CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP DẠY THÊM HÓA HỌC 10 MỚI DÙNG CHUNG 3 SÁCH (CHƯƠNG 3 LIÊN KẾT HÓA HỌC)

LIÊN KẾT HÓA HỌC

LIÊN KẾT HÓA HỌC

● Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn.

Ví dụ: Hai nguyên tử hydrogen liên kết với nhau tạo phân tử H2.

● Trong liên kết hóa học, chỉ có các electron thuộc lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng tham gia vào quá trình tạo thành liên kết (electron hóa trị). .

● Các electron hóa trị được biểu diễn bằng các dấu chấm đặt xung quanh nguyên tố.

Ví dụ: Biểu diễn các electron hóa trị của các nguyên tố thuộc chu kỳ 3.

● Quy tắc octet: Khi hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt tới cấu hình electron bền vững của nguyên tử khí hiếm.

Ví dụ: Nguyên tử Sodium nhường 1 electron để đạt cấu hình của khí hiếm Neon.

Ví dụ: Nguyên tử Fluorine nhận 1 electron để đạt cấu hình của khí hiếm Neon.

Ví dụ: Hai nguyên tử Fluorine góp chung electron tạo phân tử F2.

LIÊN KẾT ION

● Sự hình thành ion

o Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng có xu hướng nhường electron để tạo ion dương (cation).

o Số đơn vị điện tích của ion dương (cation) bằng số electron mà nguyên tử đã nhường.

Ví dụ: Nguyên tử Sodium nhường 1 electron để tạo ion Sodium (mang điện dương, điện tích 1+).

o Các phi kim có 5,6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng có xu hướng nhận electron để tạo ion âm (Anion).

o Số đơn vị điện tích của ion âm (anion) bằng số electron mà nguyên tử đã nhận.

Ví dụ: Nguyên tử Fluorine nhận 1 electron để tạo ion Fluoride (mang điện âm, điện tích 1-).

● Liên kết ion được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện trái dấu.

Liên kết ion thường được hình thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình.

Ví dụ: Sự hình thành liên kết ion trong phân tử sodium chloride.

● Tinh thể ion là tinh thể được tạo nên bởi các cation và anion.

● Các ion được sắp xếp theo một trật tự nhất định trong không gian theo kiểu mạng lưới. Các ion dương và ion âm được sắp xếp luân phiên.

● Số ion cùng dấu bao quanh một ion trái dấu phụ thuộc vào kiểu mạng

chảy, khó bay hơi.

o Thường tan nhiều trong nước tạo dung dịch dẫn điện.

● Tên của hợp chất ion

Tên của hợp chất lưỡng nguyên tố được xác định khi biết tên của hai phần tử liên quan.

1. Tên của cation kim loại được gọi theo một số nguyên tắc sau

NT1. Kim loại chỉ tạo một cation có tên cùng tên của kim loại Na (sodium) → Na+ (sodium).

NT2. Kim loại tạo thành nhiều cation với các điện tích khác nhau, thì điện tích dương được biểu thị bằng chữ số La Mã trong ngoặc đơn sau tên của kim loại: Fe (iron) → Fe2+ iron(II) ion ; Fe3+ iron(III) ion

NT3. Các cation được hình thành từ các nguyên tử phi kim có tên tận cùng bằng -ium: NH4 + ammonium ion; H3O+ hydronium ion

2. Tên anion được gọi theo một số nguyên tắc sau

NT1. Các anion đơn nguyên tử được hình thành bằng cách thay thế phần cuối của tên nguyên tố bằng -ide: Phi kim Tên gốc Tên ion

Bromine brom- Br bromide ion

Chlorine chlor- Cl chloride ion

Fluorine fluor- F fluoride ion

Iodine iod- I iodide ion

Nitrogen nitr- N3 nitride ion

Oxygen ox- O2 oxide ion Phosphorus phosph- P3 phosphide

Sulfur sulf- S2 sulfide Hydrogen hydr- H hydride ion

Một số anion đa nguyên tử cũng có tên kết thúc bằng -ide: OH hydroxide ion CN cyanide ion O2 2 peroxide ion

NT2. Các anion đa nguyên tử chứa oxy có tên kết thúc bằng -ate hoặc -ite và được gọi là oxyanion. -ate được sử dụng cho oxyanion phổ biến nhất hoặc của một nguyên tố và -ite được sử dụng cho oxyanion có cùng điện tích nhưng ít hơn một nguyên tử O: NO3 nitrate ion SO4 2 sulfate ion NO2 nitrite ion SO3 2 sulfite ion

Tiếp đầu ngữ được sử dụng khi oxyanion của một nguyên tố có đến bốn phần tử, như với các halogen. Tiền tố per- chỉ ra một nguyên tử O nhiều hơn oxyanion kết thúc bằngate; hypo- chỉ ra một nguyên tử O ít hơn oxyanion kết thúc bằng -ite:

ClO4 perchlorate ion (nhiều hơn 1 O hơn chlorate)

ClO3 chlorate ion

ClO2 chlorite ion (ít hơn 1 O so với chlorate)

ClO hypochlorite ion (ít hơn 1 O so với chlorite)

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TR

Ị

● Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành bởi một hay nhiều cặp electron chung giữa hai nguyên tử. Liên kết tạo thành từ cặp electron chung thường gặp giữa phi kim và phi kim.

o Liên kết đơn hình thành từ một cặp electron dùng chung.

o Liên kết đôi hình thành từ hai cặp electron dùng chung.

o Liên kết ba hình thành từ ba cặp electron dùng chung.

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

● Sự hình thành liên kết sigma và liên kết pi.

o Liên kết được tạo nên từ sự xen phủ trục của 2 AO gọi là liên kết sigma (δ)

Sự xen phủ trục của hai orbital s - s

Sự xen phủ trục của hai orbital s - p

Sự xen phủ trục của hai orbital p - p

o Liên kết được tạo nên từ sự xen phủ bên của 2 AO gọi là liên kết pi (π)

Sự xen phủ trục của các orbital p - p

● Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết xác định trong phân tử ở thể khí, tại 25oC và 1 bar.

● Năng lượng liên kết cho biết độ bền của liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn, liên kết càng bền. .

LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS

● Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (Đã liên kết với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng.

● Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

● Liên kết hydrogen tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất.

Giải thích sự hình thành phân tử dựa trên quy tắc octet Bài 1: Các nguyên tử sau đây nhường hay nhận electron để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất? a) Magnesium. b) Chlorine. Đáp án: a) Cấu hình electron rút gọn của Mg là [ ] 2 Ne3s. Nguyên tử Mg có thể đạt được cấu hình của khí hiếm Neon với 8 electron ở lớp vỏ hóa trị khi nhường 2 electron nằm ở phân lớp 3s. Quá trình nhường electron được biểu diễn như sau: Mg → 2 Mg2e. + + [ ] 2Ne3s [ ]Ne Sau khi nhường electron, nguyên tử Mg tạo thành ion có 12 proton trong hạt nhân (mang điện tích dương) và 10 electron (mang điện tích âm) ở lớp vỏ → trở thành ion dương (2+). b) Cấu hình electron rút gọn của Cl là [ ] 25 Ne3s3p. Nguyên tử Cl có thể đạt được cấu hình Ne bằng cách mất đi 7 electron hóa trị. Tuy nhiên, sẽ thuận lợi hơn rất nhiều về mặt năng lượng để đạt được cấu hình của nguyên tử argon (Ar) bằng cách thêm 1 electron vào lớp vỏ hóa trị. Electron này sẽ tạo lớp vỏ ngoài cùng với 8 electron bền vững và chuyển nguyên tử Cl thành một ion chloride mang điện âm. Quá trình nhận electron được biểu diễn như sau: Cl1e + → Cl. [ ] 25Ne3s3p [ ]Ar

(Trong ion Cl có 17 proton và 18 electron → ion Cl mang điện tích 1–). Bài 2: Cho mô hình nguyên tử của một số nguyên tố. Ion do mỗi nguyên tố đó tạo nên có cấu hình electron của các khi hiếm tương ứng nào?

✔ Nguyên tử sodium có 1 electron lớp ngoài cùng, dễ dàng nhường 1e tạo cấu hình của khí hiếm neon.

✔ Nguyên tử aluminium có 3 electron lớp ngoài cùng, dễ dàng nhường 3e tạo cấu hình của khí hiếm neon.

✔ Nguyên tử oxygen có 6 electron lớp ngoài cùng, dễ dàng nhận thêm 2e tạo cấu hình của khí hiếm neon.

Bài 3: Sử dụng bảng tuần hoàn và quy tắc octet để dự đoán số electron hóa trị nhường hay nhận của nguyên tử các nguyên tố sau đây trong quá trình hình thành liên kết ion. Viết sơ đồ biểu diễn quá trình nhường, nhận electron trong từng trường hợp.

a) Lithium.

b) Bất cứ nguyên tố M nào thuộc nhóm IIA.

c) Nguyên tố nằm ở ô số 15 trong bảng tuần hoàn. d) Carbon. Đáp án:

a) Lithium (Li), kim loại thuộc nhóm IA; do đó sẽ nhường 1 electron trên mỗi nguyên tử. Li → Li+ + 1e

b) Kim loại nhóm IIA sẽ mất đi 2 electron. M → M2+ + 2e

c) Nguyên tố số 15 là phosphorus (P), một phi kim nhóm VA. Do đó, nó sẽ nhận thêm 3 electron. Sơ đồ là P + 3e → P3-

d) Carbon (C) nằm nhóm IVA và là một phi kim. Do đó, nó sẽ nhận được 4 electron. Tuy nhiên, thường không có quá 3 electron tham gia vào quá trình hình thành liên kết ion, vì vậy có thể kết luận rằng carbon sẽ không phản ứng dễ dàng để tạo liên kết ion. Bài 4: Hãy dự đoán xu hướng nhường, nhận electron của mỗi nguyên tử trong từng cặp nguyên tử sau. Vẽ mô hình (hoặc viết số electron theo lớp) quá trình các nguyên tử nhường, nhận electron để tạo ion:

a) K (Z = 19) và F (Z = 9). b) Mg (Z = 12) và O (Z = 8) Hướng dẫn giải:

a) K (Z = 19): 1s22s22p63s23p64s1 => Có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhường 1 electron:

+ F (Z = 9): 1s22s22p5 => Có 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 1 electron

b) Mg (Z = 12): 1s22s22p63s2 => Có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhường 2 electron - O (Z = 8): 1s22s22p4 => Có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 2

1 – b; 2 – e; 3 – a; 4 – d; 5 – g; 6 – f; 7 – c.

Bài 6: Methane là một hợp chất hóa học với công thức hóa học CH4. Methane là alkan đơn giản nhất, và là thành phần chính của khí tự nhiên. Methane là một trong những loại nguyên liệu quan trọng không thể thiếu trong quá trình sản xuất công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày của con người. Dựa vào quy tắc octet, hãy đề xuất công thức cấu tạo của methane. (Cho ZC = 6; ZH = 1). Bài 7: Các quá trình nhường, nhận electron thường được biểu diễn với nguyên tử độc lập. Trong thực tế, các electron nhường đi bởi kim loại cũng chính là electron nhận vào của phi kim mà nó phản ứng. Các hợp chất hình thành như vậy gọi là hợp chất ion. Không nguyên tử nào có thể nhường electron khi không có nguyên tử khác nhận electron. Các công thức dùng để biểu diễn hợp chất ion đại diện cho tỉ lệ kết hợp của ion dương và ion âm trong hợp chất. Tỉ lệ này được xác định bởi điện tích trên các ion, được xác định bởi số lượng các electron nhường hoặc nhận. Viết phương trình biểu diễn sự hình thành ion của các cặp chất sau và công thức của hợp chất ion tạo thành trong mỗi trường hợp.

a) Na và Cl. b) Mg và F. Cho số hiệu nguyên tử của các nguyên tố Na, Cl, Mg và F lần lượt là 11, 17, 12, 9. Đáp án:

a) Sodium (Na) thuộc nhóm IA, ta có: Na → Na+ + 1e Chlorine (Cl) thuộc nhóm VIIA, ta có Cl + 1e → Cl Các ion tạo thành (Na+ và Cl ), sẽ kết hợp theo tỷ lệ 1:1 vì tổng điện tích dương và tổng điện tích âm trong công thức cuối cùng phải bằng không. => Công thức là NaCl. Quá trình chuyển electron thực tế để đạt octet có thể hình dung như sau: Na + Cl → Na+ Cl [Ne]3s1 [Ne]3s23p5 [Ne] [Ne]3s23p6

b) Magnesium (Mg) thuộc nhóm IIA sẽ nhường hai electron trên mỗi nguyên tử, trong khi fluorine (F) của nhóm VIIA sẽ nhận một electron trên mỗi nguyên tử. Mg → Mg2+ + 2e F + 1e → F Như vậy, cần có hai nguyên tử fluorine để nhận các electron từ một nguyên tử magnesium. Theo quan điểm khác, sẽ cần hai ion F để cân bằng điện tích của một ion Mg2+. Hợp chất tạo thành là MgF2. Bài 8: Sodium chloride (NaCl) là muối có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất cao su, trong khai thác dầu khí, trong dung dịch khoan giếng khoan, …). Bên cạnh đó, trong công nghiệp thực phẩm sodium chloride là thành phần chính có trong muối ăn và còn được sử dụng để bảo quản thực phẩm do có khả năng hút ẩm. Ước tính lượng sodium chloride tiêu thụ cho ngành công nghiệp mỗi năm lên đến khoảng 200 triệu tấn - chiếm hơn 80% sản lượng muối trên toàn thế giới. Vận dụng quy tắc octet, biểu diễn sự hình thành liên kết trong phân tử sodium chloride (NaCl) từ nguyên tử của các nguyên tố sodium và chloride.

