Tailieumoi.vn xin giới thiệu bài viết Công thức Lewis của CO₂ (carbon dioxide) theo chương trình mới, và một số bài tập kèm theo giúp bạn nắm vững kiến thức, học tốt môn Hóa hơn.

Công thức Lewis của CO₂ theo chương trình mới, đầy đủ nhất

1. Công thức Lewis của CO₂

a) Cách 1: Viết công thức Lewis dựa vào công thức electron

Từ công thức electron, thay 1 cặp electron dùng chung bằng 1 gạch nối giữa hai nguyên tử ta được công thức Lewis

Từ công thức electron của CO₂ ta thấy mỗi nguyên tử O liên kết với nguyên tử C bằng 2 cặp electron, ta thay 2 cặp electron này bằng hai gạch nối “=”. Ta được công thức Lewis của CO₂ là:

b) Cách 2: Viết công thức Lewis dựa vào quy tắc

Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị trong phân tử

Carbon có 4 electron hóa trị, oxygen có 6 electron hóa trị. Trong phân tử CO₂ có 1 nguyên tử carbon và 2 nguyên tử oxygen.

Vậy tổng số electron hóa trị = 4 + 6.2 = 16 electron.

Bước 2: Xác định nguyên tử trung tâm và vẽ sơ đồ khung biểu diễn liên kết giữa nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh qua các liên kết đơn.

Trong phân tử CO₂, C có độ âm điện nhỏ hơn (mặt khác nguyên tử C cần 4 electron để đạt octet, nguyên tử O cần 2 electron hóa trị để đạt octet). Vì vậy, C là nguyên tử trung tâm, còn các nguyên tử O được xếp xung quanh:

O – C – O   (1)

Bước 3: Tính số electron hóa trị chưa tham gia liên kết bằng cách lấy tổng số electron trừ số electron tham gia tạo liên kết.

Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 16 – 2.2 = 12

Hoàn thiện octet cho các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ.

Trong công thức (1), xung quanh mỗi nguyên tử O mới có 2 electron nên cần phải bổ sung 6 electron vào mỗi nguyên tử này. Ta được công thức (2)

Số electron hóa trị còn lại: 12 – 6.2 = 0

Nguyên tử trung tâm C có 4 electron hóa trị, chưa đạt octet.

Bước 4: Chuyển cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử xung quanh thành electron liên kết sao cho nguyên tử trung tâm thỏa mãn quy tắc octet.

- Vì C chưa đạt octet, cần chuyển một cặp electron của mỗi nguyên tử oxygen thành cặp electron chung giữa C và O để C đạt octet.

- Công thức Lewis của phân tử CO₂ thu được là:

- Nhận xét:

+ Liên kết C=O phân cực về phía nguyên tử O.

+ Phân tử CO₂ không có cực, mặc dù liên kết C=O trong phân tử là liên kết có cực. Do phân tử này có dạng thẳng, hai liên kết C=O lại có chiều ngược nhau nên triệt tiêu lẫn nhau khi xét cho cả phân tử.

2. Công thức cấu tạo của CO₂

Từ công thức Lewis, ta loại bỏ đi các electron tự do (electron không tham gia liên kết) thu được công thức cấu tạo.

- Công thức cấu tạo của CO₂ là:

- Nhận xét:

+ Trong phân tử CO₂ có 2 liên kết đôi (trong mỗi liên kết đôi có một liên kết σ và một liên kết π).

+ Phân tử CO₂ có cấu tạo thẳng.

3. Công thức electron của CO₂

- Sự tạo thành phân tử CO₂:

Nguyên tử carbon (C) có cấu hình electron là 1s²2s²2p², nguyên tử oxygen (O) có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴. Để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất, nguyên tử C cần 4 electron, nguyên tử O cần 2 electron. Trong phân tử CO₂, mỗi nguyên tử O góp chung 2 electron với nguyên tử C tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

- Công thức electron của CO₂ là:

- Nhận xét: Từ công thức electron ta thấy:

+ Phân tử CO₂ có 4 cặp electron dùng chung. Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử O (nguyên tử có độ âm điện lớn hơn).

+ Trong phân tử CO₂ có 4 cặp electron riêng của nguyên tử O.

4. Bài tập mở rộng về CO₂

Câu 1. Trong phân tử CO₂, giữa nguyên tử carbon và mỗi nguyên tử oxygen có bao nhiêu cặp electron dùng chung?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Công thức electron của CO₂ là

⇒ Trong phân tử CO₂, giữa nguyên tử carbon và mỗi nguyên tử oxygen có 4 cặp electron dùng chung.

Câu 2: Phân tử CO₂ có cấu trúc?

