Giải SGK Hóa học 10 Bài 11 (Cánh diều): Liên kết cộng hóa trị

3.8 K

Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 11: Liên kết cộng hóa trị sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 11 từ đó học tốt môn Hóa 10.

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 11: Liên kết cộng hóa trị

Giải hóa học 10 trang 57 Cánh diều

Mở đầu trang 57 Hóa học 10: Công thức của CH2O có thể biểu diễn ở dạng công thức (1) hoặc ở dạng công thức (2). Hãy viết công thức của N2 theo cách (2) và cho biết công thức này có thể hiện được quy tắc octet hay không?

 (ảnh 1)

Phương pháp giải:

- Viết công thức của N2 theo cách (2): 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 1 nối ba

⟹ Số cặp electron dùng chung

⟹ Công thức của N2 theo cách (2).

- Từ số cặp electron dùng chung ⟹ Kết luận công thức có thể hiện được quy tắc octet không.

Lời giải:

- 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 1 nối ba.

⟹ Có  3 cặp electron dùng chung

⟹ Công thức của N2 theo cách (2):

 (ảnh 2) 

- Mỗi nguyên tử N cùng góp chung 3e để đạt cấu hình electron khí hiếm bền vững.

 ⟹ Công thức (2) thể hiện được quy tắc octet.

I. Liên kết cộng hóa trị

Câu hỏi 1 trang 57 Hóa học 10Mỗi nguyên tử trong phân tử HF (Hình 11.1) có bao nhiêu electron chung, bao nhiêu electron hóa trị riêng (electron thuộc về một nguyên tử).

 (ảnh 3)

Phương pháp giải:

- Electron dùng chung là số electron các nguyên tử góp chung để đạt cấu hình electron bền vững.

- Electron hóa trị riêng (electron thuộc về một nguyên tử) là hóa trị cao nhất của nguyên tử.

Lời giải:

- Nguyên tố H và F sẽ góp chung 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững.

⟹ Số electron chung là: 2

- H có hóa trị cao nhất là I ⟹ Electron hóa trị riêng của H là 1.

- F có hóa trị cao nhất là IIV ⟹ Electron hóa trị riêng của F là 7.

Giải hóa học 10 trang 58 Cánh diều

Câu hỏi 2 trang 58 Hóa học 10Trong phân tử HCl, lớp electron ngoài cùng của Cl và H lần lượt có bao nhiêu electron?

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng của Cl và H ⟹ Tính số electron.

Lời giải:

- Cấu hình electron của H: 1s1 ⟹ Có 1 electron ở lớp ngoài cùng.

- Cấu hình electron của Cl: [Ne]3s23p5 ⟹ Có 7 electron ở lớp ngoài cùng.

Câu hỏi 3 trang 58 Hóa học 10Nguyên tử fluorine (F) có cấu hình electron là [He]2s22p5. Khi các nguyên tử F liên kết với nhau, để thỏa mãn quy tắc octet, một bạn học sinh đề xuất như sau: Một nguyên tử F nhường 7 electron, tạo ion F7+ có cấu hình là [He]; 7 nguyên tử F khác, mỗi nguyên tử nhận 1 electron tạo 7 ion F- có cấu hình [Ne]. Sau đó 8 ion này hút nhau tạo thành chất có công thức (F7+)(F-)7. Vì sao đề xuất này không hợp lí trong thực tế? Hãy mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử F2.

Phương pháp giải:

- Giải thích đề xuất của bạn học sinh không hợp lí trong thực tế: dựa vào độ âm điện, khả năng nhường và nhận electron để đạt cấu hình khí hiếm bền vững và liên kết hình thành giữa 2 nguyên tử F.

- Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử F2 từ 2 nguyên tử F: dựa vào quy tắt octet để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất.

Lời giải:

- Cấu hình electron của F (Z = 9): 1s22s22p5

- Đề xuất của bạn học sinh không hợp lí trong thực tế vì:

+ Fluorine là nguyên tử có độ âm điện lớn nên khả năng nhận 1 electron dễ hơn nhường 7 electron.

+ Hai nlguyên tử F có độ âm điện bằng nhau nên không hình thành được liên kết ion như công thức (F7+)(F-)7 mà chỉ tạo được liên kết cộng hóa trị không cực.