Hình 3.1. Mô hình cấu trúc phân tử sodium chloride Đáp án: + Cấu hình electron của sodium: 11Na: [Ne]3s1 => Để được cấu hình bền của khí hiếm

Neon gần nó nhất nguyên tử Na có xu hướng nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng. Na → Na+ + 1e

+ Cấu hình electron của chlorine: 17Cl: [Ne]3s23p5 => Để được cấu hình bền của khí hiếm

Argon gần nó nhất nguyên tử Chlorine có xu hướng nhận 1 electron. Cl + 1e→ Cl + Sơ đồ sự tạo thành phân tử sodium chloride Na+ + Cl → NaCl

Sơ đồ tạo thành phân tử sodium chloride

Bài 9: Vận dụng quy tắc octet để giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử: F2, H2, HF, CH4, NF3, KBr. (Cho số hiệu nguyên tử của F = 9 , H = 1, C = 6, N = 7, K = 19 và Br = 35). Đáp án: * Sự tạo thành phân tử F2 + 9F: 1s22s22p5 => Xu hướng của fluorine khi hình thành liên kết hoá học là nhận thêm 1 electron đạt cấu hình bền của khí hiếm. Khi hình thành liên kết trong phân tử F2 mỗi nguyên tử fluorine có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm Ne. Sơ đồ sự tạo thành phân tử F2

+ 1H: 1s1 => Khi hình thành liên kết trong phân tử H2 mỗi nguyên tử hydrogen có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm Helium.

Sơ đồ sự tạo thành phân tử H2

* Sự tạo thành phân tử HF

+ HF => Khi hình thành liên kết trong phân tử HF mỗi nguyên tử fluorine và hydrogen có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne và He gần nó nhất.

Sơ đồ sự tạo thành phân tử HF

* Sự tạo thành phân tử CH4 + 6C: 1s22s22p2 + 1H: 1s1 => Khi hình thành liên kết trong phân tử CH4 mỗi nguyên tử carbon có xu hướng góp chung 4 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne và mỗi nguyên tử hydrogen có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm He gần nó nhất.

=> Khi hình thành liên kết trong phân tử NF3 mỗi nguyên tử nitrogen có xu hướng góp chung 3 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne và mỗi nguyên tử fluorine có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne gần nó nhất.

Sơ đồ sự tạo thành phân tử NF3 *Phân tử KF

+ 19K: 1s22s22p63s23p64s1 => Xu hướng cơ bản của nguyên tử potassium khi hình thành liên kết hoá học là nhường đi 1 electron ở lớp ngoài cùng để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm Argon.

+ 35Br: 1s22s22p63s23p63d104s24p5 => Xu hướng cơ bản của nguyên tử bromine khi hình thành liên kết hoá học là nhận vào 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm gần nó nhất. Sơ đồ sự tạo thành phân tử KBr Bài 10: Cho số hiệu nguyên tử của potassium, chlorine lần lượt là 19 và 17. Nguyên tử potassium, chlorine có xu hướng nhường hay nhận bao nhiêu electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm?

Sơ đồ sự tạo thành ion Cl-

Bài 11: Nêu tên và công thức hoá học của một chất ở thể rắn, một chất ở thể lỏng và một chất ở thể khí (trong điều kiện thường) trong đó nguyên tử oxygen đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm Neon.

Đáp án:

+ Chất ở thể rắn chứa oxygen trong đó oxygen đạt cấu hình bền của khí hiếm Neon là Na2O. Đây là hợp chất ion, trong hợp chất này nguyên tử oxygen nhận 2 electron đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne gần nó nhất.

+ Chất ở thể lỏng chứa oxygen trong đó oxygen đạt cấu hình bền của khí hiếm Neon là H2O. Đây là hợp chất cộng hoá trị, trong hợp chất này nguyên tử oxygen góp chung 2 electron (đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne gần nó nhất) cùng với 2 nguyên tử hydrogen tạo thành liên kết cộng hoá trị có cực trong đó đôi electron dùng chung lệch về phía nguyên tử oxygen.

+ Chất ở thể khí chứa oxygen trong đó oxygen đạt cấu hình bền của khí hiếm Neon là O2 Đây là hợp chất cộng hoá trị, trong hợp chất này mỗi nguyên tử oxygen góp chung 2 electron (đạt cấu hình bền của khí hiếm Ne gần nó nhất) tạo thành liên kết cộng hoá trị không phân cực trong đó đôi electron dùng chung nằm ở giữa hai nguyên tử oxygen. Bài 12: Sodium bromide (NaBr) là hợp chất được sử dụng trong nhiếp ảnh, tổng hợp hữu cơ, sản xuất các loại thuốc như: thuốc an thần, thuốc ngủ, thuốc chống co giật,… …. Trong phân tử sodium bromide, các nguyên sodium và bromine đã đạt được cấu hình electron nguyên tử của khí hiếm gần nhất, xác định các khí hiếm đó. (Cho số hiệu nguyên tử của một số khí hiếm: ZHe = 2; ZNe = 10; ZAr = 18; ZKr = 36). Mô hình cấu trúc mạng tinh thể sodium bromide Đáp án 11Na: [Ne]3s1 => Khi tham gia phản ứng hoá học xu hướng của Na là nhường 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm Ne.

+ 35Br: [Ar]3d104s24p5 => Khi tham gia phản ứng hoá học xu hướng của Br là nhận thêm 1 elctron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm Kr.

Bài 13: Potassium chloride là hóa chất được sử dụng làm phân bón. Cho số hiệu nguyên tử của potassium và chloride lần lượt là 19 và 17. Dựa trên quy tắc octet đề nghị công thức phân tử của potassium chloride. Đáp án:

+ Cấu hình electron của potassium: 19K: [Ar]4s1 => Để được cấu hình bền của khí hiếm

Ar gần nó nhất nguyên tử K có xu hướng nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng.

+ Cấu hình electron của chloride: 17Cl: [Ne]3s23p5 => Để được cấu hình bền của khí hiếm

Ar gần nó nhất nguyên tử Cl có xu hướng nhận 1 electron.

+ Sơ đồ sự tạo thành phân tử potassium chloride:

Sơ đồ sự tạo thành phân tử potassium chloride

⇨ CTPT của potassium chloride: KCl

Bài 14: Khi hình thành liên kết H-H (H + H → H2) và ngược lại khi phá vỡ liên kết H2 → H + H thì hệ thu năng lượng hay giải phóng năng lượng ? Xét về mặt năng lượng thì phân tử H2 có năng lượng lớn hơn hay nhỏ hơn hệ hai nguyên tử hydrogen riêng rẽ ? Trong hai hệ đó thì hệ nào bền hơn ?

Sơ đồ sự tạo thành phân tử hydrogen Đáp án:

- Khi hình thành liên kết H + H → H2 hệ giải phóng ra năng lượng và ngược lại khi phá vỡ liên kết H2 → H + H thì thu thêm năng lượng. - Xét về mặt năng lượng thì phân tử H2 có năng lượng lớn hơn hệ hai nguyên tử H riêng rẽ nhưng nhỏ hơn tổng năng lượng của hai hệ này do đó trong hai hệ đó thì hệ H2 bền hơn hệ 2H. Bài 15: Hai hợp chất A và B đều được tạo nên từ hai nguyên tố nitrogen và hydrogen.

Biết:

● Trong hợp chất A chứa 1 nguyên tử nitrogen và x nguyên tử hydrogen.

● Trong B chứa 2 nguyên tử nitrogen và y nguyên tử hydrogen. Giá trị x và y lớn nhất có thể là bao nhiêu? (Cho số hiệu nguyên tử của nitrogen và hydrogen lần lượt là: 7N và 1H; các hợp chất tạo ra đều thỏa mãn quy tắc bát tử).

Đáp án:

+ Cấu hình electron của nguyên tử nitrogen: 7N: 1s22s22p3 => Mỗi nguyên tử nitrogen còn thiếu 3 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm gần nó nhất.

+ Cấu hình electron của nguyên tử hydrogen: 1H: 1s1 => Mỗi nguyên tử hydrogen còn thiếu 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm gần nó nhất.

⇨ Trong phân tử NHx và N2Hy các nguyên tử nitrogen và hydrogen có xu hướng góp chung electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nó nhất.

⇨ x = 3; y = 4

+ Phân tử ammonia: NH3.

+ Phân tử hydrazin: N2H4. Bài 16: Phosphine là hợp chất hóa học giữa phosphorus với hydrogen, có công thức hóa học là PH3. Đây là chất khí có khả năng tự bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ thường và tạo thành khối phát sáng bay lơ lửng (hiện tượng "ma trơi"). Giải thích sự tạo thành liên kết hóa học trong phosphine và biễu diễn phân tử phosphine theo quy tắc Octet (Cho: ZP = 15, ZH = 1).

Hiện tượng “ma trơi” Đáp án: + 1H: 1s1 +15P: 1s22s22p63s23p3 => Khi tham gia hình thành liên kết hoá học trong phân tử phosphine (PH3), mỗi nguyên tử hydrogen góp chung 1 electron, mỗi nguyên tử phosphorus góp chung 3 electron đạt cấu hình bền của khí hiếm gần nó nhất. Phân tử phosphine theo quy tắc Octet

Bài 17: Trong khi xem lại các ghi chú của mình, Lan nhận thấy rằng cô ấy đã vẽ cấu trúc (công thức Lewis) của acetaldehyde (C2H4O) trong sổ tay của mình như hình bên. Theo em công thức Lewis của acetaldehyde mà Lan đề nghị theo quy tắc octet có chính xác hay không? Giải thích? Nếu sai hãy đề nghị công thức Lewis mới mà các nguyên tử thoả mãn quy tắc octet. Biết rằng mỗi gạch (–) trong các công thức biểu diễn hai electron hoá trị chung.

O H

: :

H H

HCC

Cấu trúc do Lan đề xuất có hai sai sót: Nguyên tử hydrogen với liên kết đôi có bốn electron hóa trị (khi hình thành liên kết hoá học, H chỉ có thể chứa tối đa 2 electron ở lớp vỏ).

H

H

O

H

: : Nguyên tử carbon thứ 2 liên kết với oxygen chỉ có 6 electron hóa trị (nó phải có 8 electron hoá trị theo quy tắc octet). Cấu trúc Lewis được chấp nhận như hình bên. Bài 18: Cho cấu trúc Lewis của một số hợp chất sau:

HCCH

(a) (b) (c) (d) (e) Những nguyên tử nào trong các phân tử trên thoả mãn quy tắc octet? Biết rằng mỗi gạch (–) trong các công thức biểu diễn hai electron hoá trị chung. Hướng dẫn giải:

(a) Trong phân tử BF3 với công thức được đề nghị, nguyên tử fluorine thoả mãn quy tắc octet, nguyên tử boron còn thiếu 2 electron nữa mới đạt quy tắc octet.

(b) Trong phân tử P2O5, 5 nguyên tử oxygen thoả mãn quy tắc octet, 2 nguyên tử phosphorus thuộc chu kì 3, mỗi nguyên tử có 10 electron xung quanh không thoả mãn quy tắc octet.

(c) Trong các phân tử C2H2 các nguyên tử carbon và hydrogen đều thoả mãn quy tắc octet.

(d) Trong phân tử HNO2 tất cả các nguyên tử oxygen, nitrogen và hydrogen đều thoả mãn quy tắc octet lớp ngoài cùng có 8 electron với O và N, 2 electron với H.

