Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 9: Quy tắc octet sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 9 từ đó học tốt môn Hóa 10.

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 9: Quy tắc octet

Giải hóa học 10 trang 49 Cánh diều

Mở đầu trang 49 Hóa học 10: Quan sát hiện tượng tự nhiên sau:

Viên bi rơi từ trên cao (vị trí có năng lượng cao hơn) xuống dưới đất (vị trí có năng lượng thấp hơn) mà không tự lăn theo chiều ngược lại.

Hãy cho biết quá trình trên diễn ra theo xu hướng tạo nên hệ bền hơn (năng lượng thấp hơn) hay kém bền hơn (năng lượng cao hơn)

Lời giải:

Viên bi có xu hướng dịch chuyển từ nơi có năng lượng cao hơn (kém bền) về nơi có năng lượng thấp hơn (bền hơn)

=> Như vậy quá trình trên diễn ra theo xu hướng tạo nên hệ bền hơn (nơi có có năng lượng thấp hơn)

I. Quy tắc octet

Câu hỏi 1 trang 49 Hóa học 10: Cho nguyên tử các nguyên tố sau: Na (Z = 11), Cl (Z = 17), Ne (Z = 10), Ar (Z = 18)

Những nguyên tử nào trong các nguyên tử trên có lớp electron ngoài cùng bền vững

Phương pháp giải:

- Viết cấu hình electron của các nguyên tử

=> Nguyên tử nào có 8 electron ở lớp ngoài cùng thì có lớp electron ngoài cùng bền vững

Lời giải:

Cấu hình của các nguyên tử:

   + Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹

   + Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

   + Ne (Z = 10): 1s²2s²2p⁶

   + Ar (Z = 18): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

=> Chỉ có nguyên tử Ne và Ar là có 8 electron ở lớp ngoài cùng

=> Nguyên tử Ne và Ar có lớp electron ngoài cùng bền vững

Giải hóa học 10 trang 50 Cánh diều

II. Vận dụng quy tắc octet trong quá trình hình thành liên kết hóa học của các nguyên tố nhóm A

Câu hỏi 2 trang 50 Hóa học 10: Oxygen có Z = 8, cho biết xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học. Hãy vẽ sơ đồ minh họa quá trình đó

Phương pháp giải:

- Z = 8 => Cấu hình electron của oxygen

=> Xu hướng nhận hay nhường electron khi hình thành liên kết hóa học

- Sơ đồ: tham khảo Hình 9.2 SGK

Lời giải:

- Nguyên tử oxygen có Z = 8 => Oxygen có 8 electron

=> Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁴

=> Oxygen có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng

=> Xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng

- Sơ đồ nguyên tử O nhận 2 electron vào lớp vỏ ngoài cùng

Luyện tập 1 trang 50 Hóa học 10: Tính phi kim được đặc trưng bằng khả năng nhận electron. Xu hướng cơ bản của nguyên tử O và F trong các phản ứng hóa học là nhường hay nhận bao nhiêu electron

Phương pháp giải:

- O và F đều là phi kim

- Viết cấu hình electron của O và F

=> Xu hướng nhường hay nhận bao nhiêu electron để đạt cấu hình electron bền vững

Lời giải:

- Ta có: O và F đều là phi kim => Xu hướng cơ bản của nguyên tử O và F trong phản ứng hóa học là nhận electron

- Cấu hình electron O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ => Có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 2 electron

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

Giải hóa học 10 trang 51 Cánh diều

Luyện tập 2 trang 51 Hóa học 10: 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 O (Z = 8).

b) Li (Z = 3) và F (Z = 9).

c) Mg (Z = 12) và P (Z = 15)

Phương pháp giải:

- Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhường bớt toàn bộ các electron này để tạo thành ion dương

- Các phi kim với 5, 6 hoặc 7 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhận thêm electron để đạt 8 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải:

a)

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

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

b)

- Li (Z = 3): 1s²2s¹ => 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

c)

- Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s² => Có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhường 2 electron

- P (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³ => Có 5 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 3 electron

Luyện tập 3 trang 51 Hóa học 10: Vì sao các nguyên tố thuộc chu kì 2 chỉ có tối đa 8 electron ở lớp ngoài cùng (thỏa mãn quy tắc 8 electron khi tham gia liên kết)?

