tuyệt đối (0 K), entropy của một chất tinh khiết ở trạng thái tinh thể hoàn hảo bằng không. Do đó, biến thiên entropy trong các quá trình biến đổi các chất ở trạng thái tinh thể hoàn chỉnh tại 0K bằng không.

Phát biểu (2) sai. Trong hệ hở, quá trình tự xảy ra có thể kèm theo cả sự tăng lẫn giảm entropy, miễn là tổng biến thiên entropy của hệ và môi trường lớn hơn không (ΔS_hệ + ΔS_{môi trường} > 0). Quá trình tự xảy ra trong hệ cô lập mới luôn đi kèm với sự tăng entropy.

Phát biểu (3) sai. Trong quá trình đẳng áp và đẳng nhiệt, quá trình tự xảy ra gắn liền với sự giảm thế đẳng áp (ΔG < 0), không phải tăng.

Vậy chỉ có phát biểu (1) đúng.

Trong một nguyên tử, các electron không chỉ chịu tác dụng hút của hạt nhân mà còn chịu tác dụng đẩy của các electron khác. Do đó, điện tích hạt nhân thực tế tác dụng lên một electron nào đó sẽ nhỏ hơn điện tích hạt nhân đầy đủ. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng chắn (shielding effect).

Độ chắn của các orbital phụ thuộc vào hình dạng của chúng. Các electron s có khả năng xuyên tâm mạnh nhất, nghĩa là chúng có thể xâm nhập gần hạt nhân hơn so với các electron p, d, và f. Do đó, các electron s bị chắn yếu nhất và chắn các electron khác tốt nhất. Ngược lại, các electron f có khả năng xuyên tâm kém nhất và bị chắn mạnh nhất, do đó chắn các electron khác kém nhất.

Như vậy, các electron có cùng số lượng tử chính bị chắn yếu nhất là các electron s.

Phân tích các phát biểu:

• (1) Sai. Các orbital 2px, 2py, 2pz có năng lượng bằng nhau (trong nguyên tử một electron), sự khác biệt về định hướng trong không gian không ảnh hưởng đến năng lượng của chúng.


• (2) Sai. Orbital 1s của oxy và flor không có năng lượng bằng nhau. Vì số proton trong hạt nhân khác nhau, điện tích hạt nhân khác nhau, nên năng lượng của các orbital khác nhau. Cụ thể, hạt nhân của flor có nhiều proton hơn, hút electron mạnh hơn, làm cho năng lượng của các orbital của flor thấp hơn (âm hơn) so với oxy.


• (3) Sai. Đối với nguyên tử hydro (chỉ có 1 electron), năng lượng của các phân lớp trong cùng một lớp lượng tử là bằng nhau. Ví dụ, năng lượng của 2s bằng năng lượng của 2p.


• (4) Sai. Các orbital trong cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau. Ví dụ, 2px, 2py, 2pz có năng lượng bằng nhau.

Kết luận: Tất cả các phát biểu đều sai.