Tailieumoi.vn xin giới thiệu bài viết Công thức Lewis của H₂O (Hydrogen oxide) 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 H₂O theo chương trình mới, đầy đủ nhất

1. Cách viết công thức Lewis

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 H₂O ta thấy mỗi nguyên tử H liên kết với nguyên tử O bằng 1 cặp electron, ta thay mỗi cặp electron này bằng một gạch nối “–”. Ta được công thức Lewis của H₂O là:

b) Cách 2: Thực hiện lần lượt theo các bước sau

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

Oxygen có 6 electron hóa trị, hydrogen có 1 electron hóa trị. Trong phân tử H₂O có 1 nguyên tử O và 2 nguyên tử H

Vậy tổng số electron hóa trị = 6 + 1.2 = 8 electron.

Bước 2: Vẽ khung phân tử tạo bởi liên kết đơn giữa các nguyên tử

Trong phân tử H₂O, O cần 2 electron để đạt octet, H cần 1 electron để đạt octet. Vì vậy, O là nguyên tử trung tâm, còn các nguyên tử H được xếp xung quanh:

H – O – H    (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: 8 – 2.2 = 4 electron.

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

Từ công thức (1), nguyên tử H đã đủ octet, hoàn thiện octet cho O. Xung quanh nguyên tử O mới có 4 electron, ta bổ sung 4 electron vào nguyên tử O. Ta được công thức (2) chính là công thức Lewis của H₂O:

 (2)

- Nhận xét:

+ Liên kết O – H phân cực về phía nguyên tử O

+ 2 cặp electron riêng của nguyên tử O.

+ Liên kết O – H trong phân tử nước được tạo thành do sự xen phủ orbital s – p.

+ Phân tử H₂O có cấu tạo góc

2. Cách viết công thức cấu tạo

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 H₂O là:

- Nhận xét: Trong phân tử H₂O có 2 liên kết đơn O – H.

3. Công thức electron của H₂O

- Sự tạo thành phân tử H₂O:

Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, 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 O cần thêm 2 electron, mỗi nguyên tử H cần thêm 1 electron. Khi hình thành phân tử H₂O, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử O tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

- Công thức electron của H₂O là:

- Nhận xét:

+ Phân tử H₂O có 2 cặp electron dùng chung. Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử O (nguyên tử có độ âm điện lớn hơn).

+ Trong phân tử H₂O, nguyên tử O còn 2 cặp electron tự do, nguyên tử H không còn electron tự do.

4. Bài tập mở rộng về H₂O

Câu 1. Số cặp electron tự do của nguyên tử O trong phân tử H₂O là

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Công thức Lewis của nước là:

Từ công thức Lewis của nước ⇒ Nguyên tử O còn 2 cặp electron tự do (cặp electron hóa trị riêng).

Câu 2. Liên kết O – H trong phân tử H₂O thuộc loại liên kết

A. Liên kết ion

B. Liên kết cộng hóa trị không phân cực.

C. Liên kết cộng hóa trị phân cực.

D. Liên kết hydrogen

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

1,7 >∆χ(O – H) = |2,2 – 3,44| = 1,24 > 0,4

Vậy liên kết O – H trong phân tử nước thuộc loại liên kết cộng hóa trị phân cực.

Đôi electron chung lệch về phía nguyên tử O.

Câu 3. Viết các công thức Lewis cho mỗi phân tử sau:

a, H₂O

b, H₂S

Hướng dẫn giải

a) Công thức Lewis của H₂O là:

Bước 1. Tổng số electron hóa trị là 1.2 + 1.6 = 8

Bước 2. Trong phân tử H₂O, nguyên tử O cần 2 electron để đạt octet, nguyên tử H cần 1 electron hóa trị để đạt octet. Vì vậy, O là nguyên tử trung tâm, còn các nguyên tử H được xếp xung quanh. H – O – H.

Bước 3. Nguyên tử H đã đạt octet.

Bước 4. Số electron hóa trị còn lại là: 8 – 2.2 = 4

Nguyên tử O có 4 electron hóa trị nên sẽ chuyển 4 electron còn lại cho O để nguyên tử O đạt octet.

Công thức Lewis của H₂O là:

b) Công thức Lewis của H₂S là:

Bước 1. Tổng số electron hóa trị của phân tử = 1.2 + 1.6 = 8 electron

Bước 2. Trong phân tử H₂S, nguyên tử S cần 2 electron để đạt octet, nguyên tử H cần 1 electron để đạt octet. Vì vậy, nguyên tử S là nguyên tử trung tâm, còn 2 nguyên tử H được xếp xung quanh: H – S – H

Bước 3. 2 nguyên tử H đã đạt octet.

Bước 4. Số electron hóa trị còn lại = 8 – 2.2 = 4

Nguyên tử S có 4 electron hóa trị nên để đạt octet thì chuyển 4 electron còn lại cho nguyên tử S.

Công thức Lewis của H₂S là:

Câu 4. Theo em, dạng hình học nào sau đây của hai phân tử carbon dioxide và nước là đúng?

Hướng dẫn giải

Đáp án 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 $\widehat{HOH}$ thực tế bằng 104,5^o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5^o). Phân tử có dạng góc.

• Câu 5. Viết công thức Lewis của H₂O. Dự đoán dạng hình học phân tử và dạng lai hóa của nguyên tử trung tâm.

  Hướng dẫn giải

  - Viết công thức Lewis của H₂O

  Bước 1:O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử H₂O, có 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O

  ⇒ Tổng số electron hóa trị N₁ = 2.1 + 1.6 = 8 electron

  Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

  

  Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N₂ = 2.2 = 4 electron

  Số electron hóa trị còn lại là N₃ = N₁ – N₂ = 8 – 4 = 4 electron

  Bước 3: Sử dụng N₃ = 4 electron để tạo octet cho O. Các nguyên tử H đã được octet.

  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 (dạng tứ diện)

  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 $\widehat{HOH}$ thực tế bằng 104,5^o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5^o).

  Phân tử có dạng góc.

  Cấu hình electron của nguyên tử O (Z = 8) là 1s²2s²2p⁴

  

  1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp³

  2 AO lai hóa sp³ chứa electron độc thân của nguyên tử O xen phủ với 2 AO s của nguyên tử H tạo thành 2 liên kết σ.

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

Công thức Lewis của H₂S (chương trình mới)

Công thức Lewis của NH₃ (chương trình mới)

Công thức Lewis của CH₄ (chương trình mới)

Công thức Lewis của SO₂ (chương trình mới)

Công thức Lewis của CO (chương trình mới)