Giải cho tôi câu 7

Để giải câu 7 trong ảnh bạn cung cấp, ta sẽ làm theo các bước sau:

---

Đề bài tóm tắt - Câu 7

Phản ứng:

• $3As_2O_3 + 2O_3 \rightarrow 3As_2O_5$, với $\Delta H = -812,1 \text{ kJ}$
• $3As_2O_3 + O_2 \rightarrow 3As_2O_5$, với $\Delta H = -1095,79 \text{ kJ}$

Cho biết:

• Năng lượng phân li của ozon: 493,71 kJ/mol
• Năng lượng liên kết O=O trong phân tử oxy: 138,07 kJ/mol

Chứng minh rằng phân tử ozon không thể có cấu tạo vòng, mà phải có cấu tạo dạng góc (V)

---

Phân tích & Giải

Bước 1: Xác định năng lượng phân hủy O₃ và O₂

Ta cần chứng minh rằng năng lượng phân hủy phản ứng với ozon cao hơn phản ứng với O₂, tức là phản ứng có O₃ kém bền hơn.

• Từ phương trình: $$\text{Phản ứng 1: } 3As_2O_3 + 2O_3 \rightarrow 3As_2O_5, \Delta H_1 = -812,1 \text{ kJ}$$ $$\text{Phản ứng 2: } 3As_2O_3 + O_2 \rightarrow 3As_2O_5, \Delta H_2 = -1095,79 \text{ kJ}$$

Bước 2: So sánh hai phản ứng

Lấy hiệu giữa hai phản ứng:

$$\Delta H_1 - \Delta H_2 = (-812,1) - (-1095,79) = 283,69 \text{ kJ}$$

Điều này có nghĩa là phản ứng sử dụng ozon (O₃) tỏa ít nhiệt hơn 283,69 kJ so với phản ứng dùng O₂, khi tạo cùng lượng sản phẩm.

Do đó:

• Sự chênh lệch năng lượng đó là do năng lượng cần để phá vỡ 2 mol O₃ và tạo thành 3 mol O₂ (vì 2O₃ → 3O₂).
• Năng lượng phân huỷ 2 mol O₃ thành 3 mol O₂ là +283,69 kJ

Bước 3: Tính năng lượng liên kết trong phân tử ozon

Phản ứng phân hủy ozon:

$$2O_3 \rightarrow 3O_2$$

Mỗi phân tử O₂ có 1 liên kết đôi → năng lượng liên kết O=O là 138,07 kJ/mol → 3 mol O₂ sẽ có:

$$E_{tạo O_2} = 3 \times 138,07 = 414,21 \text{ kJ}$$

Do đó, năng lượng phân hủy 2 mol O₃ là 283,69 kJ → tổng năng lượng liên kết ban đầu của 2 mol O₃:

$$E_{liên kết O_3} = 414,21 - 283,69 = 130,52 \text{ kJ}$$

Tức là, 2 mol O₃ có tổng năng lượng liên kết là 130,52 kJ → 1 mol O₃ có:

$$\frac{130,52}{2} = 65,26 \text{ kJ/mol}$$

Bước 4: Kết luận về cấu trúc

• Nếu O₃ có cấu trúc vòng (3 liên kết đơn → năng lượng thấp hơn nhiều), thì năng lượng phân hủy sẽ khác.
• Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm cho thấy năng lượng liên kết trung bình trong O₃ cao hơn liên kết đơn, thấp hơn liên kết đôi → chỉ có thể là cấu trúc dạng góc với liên kết trung gian giữa đơn và đôi (liên kết cộng hưởng)

---

✅ Kết luận

Phân tích năng lượng cho thấy năng lượng liên kết trung bình trong phân tử O₃ lớn hơn liên kết đơn nhưng nhỏ hơn liên kết đôi. Điều này loại trừ khả năng cấu trúc vòng gồm 3 liên kết đơn (năng lượng sẽ thấp hơn), và khẳng định ozon có cấu trúc góc (V) với liên kết cộng hưởng giữa các nguyên tử oxy.

Nếu bạn cần vẽ cấu trúc hoặc muốn giải thích kỹ hơn phần liên kết cộng hưởng trong ozon, mình có thể hỗ trợ thêm!