(e) Trong phân tử CH3Br, tất cả các nguyên tử C, H và Br đều thoả mãn quy tắc octet lớp ngoài cùng có 8 electron với C và Br, 2 electron với H. Bài 19: Methane là một hợp chất hóa học với công thức hóa học CH4. Methane là alkan đơn giản nhất, và là thành phần chính của khí tự nhiên. Methane là một trong những loại nguyên liệu quan trọng không thể thiếu trong quá trình sản xuất công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày của con người. Dựa vào quy tắc octet, hãy đề xuất công thức cấu tạo của methane. (Cho ZC = 6; ZH = 1).

ướng dẫn giải:

6C: [He]2s22p2

1H: 1s1

Trong phân tử CH4, khi tham gia hình thành liên kết hoá học, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron, nguyên tử C góp chung 4 electron để đạt quy tắc octet.

Công thức cấu tạo của CH4:

HCC

Dạng 1: Sự hình thành cation và anion Bài 1: Có ít nhất 14 nguyên tố được coi là “nguyên tố vi lượng thiết yếu” cho cơ thể người. Cụm từ “vi lượng thiết yếu” cho thấy các nguyên tố này được đưa vào cơ thể với lượng rất nhỏ nhưng lại không thể thiếu. Hai trong số các nguyên tố vi lượng thiết yếu này là chromium và zinc. Mô hình cấu tạo nguyên tử của hai nguyên tố này được cho ở hình 3.7. Viết cấu hình electron nguyên tử của Cr, Cr3+, Zn, Zn2+ . Hình 3.7.a. Mô hình nguyên tử chromium Hình 3.7.b. Mô hình nguyên tử zinc Hình 3.7. Mô hình nguyên tử của chromium và zinc.

Bài 3: Cho mô hình nguyên tử của một số nguyên tố:

Hình 3.8.a. Mô hình nguyên tử magnesium

Hình 3.8.b. Mô hình nguyên tử sulfur

Hình 3.8.c. Mô hình nguyên tử bromine

Hình 3.8.d. Mô hình nguyên tử nitrogen

Hình 3.8.e. Mô hình nguyên tử hydrogen

Hình 3.8.f. Mô hình nguyên tử oxygen Hình 3.8. Mô hình nguyên tử của một số nguyên tố Dựa vào mô hình cấu tạo nguyên tử ở hình 3.8, hoàn thành thông tin trong bảng sau.

Hình 3.9. Nguyên tố magnesium

Đáp án:

+ Cấu hình electron nguyên tử Mg: [Ne]3s2 .

+ Cấu hình ion magnesium: Mg2+: [Ne]. Sơ đồ tạo cation: Mg → Mg2+ + 2e

Bài 5: Cho các ion sau: 17Cl ; 20Ca2+; 8O2-; 13Al3+; 3Li+; 9F . Viết cấu hình electron của mỗi ion trên. Cấu hình đã viết của mỗi ion giống với cấu hình electron của nguyên tử nào? (Cho số hiệu nguyên tử của một số khí hiếm ZHe = 2; ZNe = 10; ZAr = 18).

Đáp án: + 3Li: [He]2s1 => 3Li+: [He]. + 9F: [He]2s22p5 => 9F : [Ne]. + 13Al: [Ne]3s23p1 => 13Al3+: [Ne]. + 20Ca: [Ar]4s2 => 20Ca2+: [Ar]. + 17Cl: [Ne]3s23p5 => 17Cl : [Ar]. + 8O: [He]2s22p4 => : 8O2-: [Ne]. Bài 6: Hoàn thành thông tin của bảng sau: Kí hiệu Na+ Cl Proton 11 13 15 17 Neutron 12 16 Electron 10 18

Hình 3.10. Mô hình cấu tạo nguyên tử của Magnesium và Chlorine Mô tả cách các nguyên tử magnesium và nguyên tử chlorine tạo thành ion.

Đáp án: Nguyên tử magnesium nhường 2e tạo cation magnesium, nguyên tử chlorine nhận 1 e tạo anion cloride.

Mg→ Mg2+ + 2e Cl + 1e → ClMg2+ + 2Cl- → MgCl2 Bài 2: Cho X, Y, Z, T là những nguyên tố có số hiệu nguyên tử lần lượt là 8, 11, 20, 17. a. Viết cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố X, Y, Z, T.

b. Viết công thức hợp chất tạo thành và xác định liên kết hóa học giữa các cặp chất:

● X và Y

● X và Z

● Y và T

● Z và T.

Đáp án:

a. 8X: 1s22s22p4 .

11Y: 1s22s22p63s1

20Z: 1s22s22p63s23p64s2 .

17T: 1s22s22p63s23p5 b.

+ Giữa X và Y tạo thành hợp chất ion có CTPT: Y2X.

+ Giữa X và Z tạo thành hợp chất ion có CTPT: ZX.

+ Giữa Y và T tạo thành hợp chất ion có CTPT: YT.

+ Giữa Z và T tạo thành hợp chất ion có CTPT: ZT2.

Bài 3: Hình dưới đây biểu diễn quá trình tạo thành liên kết ion trong phân tử sodium chloride. Hãy viết các bước để minh họa cho hình ảnh em quan sát được.

Hình 3.11. Quá trình tạo thành liên kết ion trong phân tử sodium chloride Đáp án: Na → Na+ + 1e Cl + 1e →Cl Na+ + Cl- → NaCl

Bài 4: Cho các hợp chất sau: K2O, H2O, H2S, SO2, NaCl, K2S, CaF2, HCl. Hợp chất nào trong phân tử có có chứa liên kết ion? Giải thích? Đáp án: K2O, NaCl, K2S, CaF2. Hợp chất ion thường tạo bởi kim loại điển hình và phi kim điển hình. Bài 5: Điền từ thích hợp vào chỗ trống: Sodium thuộc nhóm IA, bromine thuộc nhóm VIIA, hợp chất của hai nguyên tố này là hợp chất …(1)… Ở điều kiện thường, hợp chất này tồn tại ở thể …(2)… với cấu trúc …(3)… tạo nên bởi các …(4)… và …(5)… Ở trạng thái …(6)… hoặc trong dung dịch các ion bị tách khỏi mạng lưới tinh thể, có thể chuyển động …(7)… nên chúng dẫn điện tốt. Hướng dẫn giải:

Dựa vào đặc điểm và tính chất của các hợp chất ion có thể hoàn thành các thông tin còn thiếu nhau sau: Sodium thuộc nhóm IA, bromine thuộc nhóm VIIA, hợp chất của hai nguyên tố này là hợp chất (1) ion. Ở điều kiện thường, hợp chất này tồn tại ở thể (2) rắn với cấu trúc (3) tinh thể tạo nên bởi các (4) ion dương/ion âm và (5) ion âm/ion dương. Ở trạng thái (6) nóng chảy hoặc trong dung dịch các ion bị tách khỏi mạng lưới tinh thể, có thể chuyển động (7) tự do nên chúng dẫn điện tốt.

Bài 6: Phân loại các hợp chất ion dưới đây vào các nhóm sau: hợp chất tạo nên bởi các ion đơn nguyên tử, hợp chất tạo nên bởi các ion đa nguyên tử và hợp chất tạo nên bởi các ion đơn nguyên tử và đa nguyên tử: NaCl, NH4NO3, Ca3(PO4)2, NH4H2PO4, K2Cr2O7, CH3COONa, CuSO4, BaBr2, AlCl3 Hướng dẫn giải:

+) Ion đơn nguyên tử là những ion tạo thành từ một nguyên tử: Na+, Ca2+, K+, Cu2+, Ba2+ , Al3+, Cl .

+) Ion đa nguyên tử: Tạo thành từ hai hay nhiều nguyên tử: NH4 +, NO3 , PO4 3-, H2PO4 , Cr2O7 2-, CH3COO , SO4 2-

+) Những phân tử tạo thành từ các ion đơn nguyên tử: NaCl, BaBr2, AlCl3.

+) Những phân tử tạo thành từ các ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử: Ca3(PO4)2, K2Cr2O7, CH3COONa, CuSO4

+) Những phân tử tạo thành từ các ion đa nguyên tử: NH4NO3, NH4H2PO4.

Bài 7: Cho các hợp chất ion sau đây: KCl, NH4NO3, CuSO4, Na2CO3, Ca(OH)2, K3PO4, FeCl3, Al2(SO4)3

a) Xác định các ion cấu thành các hợp chất trên.

b) Chỉ ra các ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử. Hướng dẫn giải:

a) Các ion cấu thành các hợp chất: KCl: Tạo thành từ K+ và Cl ; NH4NO3: Tạo thành từ NH4 + và NO3 ; CuSO4: Cu2+ và SO4 2-; Na2CO3: Na+ và CO3 2-; Ca(OH)2: Ca2+ và OH ; K3PO4: K+ và PO4 3-; FeCl3: Fe3+ và Cl ; Al2(SO4)3: Al3+ và SO4 2-

b) Các ion đơn nguyên tử và đa nguyên tử:

+) Ion đơn nguyên tử: K+, Cl , Cu2+, Na+, Ca2+, K+, Fe3+, Al3+ . +) Ion đ

+) Viết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố, căn cứ vào số electron hoá trị từ đó suy ra xu hướng nhường hoặc nhận electron của nguyên tử các nguyên tố.

+) 11Na: [Ne]3s1 => Nguyên tử Na có thể nhường 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 1+ => a – 1.

+) 17Cl: [Ne]3s23p5 => Nguyên tử Cl có thể nhận 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 1- => b – 4.

+) 20Ca: [Ar]4s2 => Nguyên tử Ca có thể nhường 2 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 2+ => c – 2.

+) 8O: [He]2s22p4 => Nguyên tử O có thể nhận 2 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 2- => d – 5.

+) 13Al: [Ne]3s23p1 => Nguyên tử Al có thể nhường 3 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 3+ => e – 3.

+) 7N: [He]: 2s22p3 => Nguyên tử N có thể nhận 3 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm và mang điện tích 3- => f – 6.

Bài 9: Cho biết nguyên tử của một nguyên tố X có tổng số electron thuộc phân lớp s là 5, điện tích hạt nhân của nguyên tử nguyên tố Y là +14,418.10-19C.

a) Xác định X và Y. b) Liên kết giữa X và Y thuộc loại liên kết gì? Hướng dẫn giải: a) X có tổng số electron thuộc phân lớp s là 5 => Cấu hình electron nguyên tử của X là: 1s22s22p63s1

⇨ X thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn, là kim loại điển hình, X là sodium (Na). Y có điện tích hạt nhân là +14,418.10-19C => Số hạt proton trong hạt nhân của Y là: (+14,418.10-19) : (+1,602.10-19-) = 9 => Cấu hình electron nguyên tử của Y: 1s22s22p5

⇨ Y thuộc nhóm VIIA của bảng tuần hoàn, là phi kim điển hình, Y là fluorine (F).

b) Liên kết giữa X và Y thuộc loại liên kết ion.

Bài 10: Sắp xếp theo chiều tăng dần bán kính của các ion? Hãy giải thích. N3-, O2-, F , Na+, Mg2+, Al3+

Biết số hiệu nguyên tử của N, O, F, Na, Mg, Al lần lượt là 7, 8, 9, 11, 12, 13. Hướng dẫn giải: 6 ion trên đều có cùng số electron ở lớp vỏ, chúng có số hạt proton ở hạt nhân khác nhau dẫn tới điện tích hạt nhân khác nhau. Ion nào có điện tích hạt nhân càng lớn thì hút electron càng mạnh => Lớp vỏ càng co vào gần hạt nhân => Bán kinh ion càng nhỏ ⇨ Thứ tự theo chiều tăng dần bán kính của các ion trên là: Al3+ < Mg2+ < Na+ < F < O2- < N3Bài 11: Nguyên tố A là nguyên tố phổ biến thứ ba, và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất. A chiếm khoảng 17% khối lớp rắn của Trái Đất. Nguyên tố B là là nguyên tố phổ biến nhất theo khối lượng trong vỏ Trái Đất. B liên tục được bổ sung trong bầu khí quyển của Trái đất bằng quá trình quang hợp. Nguyên tử A chỉ có 7 electron trên phân lớp p, còn nguyên tử B chỉ có 4 electron trên phân lớp p. a) Viết công thức hoá học của hợp chất tạo bởi A và B.

b) Hợp chất tạo bởi A và B có tính dẫn điện không? Tại sao?

c) Nêu một vài ứng dụng của hợp chất tạo bởi A và B trong thực tế cuộc sống?

