Que phát sáng là nguồn sáng lạnh tiện dụng thường dùng trong cứu hộ, quân sự và các lễ hội
Que phát sáng là nguồn sáng lạnh tiện dụng thường dùng trong cứu hộ, quân sự và các lễ hội ban đêm. Thiết bị này hoạt động hoàn toàn dựa trên hiện tượng hóa phát quang – tức là phát ra ánh sáng thông qua phản ứng hóa học mà không sinh nhiệt đáng kể. Cấu tạo của một que phát sáng thông thường gồm một ống nhựa dẻo bên ngoài chứa dung dịch ester bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate (TCPO) cùng với chất phẩm màu nhuộm huỳnh quang thích hợp. Bên trong ống nhựa là một ống thủy tinh mỏng, giòn, chứa dung dịch hydrogen peroxide (H2O2) và một lượng nhỏ base hữu cơ đóng vai trò chất xúc tác.
Khi người sử dụng bẻ cong que nhựa, ống thủy tinh bên trong vỡ ra, giải phóng H2O2 trộn lẫn với dung dịch TCPO và chất xúc tác. Chuỗi biến đổi hóa học diễn ra theo các bước nối tiếp:
Bước 1: TCPO bị phân hủy bởi H2O2 dưới tác dụng của chất xúc tác tạo thành 2 phân tử 2,4,6-trichlorophenol (TCP) và một phân tử trung gian vòng năng lượng cao là 1,2-dioxetanedione (C2O4).
TCPO + H2O2 $\overset{base}{\rightarrow}$ 2 TCP + C2O4 (trung gian không bền)
Bước 2: Hợp chất vòng C2O4 có sức căng góc rất lớn và liên kết O-O kém bền nên phân rã tức thời thành 2 phân tử CO2. Năng lượng giải phóng từ quá trình bẻ gãy liên kết này không tỏa ra dưới dạng nhiệt mà được truyền trực tiếp sang phân tử chất nhuộm huỳnh quang (kí hiệu là Dye), kích thích electron của phẩm màu từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích giàu năng lượng (Dye*): C2O4 + Dye ⟶ 2CO2 + Dye*
Bước 3: Trạng thái kích thích Dye* vốn kém bền sẽ nhanh chóng trở về trạng thái cơ bản ban đầu, đồng thời phát xạ năng lượng dư thừa dưới dạng photon ánh sáng nhìn thấy:
Dye* ⟶ Dye + hν (ánh sáng)
Màu sắc ánh sáng phát ra phụ thuộc hoàn toàn vào bản chất cấu trúc của chất nhuộm huỳnh quang mà không phụ thuộc vào TCPO. Ví dụ, phẩm màu rhodamine B cho ánh sáng màu đỏ, 9,10-diphenylanthracene cho ánh sáng xanh lam, trong khi rubrene phát ra ánh sáng vàng.
Về mặt động hóa học, tốc độ phản ứng phát sáng tuân theo nguyên lý ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ chất phản ứng. Khi ngâm que phát sáng vào cốc nước nóng (khoảng 60 đến 70 °C), que sẽ phát sáng rực rỡ hơn rất nhiều nhưng thời gian phát quang bị rút ngắn lại. Ngược lại, nếu cho que phát sáng vào ngăn đá tủ lạnh, ánh sáng phát ra rất mờ nhạt nhưng que có thể duy trì khả năng phát sáng kéo dài qua nhiều ngày.
Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5 dưới đây:
Ánh sáng phát ra từ que phát sáng có nguồn gốc trực tiếp từ quá trình nào sau đây?
Đáp án đúng là: B
Đọc hiểu cơ chế phát quang ở Bước 3: "Trạng thái kích thích Dye* vốn kém bền sẽ nhanh chóng trở về trạng thái cơ bản ban đầu, đồng thời phát xạ năng lượng dư thừa dưới dạng photon ánh sáng nhìn thấy".
Đáp án cần chọn là: B
Nếu một nhà sản xuất muốn thay đổi ánh sáng của que phát sáng từ màu xanh lam sang màu đỏ, họ cần thực hiện cải tiến nào sau đây?
Đáp án đúng là: C
Dựa vào đoạn văn: "Màu sắc ánh sáng phát ra phụ thuộc hoàn toàn vào bản chất cấu trúc của chất nhuộm huỳnh quang mà không phụ thuộc vào TCPO... rhodamine B cho ánh sáng màu đỏ, 9,10-diphenylanthracene cho ánh sáng xanh lam".
Đáp án cần chọn là: C
Hiện tượng que phát sáng phát ra ánh sáng mờ hơn nhưng thời gian phát sáng kéo dài hơn nhiều khi cho vào ngăn đá tủ lạnh được giải thích đúng nhất bởi lý do nào?
Đáp án đúng là: B
Vận dụng định luật Van 't Hoff / thuyết động học hóa học: Khi nhiệt độ giảm, động năng của các phân tử giảm làm giảm tần số va chạm hiệu quả giữa H2O2 và TCPO, dẫn tới tốc độ phản ứng giảm.
Đáp án cần chọn là: B
Các phát biểu sau đây đúng hay sai?
| Đúng | Sai | |
|---|---|---|
| a) Phản ứng hóa phát quang trong que phát sáng là quá trình biến đổi trực tiếp hóa năng thành quang năng với hiệu suất sinh nhiệt rất thấp. | ||
| b) Phân tử chất nhuộm huỳnh quang bị tiêu hao và biến đổi vĩnh viễn thành chất khác sau mỗi lần phát xạ photon ánh sáng. | ||
| c) Dung dịch thu được sau khi que phát sáng hoạt động xong sẽ thể hiện tính acid rõ rệt do chứa sản phẩm phụ 2,4,6-trichlorophenol. | ||
| d) Khi bẻ cong làm vỡ ống thủy tinh bên trong, thể tích khí tự do trong ống nhựa tăng lên do có sự giải phóng khí carbon dioxide (CO2). | ||
| e) Thêm một lượng nhỏ acid mạnh vào hỗn hợp đang phát sáng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng hóa phát quang. |
Đáp án đúng là: Đ; S; Đ; Đ; S
a) Khái niệm hóa phát quang (chemiluminescence).
b) Vai trò của phẩm màu: Dye hấp thụ năng lượng lên Dye* rồi trở về Dye kèm photon, không bị tiêu hao vĩnh viễn.
c) TCP chứa nhóm -OH phenol có tính acid.
d) Sản phẩm tạo khí CO2 làm tăng lượng khí trong lòng que kín.
e) Vai trò của chất xúc tác: bài đọc nêu rõ dùng chất xúc tác base, do đó thêm acid mạnh sẽ trung hòa base, làm chậm hoặc dập tắt phản ứng.
Đáp án cần chọn là: Đ; S; Đ; Đ; S
Khi cho dung dịch chứa 2,4,6-trichlorophenol (TCP) tạo thành sau phản ứng tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 0,1 M. Cứ mỗi 1 mol TCPO đã phản ứng ban đầu sẽ cần vừa đúng ___ lít dung dịch NaOH nói trên để trung hòa hết lượng TCP sinh ra.
Đáp án đúng là: 20
Phương trình phân hủy TCPO: 1 TCPO tạo ra 2 TCP.
TCP là một phenol đơn chức: TCP + NaOH ⟶ Muối + H2O (tỉ lệ 1 : 1).
Tính số mol NaOH cần dùng và tính thể tích theo công thức V = n / CM.
Đáp án cần điền là: 20
Quảng cáo
Tham Gia Group Dành Cho 2K9 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí
>> 2K11 học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, Kiến thức cập nhật theo chương trình mới nhất. Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