- Sự hình thành liên kết trong phân tử F2:

Để đạt cấu hình của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử F đều cần thêm 1 electron. Vì vậy mỗi nguyên tử N cùng góp 1 electron để tạo nên 1 cặp electron chung cho 2 nguyên tử N.

 (ảnh 4) 

⟹ Hai nguyên tử F liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không cực tạo phân tử F2:

F - F 

Luyện tập 1 trang 58 Hóa học 10Hãy biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho phân tử NH3. Từ đó, viết công thức Lewis của phân tử này.

Phương pháp giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron của N (Z = 7) và H (Z = 1)

Bước 2: Biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho NH3

Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng, biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho phân tử NH3 theo quy tắc octet.

Bước 3: Công thức Lewis của NH3

- Công thức Lewis là công thức biểu diễn cấu tạo phân tử qua các liên kết (cặp e dùng chung) và các electron riêng.

- Giữa 2 nguyên tử có:

   + 1 cặp e dùng chung: biểu diễn liên kết bằng 1 nối đơn –

   + 2 cặp e dùng chung: biểu diễn bằng 1 nối đôi = hay liên kết đôi

   + 3 cặp e dùng chung: biểu diễn bằng 1 nối hay liên kết ba

Lời giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron của N (Z = 7) và H (Z = 1)

N (Z = 7): 1s22s22p3

H (Z = 1): 1s1

Bước 2: Biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho NH3

H có 1e ở lớp electron ngoài cùng, N có 5e ở lớp electron ngoài cùng.

⟹ Mỗi nguyên tử góp chung 1e để đạt cấu hình khí hiếm bền vững.

 (ảnh 5) 

Bước 3: Công thức Lewis của NH3

 (ảnh 6) 

Câu hỏi 4 trang 58 Hóa học 10Viết công thức Lewis của CO2. Giữa nguyên tử carbon và mỗi nguyên tử oxygen có bao nhiêu cặp electron chung?

Phương pháp giải:

- Xác định số cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử trong CO2.

- Viết công thức Lewis của CO2:

Giữa 2 nguyên tử có:

   + 1 cặp e dùng chung: biểu diễn liên kết bằng 1 nối đơn –

   + 2 cặp e dùng chung: biểu diễn bằng 1 nối đôi = hay liên kết đôi

   + 3 cặp e dùng chung: biểu diễn bằng 1 nối hay liên kết ba

Lời giải:

- Từ công thức electron của CO2:

 (ảnh 7) 

 ⟹ Mỗi nguyên tử O có 2 cặp electron dùng chung với nguyên tử C.

- Viết công thức Lewis của CO2: O = C = O

Giải hóa học 10 trang 59 Cánh diều

Câu hỏi 5 trang 59 Hóa học 10Mô tả sự hình thành phân tử N2 từ hai nguyên tử N. Phân tử N2 có bao nhiêu cặp electron dùng chung? Viết công thức Lewis của N2.

Phương pháp giải:

- Mô tả sự hình thành phân tử N2 từ hai nguyên tử N: dựa vào quy tắt octet để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất.

- Dựa vào cấu tạo electron, xác định số cặp electron dùng chung giữa các nguyên tử.

⟹ Công thức Lewis của N2.

Lời giải:

- Cấu hình electron của N (Z = 7): 1s22s22p3

- Để đạt cấu hình của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử N đều cần thêm 3 electron. Vì vậy mỗi nguyên tử N cùng góp 3 electron để tạo nên 3 cặp electron chung cho 2 nguyên tử N.

 (ảnh 8) 

⟹ Số cặp electron dùng chung là 3.

⟹ Công thức Lewis của N2:

 (ảnh 9) 

Câu hỏi 6 trang 59 Hóa học 10Những nguyên tử nào trong cation ammonium thỏa mãn quy tắc octet?

Phương pháp giải:

Những nguyên tử nào góp chung electron để đạt cấu hình khí hiếm bền vững thì thỏa mãn quy tắc octet.

Lời giải:

- Ta thấy các nguyên tử H và N trong phân tử NH3 đều góp chung 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm bền vững và tạo các liên kết đơn giữa mỗi nguyên tử.