Hướng dẫn giải:

a) Nguyên tử A chỉ có 7 electron trên phân lớp p => Cấu hình electron nguyên tử của A là: 1s22s22p63s23p1

Nguyên tử B chỉ có 4 electron trên phân lớp p => Cấu hình electron nguyên tử của B là: 1s22s22p4

⇨ Công thức hoá học của hợp chất tạo bởi A và B là: Al2O3

b) Hợp chất tạo bởi A và B dẫn điện ở trạng thái nóng chảy vì nó là hợp chất ion. c) Trong thực tế Al2O3 là thành phần chính của quặng boxit được sử dụng phổ biến để sản xuất nhôm trong công nghiệp, tạo gốm sứ alumina, là chất che phủ các bề mặt ma sát trên cơ thể.

Bài 12: Cho các ion sau: Na+, Mg2+, Al3+, O2-, F , N3-. Viết phương trình biểu diễn sự hình thành các ion trên. Hướng dẫn giải: +) Na → Na+ + 1e +) O + 2e → O2+) Mg → Mg2+ + 2e +) F + 1e → F +) Al → Al3+ + 3e +) N + 3e → N3-

Bài 13: Cho các ion sau: 35Br , 20Ca2+ , 16S2, 19K+ , 7N3, 13Al3+ . a) Viết cấu hình electron của mỗi ion. b) Mỗi cấu hình đã viết giống với cấu hình electron của nguyên tử nào?

Hướng dẫn giải: a) +) 35Br : 1s22s22p63s23p63d104s24p6 +) 20Ca2+: 1s22s22p63s23p6 +) 16S2-: 1s22s22p63s23p6 +) 7N3-: 1s22s22p6 +) 13Al3+: 1s22s22p6 +) 19K+: 1s22s22p63s23p6 b) Các ion 20Ca2+ , 16S2, 19K+ có cấu hình electron giống với cấu hình electron của nguyên tử Ar.

Các ion 7N3, 13Al3+ có cấu hình electron giống với cấu hình electron của nguyên tử Ne.

Ion 35Br có cấu hình electron giống với cấu hình electron của nguyên tử Kr.

Bài 14: Cation X+ do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố hóa học tạo nên. Tổng số proton trong X+ là 11.

1) Xác định công thức và gọi tên cation X+ .

2) Viết công thức electron của ion X+. Cho biết cấu trúc hình học của ion này?

Hướng dẫn giải:

1) Số proton trung bình của một hạt nhân nguyên tử trong X+ là = 2,2. Vậy một nguyên tố trong X+ có điện tích hạt nhân nhỏ hơn 2,2, nguyên tố đó là H (Z = 1). Ta loại trường hợp He (Z = 2) vì He là khí hiếm không tạo được hợp chất. Vậy công thức ion X+ có dạng: [A5-nHn]+. Trong đó : (5-n).ZA + n = 11. Ta lập bảng sau: n 1 2 3 4

ZA (A) 2,5 (loại) 3 (Li) 4 (Be) 7 (N)

Ta loại các trường hợp A là Li, Be vì các ion X+ tương ứng không tồn tại. Trường hợp A là nitơ thỏa mãn vì ion amoni tồn tại. Vậy X+ là ion NH4 + .

2) Công thức electron của ion NH4 + như sau: Công thức electron Công thức cấu tạo

Bài 15: Vì sao ở điều kiện thường các hợp chất ion thường tồn tại ở thể rắn, cứng nhưng lại giòn và dễ vỡ?

Hình 3.12. Cấu trúc mạng tinh thể sodium chloride Đáp án: Trong tinh thể ion, giữa các ion có cấu trúc tinh thể và lực hút tĩnh điện rất mạnh nên các hợp chất ion thường là chất rắn, và giòn, khó nóng chảy, khó bay hơi ở điều kiện thường. Tuy nhiên chúng lại giòn, các hợp chất ion thường vỡ ra dưới áp suất vì khi tác dụng lực lên tinh thể ion, cứ một ion bị khẽ di chuyển sẽ kéo theo toàn bộ sự sắp xếp sẽ bị xáo trộn do các ion trái dấu sẽ tự đẩ

Hình 3.13. Bổ sung chế độ dinh dưỡng giàu nguyên tố X hạn chế đột quỵ. ● Nguyên tố Z được dùng để chế tạo dược phẩm, phẩm nhuộm và là chất nhạy cảm với ánh sáng. Nguyên tử nguyên tố Z có 17 electron trên các phân lớp p. Đáp án:

+ Do X chứa 7 electron trên phân lớp s => Cấu hình electron nguyên tử của X: 1s22s22p63s23p64s1 X là potassium=> Để được cấu hình bền của khí hiếm nguyên tử X có xu hướng nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng.

+ Do Z chứa 17 electron ở phân lớp p => Cấu hình electron của Z: 1s22s22p63s23p63d104s24p5 Z là Bromine => Để được cấu hình bền của khí hiếm Ar nguyên tử Z có xu hướng nhận 1 electron.

Sự hình thành liên kết trong phân tử XZ. Sự tạo thành ion: K → K+ + 1e Cl + 1e → Cl Sự tạo thành liên kết: K+ + Cl → KCl.

Bài 17: Anion X có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 4p6. Viết cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố X. Viết quá trình hình thành liên kết và giải thích bản chất liên kết hoá học giữa X và barium. (Cho ZBa = 56). Đáp án:

+ Do X có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 4p6 => Cấu hình electron đầy đủ của X là: [Ar]3d104s24p5. (X là Bromine).

+ X là một phi kim điển hình do lớp ngoài cùng của X có 7 electron => Xu hướng của X khi tham gia hình thành liên kết hoá học là nhận thêm 1 electron đạt cấu hình bền của khí hiếm.

+ 56Ba: [Xe]6s2 => Xu hướng của Barium khi tham gia hình thành liên kết hoá học là nhường 2 electron đạt cấu hình bền của khí hiếm.

+ CTPT của hợp của hợp chất tạo từ X và Ba là BaX2 và liên kết giữa Ba và X trong BaX2 có tính chất ion.

+ Quá trình hình thành liên kết giữa X và Barium.

Sự tạo thành ion: Ba →Ba2+ + 2e Br + 1e → Br

Sự tạo thành liên kết: Ba2+ + 2Br → BaBr2

Bài 18: Viết cấu hình electron của Cl (Z = 17) và Ca (Z=20). Cho biết vị trí của Ca và Cl (chu kì, nhóm) trong bảng tuần hoàn. Liên kết giữa calcium và chlorine trong hợp chất thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết sơ đồ hình thành liên kết đó.

Đáp án: Cl (Z = 17) : 1s22s22p63s23p5

Ca (Z = 20): 1s22s22p63s23p64s2

Chlorine nằm ở ô số 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA.

Calcium nằm ở ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA.

Liên kết trong hợp chất CaCl2 là liên kết ion vì Ca là kim loại điển hình, Cl là phi kim điển hình.

Sơ đồ hình thành liên kết: Cl + 1e → Cl

Ca → Ca2+ + 2e

Các ion Ca2+và Cl- tạo thành mang điện tích trái dấu, hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành hợp chất CaCl2: Ca2+ + 2Cl → CaCl2

Bài 19: Viết công thức hóa học của hợp chất ion do mỗi cặp ion tạo thành: a) Na+ và O2. b) K+ và N3. c) Ca2+ và Cl . d) Al3+ và F Hướng dẫn giải: Công thức hóa học của các hợp chất ion do mỗi cặp ion tạo thành: a) Na2O. b) K3N. c) CaCl2. d) AlF3.

Bài 20: Viết công thức hóa học của hợp chất ion do mỗi cặp ion tạo thành: a) NH4 + và HSO4 . b) K+ và CO3 2. c) Ca2+ và PO4 3d) NH4 + và HPO4 2. Hướng dẫn giải: Công thức hóa học của các hợp chất ion do mỗi cặp ion tạo thành: a) NH4HSO4. b) K2CO3 c) Ca3(PO4)3. d) (NH4)2HPO4 Bài 21: Ion uranyl (UO2 2+) là dạng uranium tan trong nước phổ biến. Công thức hóa học của hợp chất ion uranyl nitrate là gì? Công thức hóa học của hợp chất ion uranyl phosphate là gì? Hướng dẫn giải: +) Công thức hóa học của hợp chất ion uranyl nitrate là: UO2(NO3)2 +) Công thức hóa học của hợp chất ion uranyl phosphate là: (UO2)3(PO4)2.

Bài 22: Cho các hợp chất sau: K2O, H2O, H2S, SO2, NaCl, K2S, CaF2, HCl. Hợp chất nào trong phân tử có chứa liên kết ion? Giải thích? Hướng dẫn giải:

K2O, NaCl, K2S, CaF2 Hợp chất ion thường tạo bởi kim loại điển hình và phi kim điển hình. Bài 23: Trong chín ô trống trong ma trận dưới đây, hãy viết công thức của các hợp chất ion được tạo thành bằng cách kết hợp mỗi ion kim loại (M) với mỗi ion phi kim (X). Ma trận này bao gồm các công thức chung cho tất cả các kết hợp có thể có từ các ion có điện tích độ lớn từ một đến ba. X X2 X3 M+ M2+ M3+ Hướng dẫn giải: Các ion kết hợp với nhau tạo thành phân tử sao cho tổng điện tích của phân tử tạo thành bằng 0: X- X2- X3M+ MX M2X M3X M2+ MX2 MX M3X2 M3+ MX3 M2X3 MX

Bài 24:

a, Viết cấu hình electron của các nguyên tử A, B biết rằng: - Tổng số các loại hạt cơ bản trong nguyên tử A là 34 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. - Kí hiệu của nguyên tử B là 9 19B. b, Liên kết trong hợp chất tạo thành từ A và B thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết công thức của hợp chất tạo thành . Đáp án a, Gọi tổng số hạt proton, neutron, electron của nguyên tử A là P, N, E (trong đó P = E).

Ta có: P + N + E = 34 và P + E - N = 10.

Từ đây tìm được P = E = 11; N = 12. Kí hiệu của nguyên tử B là B nên ZB = 9 Cấu hình electron của A, B:

A (Z = 11): 1s22s22p63s1 B (Z = 9): 1s22s22p5 b, Liên kết trong hợp chất giữa A và B là liên kết ion vì A là kim loại điển hình (nhóm IA), B là phi kim điển hình (nhóm VIIA). Sơ đồ hình thành liên kết: A → A+ + 1e B + 1e → B

Các ion A+và B- tạo thành mang điện tích trái dấu, chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành hợp chất AB: A+ + B → AB.

Bài 25: Viết phương trình hoá học và dùng sơ đồ biểu diễn sự trao đổi electron trong phản ứng giữa: a) Sodium và chlorine.

b) Calcium và fluorine. c) Magsenium và oxygen. d) Aluminum và oxygen. Cho số hiệu nguyên tử của các nguyên tử: ZNa = 11; ZCl = 17; ZCa = 20; ZF = 9; ZMg = 12; ZAl = 13. Đáp án:

a) Na → Na+ + 1e và Cl + 1e → Cl 2Na + Cl2 → 2Na+ + 2Cl → 2NaCl b) Ca → Ca2+ + 2e và F + 1e → F Ca + F2 → Ca2+ + 2F → CaF2 c) Mg → Mg2+ + 2e và O + 2e → O22Mg + O2 → Mg2+ + O2- → 2MgO d) Al → Al3+ + 3e và O + 2e → O24Al + 3O2 → 4Al3+ + 6O2- → 2Al2O3

Bài 26: Mô tả sự dịch chuyển electron từ nguyên tử lithium sang nguyên tử fluorine để tạo thành hợp chất lithium fluoride theo 2 cách. a. Theo cấu hình electron. b. Theo sơ đồ ký hiệu Lewis. Đáp án: a. Li + F → Li+ + F → LiF [He]2s1 [He]2s22p5 1s2 [He]2s22p6 b. Li + F Li + F

Bài 27: Theo nghiên cứu của Đại học Harvard vào năm 2013, trẻ em sinh sống tại những khu vực có nguồn nước bị nhiễm Fluorine có chỉ số IQ trung bình sẽ thấp hơn so với những trẻ em sống tại vùng khác. Anion F (fluoride) có độc tính mạnh với hệ thần kinh. Với lượng tương đối thấp: 0,2 gam ion F trên cơ thể có trọng lượng 70 kg có thể gây tử vong. Tuy nhiên, sự có mặt của anion fluoride lại giúp men răng chắc khỏe và chống chọi các bệnh về Hình 3.14. Men răng được bổ sung ion fluoride sâu răng, vì vậy anion fluoride được thêm vào nước uống đóng chai với nồng độ với nồng độ 1mg ion F trên 1L nước và bổ sung một lượng nhỏ dưới dạng muối sodium fluoride (NaF) trong kem đánh răng. a. Viết sơ đồ mô tả sự hình thành hợp chất NaF từ nguyên tử Na (Z = 11) và F (Z = 9)?

b. Một bạn học sinh nặng khoảng 70kg sử dụng loại nước chứa ion F với lượng 1mg/1L để giúp men răng chắc khỏe, chống sâu răng. Sau khi đọc thông tin về độc tính của ion F , bạn học sinh rất lo lắng. Hãy tính xem với thể tích nước mà bạn học sinh này uống một ngày là bao nhiêu lít thì ion F có trong nước đạt đến mức có thể gây độc tính?

c. Theo hiệp hội nha khoa Hoa Kỳ, một người trưởng thành nên bổ sung 3,0 mg F mỗi ngày dưới dạng muối sodium fluoride (NaF) để ngăn ngừa sâu răng. Lượng NaF không gây độc cho cơ thể khi ở mức 3,19.10-2 gam/ 1 kg cơ thể. Một mẫu kem đánh răng chứa 0,28% NaF, hãy tính khối lượng mẫu kem đánh răng mà một người nặng 75 kg có thể nuốt nhưng không gây độc tính với cơ thể? Đáp án: a + Quá trình hình thành liên kết trong hợp chất NaF

Sự tạo thành ion: Na →Na+ + 1e F + 1e → F Sự tạo thành liên kết: Na+ + F → NaF. b .