A. Thẳng

B. Góc

C. Tứ diện đều

D. Tam giác phẳng

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Phân tử CO₂ có cấu trúc thẳng do hai liên kết đôi C=O phân bố thẳng hàng với nguyên tử C.

Câu 3. CO₂ không phản ứng với chất nào dưới đây?

 A. C.

 B. CO.

 C. NaOH.

 D. CaO.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Câu 4. Sục khí CO₂ đến dư vào dung dịch nước vôi trong thu được hiện tượng là

 A. Xuất hiện kết tủa trắng.

 B. Xuất hiện kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần tạo dung dịch trong suốt.

 C. Xuất hiện kết tủa trắng xanh.

 D. Không xảy ra hiện tượng gì.

Đáp án B

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

CaCO₃ ↓ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.

• Câu 5: Nguyên tử carbon trong phân tử CO₂ ở trạng thái lai hóa nào? Giải thích liên kết hóa học tạo thành trong phân tử CO₂ theo thuyết lai hóa.

  Hướng dẫn giải:

  Công thức Lewis của CO₂

  

  Công thức VSEPR của CO₂ có dạng AX₂

  Từ công thức Lewis của CO₂ ta xác định được phân tử này có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR.

  Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s²2s²2p².

  1 AO 2s tổ hợp với 1 AO 2p, tạo 2 AO lai hóa sp

  

  2 AO lai hóa này xen phủ trục với 2 AO 2p chứa electron độc thân của 2 nguyên tử O tạo thành liên kết σ.

  Hai AO 2p không lai hóa của nguyên tử C có chứa electron độc thân xen phủ bên với 2AO 2p chứa electron độc thân còn lại của 2 nguyên tử O, tạo nên 2 liên kết π.

Câu 6: Theo em, dạng hình học nào sau đây của hai phân tử carbon dioxide và nước là đúng?

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Đối với phân tử CO₂

Công thức Lewis của CO₂ là

Nguyên tử trung tâm C có 2 liên kết (đôi) xung quanh tương ứng với 2 đám mây electron hóa trị. Công thức VSEPR của CO₂ là AE₂

Do 2 đám mây electron (liên kết đôi nối với O) phân bố thẳng hàng với nguyên tử C nên phân tử CO₂ có dạng thẳng.

Đối với phân tử H₂O

Công thức Lewis của H₂O là

Xung quanh nguyên tử trung tâm O có 4 đám mây E (hai cặp electron chưa liên kết và hai cặp electron chung). Chiếm 4 khu vực điện tích âm đẩy nhau để góc hóa trị lớn nhất là 109,5^o.

Tuy nhiên, do cặp electron chưa liên kết chiếm khoảng không gian lớn hơn so với các cặp electron liên kết, tương tác đẩy giữa các cặp electron chưa liên kết lớn hơn tương tác đẩy giữa các cặp electron liên kết, nên góc liên kết  thực tế bằng 104,5^o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5^o). Phân tử có dạng góc.

Câu 7: Dự đoán dạng hình học của một số phân tử sau: CO₂, CS₂

Hướng dẫn giải:

- Công thức Lewis của CO₂

⇒ Phân tử CO₂ theo mô hình VSEPR có dạng AX₂ nên phân tử có cấu trúc thẳng.

- Công thức Lewis của CS₂ là

Phân tử CS₂ theo mô hình VSEPR có dạng AX₂ nên phân tử có cấu trúc thẳng.

Câu 8: Viết công thức của một số phân tử sau theo mô hình VSEPR: CO₂ và PH₃. Nêu số cặp electron hóa trị liên kết và chưa liên kết trong mỗi phân tử.

Hướng dẫn giải:

Công thức Lewis của CO₂ là:

Phân tử CO₂: có 2 nguyên tử O liên kết với nguyên tử trung tâm C và nguyên tử C không còn cặp electron hóa trị chưa liên kết

⇒ Công thức theo mô hình VSEPR: AX₂.

⇒ Số cặp electron hóa trị liên kết là 4.

Công thức Lewis của PH₃ là:

Phân tử PH₃: có 3 nguyên tử H liên kết với nguyên tử trung tâm P và nguyên tử P còn 1 cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết

⇒ Công thức theo mô hình VSEPR: AX₃E.

⇒ Số cặp electron hóa trị liên kết là 3.

Xem thêm công thức Lewis của một số chất thường gặp hay, chi tiết khác:

Công thức Lewis của Cl₂ (chương trình mới)

Công thức Lewis của H₂ (chương trình mới)

Công thức Lewis của O₂ (chương trình mới)

Công thức Lewis của F₂ (chương trình mới)

Công thức Lewis của N₂ (chương trình mới)