 (ảnh 10) 

- Trên nguyên tử N còn 1 cặp electron riêng, khi hình thành NH4+ cặp electron này trở thành cặp electron dùng chung cho cả N và H.

⟹ Cả N và các nguyên tử H đều thỏa mãn quy tắc octet.

Câu hỏi 7 trang 59 Hóa học 10Liên kết giữa nguyên tử N trong NH3 với H+ có phải là liên kết ion hay không? Vì sao?

Phương pháp giải:

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

Lời giải:

Liên kết giữa nguyên tử N trong NH3 với H+ không phải là liên kết ion vì: không được hình thành bởi các ion trái dấu (N trong NH3 không mang điện, H+ mang điện tích dương)

Luyện tập 2 trang 59 Hóa học 10Trình bày sự hình thành ion hydronium (H3O+) từ H2O và H+

Lời giải:

 (ảnh 11)

 - Trên nguyên tử O còn 2 cặp electron riêng, khi hình thành H3O+, 1 cặp electron trở thành cặp electron chung cho cả O và H. Như vậy, liên kết đơn giữa nguyên tử O trong H2O và H+ được tạo thành bởi 1 cặp electron góp chung của nguyên tử O.

- Liên kết cho nhận tạo bởi cặp electron của O và ion H+ được kí hiệu là mũi tên (→) xuất phát từ O.

Giải hóa học 10 trang 60 Cánh diều

II. Phân loại liên kết theo độ âm điện

Luyện tập 3 trang 60 Hóa học 10Dựa theo độ âm điện, hãy cho biết loại liên kết trong các phân tử: H2S, CH4, K2O, F2O, NaBr.

Phương pháp giải:

- Từ độ âm điện, tính Δχχ(B)χ(A), trong đó χ(B)χ(A)

- Phân loại liên kết theo độ âm điện:

0Δχ<0,4 Liên kết cộng hóa trị không cực.

0,4Δχ<1,7 Liên kết cộng hóa trị có cực.

Δχ1,7 Liên kết ion.

Lời giải:

- H2S: Δχχ(S)χ(H)= 2,58 - 2,20 = 0,38

 Liên kết cộng hóa trị không cực.

- CH4Δχχ(C)χ(H)= 2,55 - 2,20 = 0,35

 Liên kết cộng hóa trị không cực.

- K2O: Δχχ(O)χ(K)= 3,44 - 0,82 = 2,62

 Liên kết ion.

- F2O: Δχχ(F)χ(O)= 3,98 - 3,44 = 0,54

 Liên kết cộng hóa trị có cực.

- NaBr: Δχχ(Br)χ(Na)= 2,96 - 0,93 = 2,03

  Liên kết ion.

Giải hóa học 10 trang 61 Cánh diều

III. Liên kết sigma và liên kết pi

Luyện tập 4 trang 61 Hóa học 10Viết ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử H và F. Từ đó chỉ ra những AO nào có thể xen phủ tạo liên kết đơn trong các phân tử H2, F2 và HF.

Phương pháp giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron và ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử H, F.

Bước 2: Chỉ ra các AO có thể xen phủ tạo liên kết đơn trong các phân tử H2, F2, HF.

Liên kết đơn hay liên kết được tạo nên từ xen phủ trục của 2 AO, có 3 khả năng xen phủ trục: xen phủ giữa AO s với AO s; giữa AO s với AO p; giữa AO p với AO p.

Lời giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron và ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử H, F

 (ảnh 12)

Bước 2: Chỉ ra các AO có thể xen phủ tạo liên kết đơn trong các phân tử H2, F2, HF.

- Trong phân tử H2: 2 AO s xen phủ trục tạo liên kết đơn.

- Trong phân tử F2: 2 AO p xen phủ trục tạo liên kết đơn.

- Trong phân tử HF: 1 AO s của H và 1 AO p của F xen phủ trục tạo liên kết đơn

Luyện tập 5 trang 61 Hóa học 10Viết ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử N. Từ đó chỉ ra những AO nào có thể xen phủ tạo liên kết ba trong các phân tử N2.

Phương pháp giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron và ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử H, F.