1 mg/ 1L là liều lượng không độc. 0,2 g/ 70kg là liều lượng đến mức F gây độc tính (ở đâu đấy?).

0,2 g = 200 mg tương ứng 200L nước. Vậy một người 70kg uống 200 L nước chứa F mới có khả năng nhiễm độc fluoride. c. 3,19.10-2 ⋅ 75 = 2,3925 g. mkem đánh răng= 2,3925.100/0,28 = 854,464 gam.

Bài 28: a) Nêu sự khác nhau cơ bản trong cấu tạo mạng tinh thể nguyên tử và tinh thể ion. Liên kết hoá học trong hai loại mạng trên thuộc loại liên kết gì?.

b) Giải thích tại sao naphtalene và iodine lại dễ thăng hoa nhưng không dẫn điện, trái lại NaCl lại rất khó thăng hoa nhưng lại dẫn điện khi ở trạng thái dung dịch hoặc trạng thái nóng chảy?

Hình 3.15. Sự thăng hoa của Iodine Đáp án:

Tinh thể nguyên tử

Cấu trúc mạng tinh thể Các nguyên tử nằm ở các nút mạng tinh thể, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Vì vậy các tinh thể nguyên tử như kim cương, than chì,

Tinh thể ion

Các ion âm và dương phân bố luân phiên, đều đặn ở các nút mạng tinh thể. Các ion này liên kết với nhau bằng liên kết ion. Vì vậy các tinh thể ion như NaCl, CaF2,… đều cứng,

gemani, silic,… đều rất cứng, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy rất cao.

Liên kết hoá học Liên kết cộng hoá trị

nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao.

Liên kết ion

b) Phân tử naphtalen và iodine có liên kết cộng hoá trị bền. Ở trạng thái rắn, naphtalen và iodine đều có mạng tinh thể phân tử, các phân tử tương tác với nhau bằng tương tác van der Waals kém bền vững. Vì vậy, khi đun nóng các phân tử dễ dàng tách ra khỏi nhau và bay hơi (thăng hoa). Hơi naptalen và iodine đều là phân tử trung hòa nên không dẫn điện. Ngược lại, phân tử NaCl có cấu trúc tinh thể ion, lực liên kết mạnh nên khó nóng chảy và khó bay hơi (khó thăng hoa). Ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch, NaCl phân li thành ion Na+ và Cl các ion chuyển động tự do nên dẫn được điện.

Bài 29: Biểu đồ dưới đây cho biết mối quan hệ giữa năng lượng của hệ các ion trái dấu so với khoảng cách giữa chúng:

Hình 3.16. Biểu đồ mối quan hệ giữa năng lượng và khoảng cách của hệ các ion trái dấu Biểu đồ cho thấy khoảng cách giữa các ion càng gần thì năng lượng càng giảm => càng thuận lợi để hệ đạt được trạng thái năng lượng tối thiểu (trạng thái bền vững). Tuy nhiên, ở khoảng cách nhỏ quá, các ion lại đẩy nhau do hạt nhân của các ion đều mang điện tích dương. Năng lượng tối thiểu đại diện cho độ bền liên kết và khoảng cách r0 tại mức năng lượng tối thiểu gọi là độ dài liên kết.

Bằng cách thực hiện một loạt các phép tính, người ta thấy rằng các hợp chất ion được hình thành bởi các ion có điện tích lớn hơn sẽ tạo ra các liên kết mạnh hơn và các hợp chất ion có độ dài liên kết ngắn hơn sẽ hình thành liên kết mạnh hơn. Sử dụng nhận định trên để dự đoán và giải thích độ bền liên kết giữa các hợp chất ion sau: NaCl và Na2O; NaCl và NaF.

Đáp án: Do hợp chất ion được hình thành bởi các ion có điện tích lớn hơn sẽ tạo ra liên kết bền hơn và các hợp chất ion có độ dài liên kết ngắn hơn sẽ hình thành liên kết bền hơn nên: + NaCl và Na2O: Ion O2- có điện tích lớn hơn Cl , ngoài ra kích thước ion O2- lại nhỏ hơn kích thước ion Cl nên liên kết trong Na2O bền hơn so với NaCl.

+ NaCl và NaF: Tuy các ion Cl và F có cùng điện tích nhưng bán kính Cl lại lớn hơn bán kình F nên liên kết trong NaF bền hơn trong NaCl. Thật vậy hợp chất có liên kết ion bền hơn sẽ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn:

Na2O NaF NaCl Nhiệt độ nóng chảy (0C) 1132 993 801 Bài 30: X, Y, Z là các hợp chất ion thuộc vào dãy sau: NaF, MgO và MgF2 (sắp xếp ngẫu nhiên không theo thứ tự). Nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất X, Y, Z được thể hiện qua biểu đồ hình 3. Hình 3.17. Biểu đồ thể hiện nhiệt độ nóng chảy của X, Y và Z. Xác định các hợp chất X, Y và Z? Giải thích Đáp án: Nhiệt độ nóng chảy của các ion là nhiệt độ tại đó có đủ năng lượng dưới dạng nhiệt để phá vỡ lực hút tĩnh điện mạnh giữa các ion và phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể, chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng. Hợp chất có liên kết ion bền hơn sẽ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

Do điện tích anion hình thành trong hợp chất MgO cao hơn điện tích anion hình thành trong hợp chất MgF2, trong khi bán kính của O2- và F là khác biệt không đáng kể (O và F cùng ở chu kì 2) nên nhiệt độ nóng chảy của MgO cao hơn MgF2.

Do điện tích của cation hình thành trong MgF2 cao hơn điện tích cation hình thành trong NaF, trong khi bán kính của Na+ lớn hơn bán kính của Mg2+ nên NaF có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn MgF2. Vậy X là NaF, Y là MgF2 và Z là MgO.

Bài 31: Trong đời sống muối ăn (NaCl) và các gia vị, phụ gia C5H8NO4Na: (bột ngọt) C7H5O2Na (Chất bảo quản thực phẩm) đều có chứa ion sodium. Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ khuyến cáo lượng ion sodium mỗi ngày được nạp vào cơ thể mỗi người cần thấp hơn 2300mg để bảo vệ tim mạch và thận. Nếu trung bình mỗi ngày một người dùng tổng cộng 5 gam muối ăn; 0,5 gam bột ngọt; 0,05 gam chất bảo quản thì lượng sodium tiêu thụ có vượt quá

Hình 3.18. Dùng quá nhiều sodium mức tiêu thụ cho phép nói trên không? gây ảnh hưởng tới tim mạch.

Đáp án: Lượng sodium người đó tiêu thụ một ngày là: [(5 x 23) : 58,5] + [0,5 x 23) : 169] + [0,05 x 23) : 144] = 2,042 gam = 2042 mg < 2300 mg => Người đó tiêu thụ lượng sodium chưa vượt mức cho phép.

LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ

Dạng 1: Công thức electron, công thức cấu tạo và công thức Lewis – Sự hình thành liên kết cộng hoá trị. Bài 1: Ghép mỗi nguyên tử hoặc phân tử ở cột A với một hoặc các đặc điểm tương ứng của nó ở cột B sao cho phù hợp: Cột A Cột B

a. H2

1. Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hoá trị không phân cực.

b. Ne 2. Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hoá trị phân cực.

c. HCl 3. Là khí trơ. d. NH3 4. Phân tử không phân cực. e. CO2 5. Phân tử phân cực. f. CH4 6. Liên kết trong phân tử là liên kết đơn. 7. Liên kết trong phân tử là liên kết đôi. 8. Tan tốt trong nước. 9. Là chất khí ở điều kiện thường. Hướng dẫn giải: a – 1, 4, 6, 9; b – 3, 9; c – 2, 5, 6, 8, 9; d – 2, 5, 6, 8, 9; e – 2, 4, 7, 9; f – 1, 4, 6, 9. Bài 2: Phân cực liên kết đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc của protein. Sử dụng các giá trị độ âm điện trong hình 3, sắp xếp các liên kết cộng hóa trị sau: C – H, C – N, C – O, N – H, O – H (thường gặp trong các acid amine) theo thứ tự tăng dần độ phân cực.

Na2O

NaCl H2S 0,38

CaS PH3 CH4 SO2 PCl5 K3N

Hướng dẫn giải:

Liên kết cộng hoá trị không cực

+) Tính hiệu độ âm điện của các liên kết bằng cách: ⊗ = B - A (B là nguyên tử có độ âm điện lớn hơn).

+) Dựa vào mối liên hệ giữa hiệu độ âm điện và liên kết hoá học:

Nếu 0 δ ⊗ < 0,4: Liên kết cộng hoá trị không cực. Nếu 0,4 δ ⊗ < 1,7: Liên kết cộng hoá trị có cực.

Nếu ⊗ ε 1,7: Liên kết ion.

+) Hoàn thành bảng: Phân tử Hiệu độ âm điện (⊗ ⊗⊗  )

Loại liên kết

HCl 0,96

H2O 1,24

Liên kết cộng hoá trị không cực

Liên kết cộng hoá trị phân cực Cl2 0

Liên kết cộng hoá trị phân cực

CaO 2,44 Liên kết ion CaF2 2,98 Liên kết ion Al2O3 1,83 Liên kết ion Na2O 2,51 Liên kết ion NaCl 2,23 Liên kết ion

H2S 0,38

Liên kết cộng hoá trị không cực CaS 1,58

Liên kết cộng hoá trị phân cực PH3 0,01

Liên kết cộng hoá trị không cực CH4 0,35

Liên kết cộng hoá trị không cực SO2 0,86

Liên kết cộng hoá trị phân cực PCl5 0,97 Liên kết cộng hoá trị phân cực K3N 2,22 Liên kết ion

Bài 4: Hoàn thành các thông tin còn thiếu trong bảng sau: Công thức electron So sánh hiệu độ âm điện Loại liên kết Độ âm điện giữa 2 nguyên tử O là bằng nhau

Cộng hoá trị không phân cực

Hướng dẫn giải: Dựa vào công thức electron, ta có thể hoàn thành bảng: Công thức electron So sánh hiệu độ âm điện Loại liên kết Độ âm điện giữa 2 nguyên tử O là bằng nhau Cộng hoá trị không phân cực Độ âm điện giữa 2 nguyên tử N là bằng nhau Cộng hoá trị không phân cực

O > C Cộng hoá trị phân cực

N > H Cộng hoá trị phân cực Cl > Na Ion F > H Cộng hoá trị phân cực Bài 5: Viết công thức Lewis của các phân tử Cl2, H2O và CCl4. Đáp án: Bài 6: Methane thường được sử dụng để làm nhiên liệu trong các lò nướng, máy nước nóng, lò nung, xe ôtô do quá trình đốt cháy methane (CH4) trong oxygen tỏa ra lượng nhiệt lớn. Methane ở dạng khí nén được dùng làm nhiên liệu cho ôtô, xe máy,… do đặc tính thân thiện với môi trường.

Hình 3.19. Khí methane cháy trong không khí

Viết công thức electron, công thức cấu tạo và công thức Lewis của methane. Đáp án:

Bài 7: Ethene (C2H4) là một chất sinh trưởng tự nhiên, có khả năng thúc đẩy quá trình chín của nhiều loại trái cây. Bên cạnh đó, ethene cũng có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiêp, những ứng dụng của ethene được đưa ra trong hình 3.20.