Bước 2: Chỉ ra các AO có thể xen phủ tạo liên kết ba trong phân tử N2.

Liên kết ba gồm 1 liên kết  và 2 liên kết , liên kết hình thành do sự xen phủ bên giữa 2 AO p song song; liên kết  hình thành do sự xen phủ trục.

Lời giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron và ô orbital của lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử H, F

N (Z = 7): 1s22s22p3

 (ảnh 13) 

Bước 2: Chỉ ra các AO có thể xen phủ tạo liên kết ba trong phân tử N2.

Trong phân tử N2, liên kết ba được hình thành do:

- 2 AO p xen phủ trục tạo 1 liên kết .

- 4 AO p xen phủ bên tạo 2 liên kết .

Giải hóa học 10 trang 62 Cánh diều

IV. Năng lượng của liên kết cộng hóa trị

Vận dụng 1 trang 62 Hóa học 10: Xây dựng mô hình phân tử

 (ảnh 14)

Sử dụng đất sét nặn (hoặc hộp xây dựng mô hình) để tạo hình nguyên tử và các đoạn ống hút để biểu diễn liên kết hóa học. Xây dựng mô hình các phân tử: CH2 = CH2, CHCl = CHCl. Biết rằng các nguyên tử đều nằm trên cùng một mặt phẳng.

Phương pháp giải:

- Đối với phân tử CH2 = CH2: liên kết giữa nguyên tử C và H là liên kết đơn, liên kết giữa 2 nguyên tử C là liên kết đôi.

- Đối với phân tử CHCl = CHCl: liên kết giữa nguyên tử C và Cl là liên kết đôi; liên kết giữa 2 nguyên tử C, giữa C và H đều là liên kết đơn.

Lời giải:

Học sinh sử dụng đất sét nặn (hoặc hộp xây dựng mô hình) để tạo hình nguyên tử và các đoạn ống hút để biểu diễn liên kết hóa học, xây dựng mô hình các phân tử: CH2 = CH2, CHCl = CHCl.

 (ảnh 15)

Luyện tập 6 trang 62 Hóa học 10Năng lượng liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba của cùng một cặp nguyên tử tăng dần hay giảm dần? Vì sao?

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết năng lượng của liên kết cộng hóa trị:

Liên kết càng bền thì năng lượng liên kết càng lớn.

Lời giải:

Ta có độ bền các liên kết của cùng một cặp nguyên tử lần lượt là: liên kết đơn < liên kết đôi < liên kết ba.

⟹ Năng lượng liên kết liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba của cùng một cặp nguyên tử tăng dần.

Giải hóa học 10 trang 63 Cánh diều

Bài tập (trang 63)

Bài 1 trang 63 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây đúng?

(a) Nếu cặp electron chung bị lệch về phía một nguyên tử thì đó là liên kết cộng hóa trị không cực.

(b) Nếu cặp electron chung bị lệch về phía một nguyên tử thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực.

(c) Cặp electron chung luôn được tạo nên từ 2 electron của cùng một nguyên tử.

(d) Cặp electron chung được tạo nên từ 2 electron hóa trị.

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết liên kết cộng hóa trị.

Lời giải:

(a) Sai, nếu cặp electron chung bị lệch về phía một nguyên tử thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực.

(b) Đúng.

(c) Sai, cặp electron chung được tạo nên từ 2 electron của 2 nguyên tử.

(d) Đúng, cặp electron chung được tạo nên từ 2 electron hóa trị (electron ngoài cùng là những electron ở các orbital ngoài cùng và có thể tham gia vào các liên kết của nguyên tử).

Bài 2 trang 63 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây đúng?

(a) Liên kết đôi được tạo nên từ 2 liên kết σ.

(b) Liên kết ba được tạo nên từ 2 liên kết σvà 1 liên kết π.

(c) Liên kết đôi được tạo nên từ 1 liên kết σvà 1 liên kết π.

(d) Liên kết đôi được tạo nên từ 1 liên kết σvà 2 liên kết π.

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết liên kết sigma và liên kết pi.

Lời giải:

(a) Sai, liên kết đôi được tạo nên từ 1 liên kết σ và 1 liên kết π.