Hình 3.20. Một số ứng dụng của ethene Viết công thức electron, công thức cấu tạo và công thức Lewis của ethene. Đáp án: CTCT, CT Lewis CT electron

Bài 9: Carbon monoxide (CO) và carbon dioxide (CO2) là sản phẩm được sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Trong đó CO là khí độc, có khả năng gây tử vong với hàm lượng nhỏ, CO2 là khí gây ra hiệu ứng nhà kính. Viết công thức Lewis của khí CO và CO2.

Hình 3.21. Đốt than sinh ra khí CO, CO2. Đáp án: Bài 10: Hydrogen sulfide (H2S) là chất khí không màu, mùi trứng thối, độc. Theo tài liệu của Cơ quan Quản lí an toàn và sức khoẻ nghề nghiệp Hoa Kì, nồng độ H2S khoảng 100ppm gây kích thích màng phổi. Nồng độ khoảng 400 – 700 ppm, H2S gây nguy hiểm tới tính mạng chỉ trong 30 phút. Nồng độ trên 800 ppm gây mất ý thức và nguy cơ làm tử vong ngay lập tức. a. Viết công thức Lewis và công thức cấu tạo của H2S.

Hình 3.22. Hydrogen sulfide là khí có mùi trứng thối. b. Em hiểu thế nào về nồng độ ppm của H2S trong không khí? c. Một gian phòng trống (250C, 1 bar) có kích thước 3m x 4m x 6m bị nhiễm

lít H2S có trong 1000000 lít không khí. c. Thể tích không khí Vkk = Vgian phòng = 3 x 4 x 6 = 72m3 . Thể tích của 10 gam H2S là: (24,79 x 10) : 34 = 7,3 lít. Vậy trong 72m3 tức là 72000 lít có chứa 7,3 lít H2S nên trong 1000000 lít không khí có chứa (1000000 x 7,3) : 72000 = 101,38 lít H2S. Vậy nồng độ H2S trong gian phòng là 101,39 ppm nên gây kích thích màng phổi. Bài 11: Hoàn thành bảng sau: Phân tử Công thức electron Công thức Lewis Công thức cấu tạo

Chlorine (Cl2) Bromine (Br2) Hydrogen sulfide (H2S) Ammonia (NH3) Ethyne (C2H2) Bảng 3.2. Công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của một số phân tử Đáp án: Phân tử Công thức electron Công thức Lewis Công thức cấu tạo

Chlorine (Cl2) Bromine (Br2)

Cl - Cl Cl - Cl Br - Br

Hydrogen sulfide (H2S)

Ammonia (NH3) Ethyne (C2H2)

Bài 12: Nguyên tố X và nguyên tố Y có số đơn vị điện tích hạt nhân lần lượt là 9, 8.

1. Viết cấu hình electron nguyên tử của X và Y. Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của X và Y.

2. Dự đoán liên kết hóa học có thể hình thành giữa X và Y. Viết công thức phân tử của các hợp chất tạo thành. Đáp án:

1. Cấu hình electron của các nguyên tử X và Y:

X: (Z = 9): 1s22s22p5

Y: (Z = 8): 1s22s22p4 Tính chất đặc trưng của X và Z là tính phi kim.

2. X và Z là các phi kim nên liên kết giữa chúng là liên kết cộng hóa trị. Để đạt được cấu hình bền vững, mỗi nguyên tử X cần góp chung 1e, mỗi nguyên tử Z cần góp chung 2e. Như vậy 2 nguyên tử X sẽ tham gia liên kết với 1 nguyên tử Z bằng 2 liên kết cộng hóa trị nhờ 2 cặp electron góp chung. Do đó công thức phân tử của hợp chất là X2Z.

Bài 13: Sự có mặt của nguyên tố X và nguyên tố phosphorus trong cơ thể người giúp cho xương, răng chắc khỏe. Nguyên tố Y có trong nhựa PVC, chất dẻo, cao su. Hạt nhân nguyên tử X có 20 proton và nguyên tử Y có 17 electron ở lớp vỏ.

Hình 3.23. Nguyên tố X giúp xương chắc khỏe a. Viết cấu hình electron của nguyên tử X và Y. b. Viết công thức hợp chất hình thành giữa 2 nguyên tố X và Y. Xác định loại liên kết trong phân tử X và Y.

Đáp án: a. 20Y: 1s22s22p63s23p64s2 17X: 1s22s22p63s23p5 b. Khi tham gia hình thành liên kết hoá học với Y, X có xu hướng nhận 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm, trong khi đó Y có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm => Liên kết giữa X và Y là liên kết ion: YX2

Bài 14: Cho mô hình cấu tạo của một số phân tử sau, hoàn thành thông tin trong bảng. Mô hình cấu tạo Công thức Lewis Công thức cấu tạo Hình 3.24. Mô hình cấu tạo của một số phân tử. Đáp án: Mô hình cấu tạo Công thức Lewis Công thức cấu tạo

Bài 15: Viết công thức cấu tạo của H3PO3, H3BNF3, SO2Cl2

Đáp án

H HO P O H

O H B H

H N

F F

F Cl Cl S O O

Bài 16: Dự đoán loại liên kết trong các phân tử sau, và sắp xếp theo thứ tự tăng dần độ phân cực của liên kết HCl, CaH2, AlBr3, CaCl2, N2. Đáp án: Dựa trên hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử suy ra thứ tự tăng dần độ phân cực của liên kết: N – N < H – Cl < Ca – H < Al – Br < Ca – Cl

Bài 17: Bằng hình vẽ hãy mô tả sự xen phủ của các orbital nguyên tử (AO) để tạo ra các liên kết trong phân tử H2, Cl2. Đáp án: + H2: + Cl2: Bài 18: Vẽ sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon để biểu diễn sự hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C2H4). Đáp án: Bài 19: Bảng sau chứa thông tin về 3 hợp chất (A), (B), (C) tạo bởi 2 nguyên tố X, Y thuộc chu kì 2 của bảng tuần hoàn: Phân tử Công thức phân tử Số cặp electron hóa trị không liên kết (A) XaYa 8 (B) XaYa+2 14

(C) XbYa+1 10

Bảng 3.3. Thông tin về ba hợp chất A, B và C Biết tất cả các hợp chất đều thỏa mãn quy tắc bát tử. Xác định X, Y và viết công thức cấu tạo của (A), (B), (C).

Đáp án: - Chu kì 2 chỉ có các nguyên tố C, N, O, F có khả năng đạt bát tử khi hình thành liên kết hóa học. Trong đó:

+ C tạo được 4 liên kết và không còn cặp electron không liên kết.

+ N tạo được 3 liên kết và 1 cặp electron electron không liên kết.

+ O tạo được 2 liên kết và 2 cặp electron electron không liên kết.

+ F tạo được 1 liên kết và 3 cặp electron electron không liên kết.

=> Chỉ có N và F thỏa mãn các điều kiện tổng số cặp electron không liên kết.

(A) N = 2; F = 2 => công thức phân tử N2F2

(B) N = 2, F = 4 => công thức phân tử N2F2

(C) N = 1, F = 3 => công thức phân tử N2F2

Công thức Lewis của các chất là

Dạng 2: Liên kết cho nhận

Bài 1: Perchloric acid được sử dụng để điều chế các muối perchlorate, chủ yếu là ammonium perchlorate - một trong những nhiên liệu quan trọng trong sản xuất tên lửa. Sự phát triển của ngành công nghiệp tên lửa đã thúc đẩy mạnh việc sản xuất perchloric acid

Công thức Lewis Công thức cấu tạo Bài 2: Sulfuric acid (H2SO4) là hóa chất được sử dụng rất nhiều trong sản xuất phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp, sản xuất tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu... Trình bày sự tạo thành liên kết hóa học trong phân tử sulfuric acid. (Cho ZH = 1; ZO = 8; ZS = 16). Đáp án

1H: 1s1 => Khi tham gia hình thành liên kết hoá học mỗi nguyên tử H có xu hướng góp chung 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm.

8O: 1s22s22p4 => Khi tham gia hình thành liên kết hoá học mỗi nguyên tử O có xu hướng góp chung 2 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

16S: 1s22s22p63s23p4 => Khi tham gia hình thành liên kết hoá học mỗi nguyên tử S có xu hướng góp chung 2 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

⇨ Liên kết giữa O – H là liên kết cộng hoá trị có cực trong đó cặp electron dùng chung lệch về phía nguyên tử O vì có độ âm điện lớn hơn.

⇨ Liên kết giữa O-S: Có hai liên kết là liên kết CHT có cực được hình thành bởi sự góp chung electron giữa O và S, có 2 liên kết thuộc liên kết cho nhận, cặp electron dùng chung chỉ do S cung cấp.

Bài 3: Giải thích sự hình thành liên kết hóa học trong phân tử NH4Cl. Cho biết trong phân tử NH4Cl có chứa các loại liên kết hóa học nào?

Hình 3.26. Phân tử ammonium chloride Đáp án: Liên kết trong trong phân tử NH4Cl là liên kết ion và liên kết cộng hoá trị có cực. Trong đó liên kết giữa ion NH4 + và ion Cl là liên kết ion, còn liên kết giữa N và H là liên kết cộng hoá trị có c

Đáp án:

Liên k

Mg – Cl trong phân t

MgCl2 thuộc liên k

t ion do hi

u độ âm đi

n gi

a Mg và Cl là: 3,16 – 1,31 = 1,85 > 1,7.

Liên kết gi

a Al – Cl trong phân tử AlCl3 thuộc liên kết cộng hoá trị có cực do hiệu độ âm điện giữa Al và Cl là: 3,16 – 1,61 = 1,55 và 0,4 < 1,55 < 1,7.

+ Liên kết giữa H – Br trong phân tử HBr thuộc liên kết cộng hoá trị có cực do hiệu độ âm

điện giữa Br và H là: 2,96 – 2,20 = 0,76 và 0,4 < 0,76 < 1,7.

+ Liên kết H-H trong phân tử H2 thuộc loại liên kết CHT không phân cực do hiệu độ âm

điện giữa hai nguyên tử H-H bằng 0.

+ Liên kết giữa H – N trong phân tử NH3 thuộc liên kết cộng hoá trị có cực do hiệu độ âm

điện giữa N và H là: 3,04 – 2,20 = 0,84 và 0,4 < 0,84 < 1,7 Bài 2: Dựa vào giá trị độ âm điện của một số nguyên tố nhóm A được cho trong hình dưới đây, xác định loại liên kết trong phân tử các chất: CH4, CaCl2, HBr, NH3. Sắp xếp theo chiều tăng dần độ phân cực liên kết của các phân tử trên.

Bảng 3.5. Độ âm điện của một số nguyên tố Đáp án: Chiều tăng dần độ phân cực của các liên kết trong các phân tử là: CH4 < HBr < NH3 < CaCl2 Do hiệu độ âm điên giữa các nguyên tử C-H, H-Br, N-H và Ca-Cl có giá trị tương ứng lần lượt là: 0,35 < 0,76 < 0,84 < 2,16. Bài 3: Cho các phân tử sau: Br2, H2S, CH4, NH3, C2H4, C2H2.

a. Phân tử nào có liên kết cộng hóa trị không phân cực? Phân tử nào có liên kết cộng hóa trị phân cực?

b. Phân tử nào chỉ có liên kết đơn? Phân tử nào có liên kết đôi? Phân tử nào có liên kết ba? Đáp án:

a. Các phân tử có liên kết cộng hoá trị không phân cực là: Br2, CH4, C2H4 và C2H2. Các phân tử chứa liên kết cộng hoá trị có cực là: H2S và NH3

b. Phân tử chứa liên kết đơn là: Br2, H2S, CH4, NH3.

+ Phân tử chưa liên kết đôi là: C2H4

+ Phân tử chứa liên kết ba là: C2H2.

Bài 4:

a.

nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như tetrachloromethane (CCl4), hexane (C6H14) …? Hình 3.27. Benzen không tan trong nước

Đáp án:

a. Do liên kết N-N trong phân tử N2 là liên kết ba, còn liên kết Cl-Cl trong phân tử Cl2 là liên kết đơn, ở điều kiện thường N2 trơ về mặt hoá học do NL liên kết ba lớn. b. Các chất phân cực sẽ tan nhiều trong dung môi có cực như nước; các chất không phân cực tan trong dung môi không cực như benzene, carbon tetrachloride,.. Sodium chloride (NaCl) chứa các ion phân cực mạnh nên dễ tan trong nước và rất khó tan trong dầu hỏa.

c. Trong phân tử benzene, chứa liên kết C-C và C-H có độ phân cực kém. Phân tử tetrachloromethane và hexane cũng chứa các liên kết C-Cl, C-C và C-H có mức độ phân cực thấp bởi vậy benzene tan tốt trong tetrachloromethane và hexane. Bài 5: Dựa vào độ âm điện của các nguyên tố trong bảng 3.6. Hãy dự đoán loại liên kết trong các phân tử và ion sau: HClO, KHS, HCO3 . Nguyên tố K H C S Cl O Độ âm điện 0,8 2,1 2,55 2,58 3,2 3,44 Bảng 3.6. Độ âm điện của một số nguyên tố Đáp án:

Trong HClO hay H - O - Cl

+ Liên kết H - O có ∆χ = 3,44 - 2,1 = 1,34 < 1,7 => cộng hoá trị có cực.

+ Liên kết O - Cl có ∆χ = 3,44 - 3,2 = 0,24 < 0,4 => cộng hoá trị không cực.

Trong KHS: K-S-H

+ Liên kết K - S có ∆χ = 2,58 - 0,8 = 1,78 => Liên kết ion

+ Liên kết S – H có ∆χ = 2,58 - 2,1 = 0,48 => cộng hoá trị có cực.

Trong HCO3 có cấu tạo

H O O C O

+ Liên kết H - O có ∆χ = 1,34 < 1,7 => cộng hoá trị có cực. + Liên kết C - O có ∆χ = 3,44 - 2,55 = 0,89 => cộng hoá trị có cực.

Bài 6: Dựa vào hiệu độ âm điện, hãy sắp xếp theo chiều tăng dần độ phân cực của liên kết giữa 2 nguyên tử trong phân tử các chất sau: CaO, MgO, CH4, AlN, N2, NaBr, BCl3, AlCl3. Phân tử chất nào có chứa liên kết ion? Phân tử chất nào liên kết cộng hoá trị không cực, cộng hoá trị có cực? (Cho độ âm điện của một số nguyên tố: O = 3,5; Cl = 3,0; Br = 2,8; Na = 0,9; Mg = 1,2; Ca = 1,0; C = 2,5; H = 2,1; Al = 1,5; N = 3; B = 2,0). Đáp án: Th

Nguyên tố Be Al P S Cl F Độ âm điện 1,5 1,6 2,2 2,6 3,1 4,0 Bảng 3.7. Độ âm điện của một số nguyên tố

Hãy cho biết các hợp chất BeCl2, AlCl3, PCl5, SF6 có chứa loại liên kết nào? Đáp án: BeCl2 AlCl3 PCl5 SF6 Hiệu độ âm điện ΔX = 3,1 – 1,5 = 1,6 ΔX = 3,1 – 1,6 = 1,5 ΔX = 3,1 - 2,2 = 0,9 ΔX = 4 – 2,6 = 1,4 Loại liên k

liên kết cộng hoá trị có cực.

Liên kết cộng hoá trị có cực

Liên kết cộng hoá trị có cực.

LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS WAALS

Dạng 1: Liên kết hydrogen

Bài 1: So sánh nhiệt độ sôi của H2O và HF. Giải thích?

Đáp án: H2O có nhiệt độ sôi cao hơn HF. Độ âm điện của F lớn hơn của O nên giữa các phân tử HF có mối liên kết hydrogen bền vững hơn. Tuy nhiên, một phân tử HF chỉ liên kết hai liên kết hydrogen với hai phân tử HF khác còn một phân tử H2O liên kết được ba liên kết với ba phân tử H2O khác do đó nước sôi cao hơn. H F H F H F

Bài 2: Giải thích ngắn gọn các trường hợp sau:

a) Nhiệt độ sôi của NF3 nhỏ hơn NH3 b) Nhiệt độ nóng chảy của AlCl3 nhỏ hơn AlF3. Đáp án:

a) Nhiệt độ sôi của NH3 > NF3 do giữa các phân tử NH3 có liên kết hydrogen còn giữa các phân tử NF3 không có liên kết hydrogen.

b) Nhiệt độ nóng chảy của AlF3 > AlCl3 do hợp chất AlF3 là hợp chất ion, tồn tại ở dạng tinh thể rắn còn hợp chất AlCl3 là hợp chất cộng hóa trị, lực liên kết giữa các phân tử yếu. Bài 3: Vì sao nguyên tử H của của phân tử H2O không tạo được liên kết hydrogen với nguyên tử C của phân tử CH4? Đáp án: Nguyên tử H của H của của phân tử H2O không tạo được liên kết hydrogen với nguyên tử C của phân tử CH4. Vì nguyên tử C của phân tử CH4 không còn cặp electron riêng:

Bài 4: Một kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy các phân tử NH3 có thể liên kết với nhau thành những cụm phân tử (NH3)n với n = 3 – 6. (Theo ACD Omega 2020, 5, 49, 3172431729). Vì sao các phân tử NH3 có thể hình thành được cụm phân tử này?

Hình 3.28. Các cụm phân tử ammonia Đáp án: Nhờ có liên kết hydrogen giữa các nguyên tử H liên kết với N trong phân tử NH3, các NH3 hình thành đượ

- Mặc dù HBr có khối lượng phân tử lớn hơn so với HF, nhưng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ của HBr thấp hơn so với HF. Do trong phân tử HF có các liên kết hydrogen, còn HBr không có liên kết hydrogen. Để phá vỡ được các liên kết hydrogen liên phân tử trong HF cần phải cung cấp năng lượng để phá vỡ liên kết và động năng để phân tử chuyển động nhiều hơn so với phân tử HBr. Khi đó nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của HF đều lớn hơn HBr …H – F … H – F … H – F …

Bài 6:

a) Liên kết hydrogen được hình thành trên cơ sở nào?

b) Đưa ra dự đoán và giải thích sự lựa chọn cho các câu hỏi dưới đây.

- Chất nào dễ hóa lỏng nhất: F2, NH3, CO2, CH4.

- Chất nào dễ tan trong nước nhất: H2, CH4, NH3.

- Chất nào có nhiêt độ sôi cao nhất: CO2, SO2, HF. Đáp

án:

a, Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (Đã liên kết với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. b)

✔ Chất dễ hóa lỏng khi các phân tử khí dễ tạo liên kết hydrogen→ NH3 dễ hóa lỏng nhất.

✔ Chất dễ tan nhất trong nước là chất tạo liên kết Hydrogen với H2O bền chặt nhất→NH3 dễ tan trong nước.

✔ Chất có nhiệt độ sôi cao nhất: HF.

Bài 7: Giải thích tại sao:

a, Nước đá là thể rắn nhưng lại có thể nổi trên bề mặt nước lỏng?

Hình 3.29. Nước đá nổi trên bề mặt nước lỏng.

b, Nên tránh ướp lạnh các lon bia, nước giải khát, … trong ngăn đá của tủ lạnh? c, Trong quá trình chưng cất rượu, rượu bay hơi trước nước? Đáp án:

a, Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn nước nước ở trạng thái lỏng. Ở thể rắn nước đá có cấu trúc tinh thể phân tử với 4 phân tử nước ở 4 đỉnh của một tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng vì vậy khối lượng riêng của nước đá nhỏ:

b, Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn khi ở trạng thái lỏng. Vì vậy khi để lon nước giải khát vào ngăn đá của tủ lạnh làm tăng thể tích nước, từ đó làm méo và biến dạng các lon bia, chai nước giải khát. c, H2O có khối lượng phân tử thấp hơn so với C2H5OH nhưng các phân tử nước liên kết khá chặt chẽ với nhau bởi các liên kết hydrogen. Nhiệt độ sôi của nước cao hơn C2H5OH. Bài 8: Đọc đoạn thông tin sau, trả lời các câu hỏi. Nước (H2O) là một dung môi phân cực kì diệu của tự nhiên, có khả năng hòa tan hầu hết các chất tan. Công thức cấu tạo của nước được biểu diễn tại hình 3. Trái ngược với nước, chất béo lại là một loại dung môi không phân cực.

Hình 3.30. CTCT của nước

Vitamin là một trong những dưỡng chất quan trọng cần bổ sung cho cơ thể. Mỗi loại vitamin sẽ mang tới những hiệu quả riêng cho cơ thể. Ví dụ vitamin C (C6H8O6) giúp tăng cường lưu thông mạch máu, chống oxi hóa giúp trẻ hóa làn da, vitamin E giúp quá trình tuần hoàn máu được diễn ra thuận lợi, vitamin B2 điều trị tiêu chảy, nhiễm trùng, cường giáp, vitamin B6 giúp cải thiện hệ miễn dịch ... Công thức cấu tạo của các vitamin được cho trong bảng dưới đây:

c, Bạn Lan đã uống một loại vitamin để bồi bổ cho cơ thể. Trong đợt kiểm tra sức khỏe, mẫu nước tiểu của Lan có màu vàng. Hãy cho biết có thể Lan uống loại vitamin nào có thể đã được Lan sử dụng trong số các vitamin trên? Giải thích?

Đáp án:

a, Vitamin B2.

b, Vitamin tan được trong nước là những chất có khả năng tạo liên kết hydrogen với nước. Bao gồm: vitamin C, vitamin B2, vitamin B6.

c, Bạn Lan đã uống loại vitamin tan trong nước có thể là: vitamin C, vitamin B2, vitamin B6. Còn vitamin E tan trong chất béo nên không thải ra nước tiểu có màu.

Giải thích:

+ Do các vitamin C, B2, B6 trong cấu trúc phân tử chứa nhiều nhóm -OH dẫn đến có tính phân cực hơn, tan tốt trong dung môi phân cực là H2O. - Trên nguyên tử O vẫn còn cặp electron chưa tham gia liên kết có thể tạo được liên kết hidro với nước (dung môi hòa tan).

+ Vitamin E có ít nhóm -OH nên phân tử hầu như không có tính phân cực nên tan trong dung môi không phân cực là dầu ăn.

Bài 9:

a) Trong dung dịch ethanol và phenol có thể tồn tại những liên kết hydrogen khác nhau giữa các phân tử. Hãy biểu diễn các liên kết hydrogen và cho biết liên kết hydrogen trong phân tử nào bền vững hơn? b) So sánh nhiệt độ sôi (to s) của các cặp chất sau:

1. H2O và HCl. 3. C2H5OH và CH3OCH3. 2. SO2 và O2 . 4. CH3COOH và HCOOCH3 c) Giải thích tại sao khi mạch carbon tăng, độ hòa tan trong nước của alcohol và của acid lại giảm. Đáp án: a) Các dạng liên kết hydrogen giữa các phân tử trong dung dịch ethanol và phenol. ...H - O ... H - O ... H - O ... C2H5 C2H5 C2H5

Phenol - phenol: ...H - O ... H - O .. H - O ... C6H5 C6H5 C6H5 Rượu - phenol: ...H - O ... H - O và ... H - O ... H - O C6H5 C2H5 C2H5 C6H5

Dạng: H - O ... H - O C2H5 C6H5 bền vững nhất vì nguyên tử H trong nhóm (-OH) của phenol có tính chất acid lớn hơn rượu C2H5OH, còn nguyên tử O trong (-OH) của rượu lại có tính base lớn hơn phenol. b) H2O và HCl có CTPT: H O và H - Cl H

Cl, nguyên tử H của - H bị phân cực nhiều hơn liên kết H - O - nên liên kết Cl > ꭓ O Do ꭓ O bền chặt hơn. 2 O linh động hơn => liên kết hydrogen liên phân tử H 2H O sôi ở nhiệt độ cao hơn 2 => H

2. SO2 và O2 có CTPT: O = S O (M = 64) và O = O (M = 32). Do MCO2 > MO2 lực Vanderwaals giữa các phân tử SO2 mạnh hơn giữa các phân tử O2 vì SO2 có tính phân cực hơn to s của SO2 > to s của O2.

3. C2H2OH có thể tạo được liên kết hydrogen liên phân tử với chính nó, còn CH3OCH3 thì không tos (C2H2OH) > tos (CH3OCH3)

4. Tương tự câu 3 tos (CH3COOH) > tos (HCOOCH)

c) Khi mạch carbon tăng trong rượu và trong acid thì tính kị nước của gốc hydrocarbon tăng giảm sự hòa tan trong nước.

Bài 10:

a) Liên kết hydrogen là gì?

Hình 3.31. Liên kết hydrogen trong phân tử nước

b) Cho dãy các chất sau: C2H6, C2H5Cl, C2H5NH2, CH3COOC2H5, CH3COOH, CH3CHO. Hợp chất nào tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử. Giải thích.

c) Dựa vào ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của các chất, hãy cho biết:

* C2H5 - OH, CH3COOH, CH3-CHO Chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất?