(b) Sai, liên kết ba được tạo nên từ 1 liên kết σvà 2 liên kết π.

(c) Đúng.

(d) Sai.

Bài 3 trang 63 Hóa học 10Viết công thức Lewis cho các phân tử H2O và CH4. Mỗi phân tử này có bao nhiêu cặp electron hóa trị riêng?

Phương pháp giải:

- Viết CT electron của phân tử H2O và CH4.

- Từ CT electron viết CT Lewis, xác định số cặp electron hóa trị riêng.

Lời giải:

- Phân tử H2O:

 (ảnh 16) 

⟹ Phân tử H2O có 2 cặp electron hóa trị riêng.

- Phân tử CH4:

 (ảnh 17) 

⟹ Phân tử CH4 không có cặp electron hóa trị riêng.

Bài 4 trang 63 Hóa học 10Sử dụng bảng giá trị năng lượng liên kết ở Phụ lục 2.

a) Hãy tính tổng năng lượng liên kết trong mỗi phân tử H2S và H2O.

b) Nhiệt độ để bắt đầu phá vỡ liên kết (nhiệt độ phân hủy) trong hai chất trên ứng với một trong hai nhiệt độ sau: 400oC hoặc 1000oC. Em hãy dự đoán nhiệt độ phân hủy của chất nào cao hơn. Vì sao?

Phương pháp giải:

a)

- Xem năng lượng liên kết của một số loại liên kết (kJ mol-1), xác định năng lượng liên kết của S  H, O – H.

- Tính tổng năng lượng liên kết trong mỗi phân tử H2S và H2O.

b) Năng lượng liên kết càng lớn, liên kết đó càng bền.

⟹ Nhiệt độ phân hủy càng lớn.

⟹ Dự đoán nhiệt độ phân hủy của chất nào cao hơn.

Lời giải:

a)

- Phân tử H2S:

   + Năng lượng liên kết của S  H là: 368 kJ mol-1.

   + Vì có 2 liên kết S  H

⟹ Tổng năng lượng liên kết trong phân tử H2S là: 368.2 = 736 (kJ mol-1)

- Phân tử H2O:

   + Năng lượng liên kết của O  H là: 464 kJ mol-1.

   + Vì có 2 liên kết O  H

⟹ Tổng năng lượng liên kết trong phân tử H2O là: 464.2 = 928 (kJ mol-1)

b)

- Ta thấy năng lượng liên kết của H2S là 38 kJ mol-1 ; của H2O là 928 kJ mol-1.

⟹ Năng lượng liên kết của H2S < H2O.

⟹ Liên kết của H2O bền hơn H2S.

⟹ Nhiệt độ phân hủy của H2O > H2S.

Bài 5 trang 63 Hóa học 10Khi phản ứng với H2, các phân tử như F2, N2 cần phải cắt đứt liên kết giữa các nguyên tử. Dựa vào năng lượng liên kết, em hãy dự đoán phản ứng của F2 hay của N2 với H2 sẽ thuận lợi hơn (dễ xảy ra hơn)?

Phương pháp giải:

- Xem giá trị năng lượng liên kết của F – F trong phân tử F2 và năng lượng liên kết của N N trong phân tử N2.

- So sánh 2 giá trị năng lượng này, nếu giá trị liên kết thấp hơn thì liên kết dễ bị phá vỡ.

⟹ Phản ứng với H2 sẽ thuận lợi hơn (dễ xảy ra hơn).

Lời giải:

- Giá trị năng lượng liên kết của:

   + F – F trong phân tử F2: 159 kJ mol-1

   + N N trong phân tử N2: 418 kJ mol-1

⟹ Năng lượng liên kết của F – F < N N.

⟹ Liên kết của N2 bền hơn F2.

- Vậy phản ứng giữa F2 với H2 thuận lợi hơn (dễ xảy ra hơn) so với phản ứng giữa N2 với H2.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 11: Liên kết cộng hóa trị - Cánh diều

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 10: Liên kết ion

Bài 12: Liên kết Hydrogen và tương tác Van Der Waals

Bài 13: Phản ứng oxi hóa - khử

Bài 14 : Phản ứng hóa học và enthalpy

Đánh giá

0

0 đánh giá