* (C2H5)2O, C2H2-OH, CH3CO-C2H5 Chất nào dễ tan trong nước nhất?

Đáp án:

a) Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (Đã liên kết với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng.

b) Trong các hợp chất đã cho, chỉ có C2H5-NH2 và CH3-COOH tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử. Còn các phân tử C2H6, C2H5Cl, CH3COO-C2H5, CH3CHO mặc dù chứa các nguyên tố độ âm điện lớn (Cl, O) nhưng không tạo được liên kết hydrogen vì nguyên tử H không nối trực tiếp với Cl, O mà liên kết với C:

c) Chỉ có C2H5-OH và CH3-COOH tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử, nhưng M = 60 của CH3-COOH, lớn hơn M = 46 của C2H5-OH nên CH3-COOH có nhiệt độ sôi cao nhất (ngoài ra liên kết hydrogen giữa các phân tử CH3-COOH bền hơn) * Chỉ có C2H5-OH tan nhiều trong nước vì có thể liên kết hydrogen với nước

Bài 11: Giá trị nhiệt độ sôi và phân tử khối của một số hợp chất được cho trong bảng 3.10: C2H5-Cl C2H5-OH CH3COOH CH3-COOC2H5 Nhiệt độ sôi 12,5oC 78,3oC 118oC 77,1oC Phân tử khối 64,5 46 60 88 Bảng 3.10. Giá trị nhiệt độ sôi và phân tử khối của một số hợp chất Giải thích tại sao a, Phân tử khối của C2H5-OH; CH3COOH nhỏ hơn phân tử khối của C2H5Cl; CH3COOC2H5 nhưng nhiệt độ sôi lại cao hơn. b, Nhiệt độ sôi của acid acetic CH3COOH cao hơn của ethanol C2H5-OH? Đáp án:

a, Do C2H5-OH và CH3COOH có thể tạo thành liên kết hydrogen giữa các phân tử còn C2H5-Cl và CH3-COO-C2H5 (không có H linh động) không tạo được liên kết hydrogen nên CH3-COOH và C2H5OH có nhiệt độ sôi cao hơn C2H5-Cl và CH3-COO-C2H5. b, Sự tạo liên kết hydrogen giữa các phân tử CH3-COOH bền hơn giữa các phân tử C2H5 OH nên nhiệt độ sôi của CH3-COOH cao hơn của C2H5-OH. O - H ••• O - H ••• O - H C2H5 C2H5 C2H5 Bài 12: Hai phân tử nước có thể liên kết được với nhau. Dựa vào sự phân bố điện tích trong phân tử nước cho biết liên kết giữa hai phân tử nước có thể được hình thành qua cặp nguyên tử nào?

Hình 3.32. Cấu trúc phân tử nước

(1) O với O. (2) H với H.

(3) O với H.

Giải thích sự lựa chọn của em.

Đáp án:

● Dựa vào sự phân bố điện tích trong phân tử nước, liên kết giữa hai phân tử nước được hình thành qua cặp nguyên tử O với H.

● Do nguyên tử H mang điện tích dương nên liên kết với nguyên tử mang điện tích âm là

O. Ngoài ra O còn 2 cặp electron riêng và độ âm điện lớn hơn H. Vì vậy phân tử H2O được tạo bởi các liên kết hydrogen của cặp nguyên tử O – H, liên kết này có bản chất tĩnh điện, tương tác hút điện giữa và , giúp liên kết hai phân tử H2O với nhau.

D

ạ

ng 2: T

ươ

ng tác Van Der Waals

Bài 1: Tương tác Van der Waals là gì? So sánh tương tác Van der Waals trong mỗi hợp chất sau.

a. H2 và HCl. b. HBr và HF. c. Br2 và ICl. Đáp án: Tương tác van der Waals là tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện của các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng. a. H2 và HCl

Liên kết H – Cl phân cực, trong khí H2 (H – H) không phân cực. HCl có khối lượng phân tử lớn hơn H2. Vậy lực Van der Waals trong HCl có cường độ lớn hơn trong H2. b. HBr và HF

HF bị phân cực nhiều hơn HBr, tuy nhiên khối lượng phân tử của HF nhỏ hon so với HCl nên ta chưa thể kết luận được. c. Liên kết trong phân tử Br – Br không phân cực liên kết trong phân tử ICl bị phân cực về phía nguyên tử Cl. Vậy cường độ tương tác Van der Waals trong phân tử ICl mạnh hơn trong phân tử Br2.

Bài 2: Giải thích vì sao con tắc kè có thể di chuyển trên mặt kính trơn nhẵn, thẳng đứng.

Hình 3.33. Bàn chân con tắc kè bám trên bề mặt kính. Đáp án:

- Bàn chân của tắc kè có rất nhiều sợi lông cực nhỏ, được gọi là sợi stetae có kích thước cỡ micromet. Ở đầu mỗi sợi lông lại phân nhánh thành rất nhiều sợi lông nhỏ dơn được gọi là spatulae với kích cỡ nanomet.

- Các sợi spatulae cho phép tắc kè bám được trên trường hay mặt phẳng nhờ tương tác tĩnh điện “hai điện tích trái dấu hút nhau”. Mỗi phân tử trong cơ thể sống hoặc một vật nào đó thường cân bằng về điện tích. Nhưng một mặt có xu hướng mang điện tích dương và mặt còn lại mang điện tích âm. Khi tắc kè leo tường, các sợi spatulae siêu nhỏ có thể quay mặt mang điện tích âm của chúng về phía mặt mang điện tích dương của phân tử trên bề mặt tường (và ngược lại), tạo ra lực hút giữa các phân tử được gọi là lực liên kết Van der Waals.

Bài 3: Nêu các hiện tượng trong đời sống có xuất hiện của liên kết hydrogen, tương tác van der Waals trong thực tiễn? Đáp án: Lực tương tác van der Waals: sự bám hút của hạt bụi trên bề măt; tắc kè, thạch sùng có thể bám chắc trên các bề mặt trơn nhẵn; khả năng kết dính của băng dính; sự hấp phụ chất độc và phân tử màu trong nước bởi than hoạt tính… Bài 4: Ở điều kiện thường các khí hiếm tồn tại ở dạng khí đơn nguyên tử. Hãy giải thích sự biến đổi nhiệt độ sôi của các khí hiếm từ He tới Rn theo số liệu cho dưới bảng sau: Khí hiếm He Ne Ar Kr Xe Rn Số hiệu nguyên t

Bảng . Năng lượng liên kết của một số loại liên kết Liên kết H F H Cl H Br H I Năng lượng liên kết kJ mol-1 565 431 364 297

Từ giá trị năng lượng liên kết, so sánh độ bền liên kết trong các phân tử HF, HCl, HBr và HI. Hướng dẫn giải: +) Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một loại liên kết xác định trong phân tử ở thể khí, tại 25 oC và 1 bar. Năng lượng liên kết càng lớn, liên kết càng bền.

+) Dựa vào giá trị độ âm điện bài cho có thể thấy đi từ HF tới HI năng

ng liên kết bội (kJ/mol) N – N 163 N≡N 945 N – O 222 N=O 607 O – O 142 O=O 498 Từ giá trị năng lượng liên kết, so sánh độ bền của các liên kết N – N, N – O và O – O và các phân tử N2, NO và O2 Hướng dẫn giải: +) Năng lượng liên kết N – O lớn nhất nên độ bền liên kết đơn N – O là lớn nhất, ngược lại giá trị năng lượng liên kết O – O bé nhất vì thế liên kết đơn O – O kém bền nhất. +) Dựa vào giá trị năng lượng liên kết bội trong các phân tử => Độ bên phân tử giảm dần theo thứ tự: N2 > NO > O2. Bài 3: Khi khảo sát chiều dài liên kết của các nguyên tố nhóm halogen người ta thu được dữ liệu sau:

Halogen X2 F2 Cl2 Br2 I2 Chiều dài liên kết (Å) 1,42 1,99 2,28 2,67 Bảng 3.12. Chiều dài liên kết của các đơn chất halogen

a. Giải thích sự tạo thành liên kết trong phân tử Halogen.

b. Giải thích sự biến thiên độ dài liên kết trong phân tử các nguyên tố nhóm Halogen.

c. Dự đoán nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các nguyên tố nhóm halogen thay đổi như thế nào? Tại sao?

Đáp án:

a. Các nguyên tử halogen có cấu hình electron ns2np5 (lớp electron ngoài cùng có 7 electron) và cấu hình electron trên các orbital là: ns2 np5 Cấu hình này cho thấy ở orbital p có chứa một electron độc thên nên hai orbital p của nguyên tử halogen xen phủ trục tạo liên kết cộng hóa trị b. Kích thước các nguyên tử halogen tăng dần từ F→I nên độ dài liên kết tăng dần từ F – F đến I – I.

c. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các nguyên tố nhóm halogen tăng dần từ F2 đền I2 vì lực liên kết giữa các phân tử halogen là lực hút VanderWaals lực này tăng theo khối lượng và kích thước phân tử các halogen. Bài 4: Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính của sáu ion có cùng số electron như sau: 1,71Å; 1,16 Å; 1,19 Å; 0,68 Å; 1,26 Å; 0,85 Å. Số điện tích hạt nhân của 6 ion thỏa mãn 2 < Z <18. Hãy xác định sáu ion trên và gán giá trị bán kính cho từng ion, giải thích cho sự lựa chọn.

Đáp án:

● Vì 2 < Z < 18 nên các ion này là của các nguyên tố thuộc chu kì 2 và 3. Mặt khác các ion có cùng tổng số electron => các ion bao gồm: N3-, O2-, F , Na+, Mg2+, Al3+ .

● Vì các ion này có cùng số electron nhưng điện tích hạt nhân tăng nên bán kính giảm (số lớp electron là như nhau, lực hút giữa các electron và hạt nhân tăng lên). Ta có thể lập bảng theo thứ tự tăng dần như sau: Ion Al3+ Mg2+ Na+ F O2 N3 Bán kính 0,68 0,85 1,16 1,19 1,26 1,71 Bài 5: Nhận xét mối tương quan giữa độ dài liên kết và năng lượng liên kết dựa theo kết quả bảng 3.13.

Bảng 3.13. Độ dài và năng lượng liên kết của một số liên kết Đáp án: Từ bảng cho thấy độ dài liên kết càng lớn năng lượng liên kết càng nhỏ hay nói cách khác liên kết càng dài càng kém bền. Bài 6: Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được liệt kê trong bảng sau:

Bảng 3.14. Năng lượng liên kết hoá học của các hydrogen halide Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết trong

Trong phân tử nitrogen, hai nguyên tử nitrogen liên kết với nhau bằng liên kết ba bền vững; trong phân tử hydrogen, hai nguyên tử hydrogen liên kết với nhau bằng liên kết đơn vì vậy năng lượng liên kết trong phân tử N2 lớn hơn trong phân tử H2 Bài 8: Năng lượng liên kết và độ dài liên kết của các liên kết C – C, C = C, C ≡ C trong các phân tử C2H6, C2H4 và C2H2 được cho trong bảng dưới đây:

Bảng 3.15. Năng lượng và độ dài liên kết của một số liên kết

a. Nêu mối liên hệ giữa chiều dài liên kết và năng lượng liên kết của các nguyên tử carbon trong các hydrocarbon đã cho.

b. Giải thích vì sao giá trị năng lượng liên kết tăng theo thứ tự C – C, C = C, C ≡ C. Đáp án:

a. Độ dài liên kết càng ngắn năng lượng liên kết càng lớn, liên kết càng bền. b. Liên kết ba tạo thành từ 1 liên kết σ và 2 liên kết π; 1 liên kết đôi tạo thành từ 1 liên kết liên kết σ và 1 liên kết π; 1 liên kết đơn tạo thành từ 1 liên kết σ do đó NLLK ba > NL liên kết đôi > NLLK đơn. Bài 9: Cation X+ do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố hóa học tạo nên. Tổng số proton trong X+ là 11.

1. Xác định công thức và gọi tên cation X+ .

2. Viết công thức electron của ion X+. Cho biết cấu trúc hình học của ion này? Đáp án:

1. Số proton trung bình của một hạt nhân nguyên tử trong X+ là = 2,2. Vậy một nguyên tố trong X+ có điện tích hạt nhân nhỏ hơn 2,2, nguyên tố đó là H (Z = 1). Ta loại trường hợp He (Z = 2) vì He là khí hiếm không tạo được hợp chất. Vậy công thức ion X+ có dạng: [A5-n