Phương pháp giải:

Chu kì 2 có 2 phân lớp: phân lớp s và phân lớp p

Lời giải:

- Chu kì 2 có 2 phân lớp đó là: phân lớp s và phân lớp p

- Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6 electron

=> Chu kì 2 chỉ chứa được tối đa 8 electron

Giải hóa học 10 trang 52 Cánh diều

Bài tập (trang 52)

Bài 1 trang 52 Hóa học 10: Nguyên tử nitrogen và nguyên tử nhôm có xu hướng nhận hay nhường lần lượt bao nhiêu electron để đạt được cấu hình electron bền vững?

A. Nhận 3 electron, nhường 3 electron

B. Nhận 5 electron, nhường 5 electron

C. Nhường 3 electron, nhận 3 electron

D. Nhường 5 electron, nhận 5 electron

Phương pháp giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron của nitrogen (Z = 7) và nhôm (Z = 13)

Bước 2: Dựa vào số electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Nguyên tử có xu hướng nhường hay nhận electron

- Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhường bớt toàn bộ các electron này để tạo thành ion dương

- Các phi kim với 5, 6 hoặc 7 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhận thêm electron để đạt 8 electron ở lớp ngoài cùng tạo thành ion âm

Lời giải:

- Cấu hình nguyên tử nitrogen (Z = 7): 1s²2s²2p³

=> Có 5 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhận thêm 3 electron để đạt cấu hình electron khí hiếm

- Cấu hình nguyên tử nhôm (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

=> Có 3 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhường đi 3 electron để đạt cấu hình electron khí hiếm

Đáp án A

Bài 2 trang 52 Hóa học 10: Nguyên tử nguyên tố nào sau đây có xu hướng nhường đi 1 electron khi hình thành liên kết hóa học?

A. Boron

B. Potassium

C. Helium

D. Fluorine

Phương pháp giải:

- Nguyên tố Boron: Z = 5

- Nguyên tố Potassium: Z = 19

- Nguyên tố Helium: Z = 2

- Nguyên tố Fluorine: Z = 9

Bước 1: Viết cấu hình electron các nguyên tố

Bước 2: Từ cấu hình electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Nguyên tố có xu hướng nhường đi electron

Lời giải:

- Cấu hình electron B (Z = 5): 1s²2s²2p¹ => Có 3 electron ở lớp ngoài cùng => Xu hướng nhường đi 3 electron

- Cấu hình electron K (Z = 19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ => Có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Xu hướng nhường đi 1 electron

- Cấu hình electron He (Z = 2): 1s² => Đạt cấu hình bền vững

- Cấu hình electron F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ => Có 7 electron ở lớp ngoài cùng => Xu hướng nhận thêm 1 electron

=> Nguyên tử nguyên tố Potassium (K, Z = 19) có xu hướng nhường đi 1 electron khi hình thành liên kết hóa học

Đáp án B

Bài 3 trang 52 Hóa học 10: Xu hướng tạo lớp vỏ bền vững hơn của các nguyên tử thể hiện như thế nào trong các trường hợp sau đây?

a) Kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình

b) Phi kim tác dụng với phi kim

Phương pháp giải:

a) Kim loại có xu hướng nhường electron, phi kim có xu hướng nhận electron

b) Hai phi kim đều có xu hướng nhận thêm electron

Lời giải:

a)

- Kim loại có xu hướng nhường electron, phi kim có xu hướng nhận electron

=> Phi kim sẽ lấy electron của kim loại để cả phi kim và kim loại đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

- Ví dụ: NaCl

  + Na: có 1 electron ở lớp ngoài cùng

   + Cl: có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Na sẽ nhường 1 electron và Cl sẽ nhận 1 electron của Na để đạt cấu hình có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng

b)

- Hai phi kim đều có xu hướng nhận thêm electron

=> Cả 2 phi kim sẽ bỏ ra electron để góp chung

Ví dụ: N₂ tác dụng với H₂ tạo thành NH₃

   + N: có 5 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 3 electron

   + H: có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 1 electron

=> N sẽ bỏ ra 3 electron và 3H mỗi H bỏ ra 1 electron để góp chung

Bài 4 trang 52 Hóa học 10: Ở dạng đơn chất, sodium (Na) và chlorine (Cl) rất dễ tham gia các phản ứng hóa học, nhưng muối ăn được tạo nên từ hai nguyên tố này lại không dễ dàng tham gia các phản ứng mà có sự nhường hoặc nhận electron. Giải thích

Phương pháp giải:

- Na: có 1 electron ở lớp ngoài cùng

- Cl: có 7 electron ở lớp ngoài cùng

- NaCl: 2 nguyên tố liên kết chặt chẽ với nhau

Lời giải:

- Cấu hình electron Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ => Có 1 electron ở lớp ngoài cùng

=> Xu hướng cho đi 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững

=> Dễ dàng tham gia phản ứng hóa học

- Cấu hình electron của Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ => Có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững

=> Dễ dàng tham gia phản ứng hóa học

- NaCl: Được tạo bởi 2 nguyên tố là Na và Cl. Trong hợp chất này Na sẽ nhường 1 electron và Cl sẽ nhận 1 electron của Na để đạt cấu hình có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng

=> Cả 2 nguyên tử đều đạt cấu hình electron bền vững

=> NaCl khó tham gia các phản ứng mà có sự nhường hoặc nhận elecrton

Bài 5 trang 52 Hóa học 10: Cho một số hydrocarbon sau: $H-C\equiv C-H,H_{2}C=C{H}_2,H_{3}C-C{H}_3$

a) Những nguyên tử H và C nào trong các hydrocarbon trên thỏa mãn quy tắc octet? Biết rằng mỗi gạch (-) trong các công thức biểu diễn hai electron hóa trị chung

b) Một phân tử hydrocarbon có ba nguyên tử C và x nguyên tử H. Giá trị x lớn nhất có thể là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

a) Quy tắc octet: Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng hình thành lớp vỏ bền vững như của khí hiếm

b)

- Nguyên tử C có 4 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Khi tham gia liên kết sẽ góp chung 4 electron

- Nguyên tử H có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Khi tham gia liên kết sẽ góp chung 1 electron

Lời giải:

- Nguyên tử C có 4 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Khi tham gia liên kết sẽ góp chung 4 electron

- Nguyên tử H có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Khi tham gia liên kết sẽ góp chung 1 electron

a)

- Xét hydrocarbon: $H-C\equiv C-H$

   + Mỗi nguyên tử C có 4 (-), như vậy xung quanh mỗi nguyên tử C có 4 đôi electron chung => Có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm Ne

   + Mỗi nguyên tử H có 1 (-), như vậy xung quanh mỗi nguyên tử H có 1 đôi electron chung => Có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm He

=> Thỏa mãn quy tắc octet

- Xét hydrocarbon: $H_{2}C=C{H}_2$

   + Mỗi nguyên tử C có 4 (-) 2 gạch giữa 2 C và 2 gạch với H, như vậy xung quanh mỗi nguyên tử C có 4 đôi electron chung => Có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm Ne

   + Mỗi nguyên tử H có 1 (-) giữa C và H, như vậy xung quanh mỗi nguyên tử H có 1 đôi electron chung => Có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm He

=> Thỏa mãn quy tắc octet

- Xét hydrocarbon: $H_{3}C-C{H}_3$

   + Mỗi nguyên tử C có 4 (-) 1 gạch giữa 2 C và 3 gạch với H, như vậy xung quanh mỗi nguyên tử C có 4 đôi electron chung => Có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm Ne

   + Mỗi nguyên tử H có 1 (-) giữa C và H, như vậy xung quanh mỗi nguyên tử H có 1 đôi electron chung => Có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Đạt cấu hình khí hiếm He

=> Thỏa mãn quy tắc octet

b)

- Nguyên tử C tham gia 4 liên kết, nguyên tử H tham gia 1 liên kết để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

- Trong phân tử hydrocarbon, để x lớn nhất thì liên kết giữa C-H phải nhiều nhất

=> Liên kết giữa C và C phải là 1 (-)

Ta được công thức như sau: $H_{3}C-C{H}_2-C{H}_3$

=> Có 8 nguyên tử H

=> Giá trị x lớn nhất có thể là 8

Lý thuyết Quy tắc octet

I. Quy tắc octet

Quy tắc octet lần đầu được đưa ra bởi Lewis (nhà hóa học, vật lí người Mỹ) để lí giải xu hướng các nguyên tử trở nên bền vững hơn trong phản ứng hóa học.

- Quy tắc octet: Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng hình thành lớp vỏ bền vững như của khí hiếm.

- Các nguyên tử khí hiếm bền vững hơn rất nhiều so với các nguyên tử nguyên tố khác trong cùng chu kì nên rất khó tham gia các phản ứng hóa học. Điều này là do chúng có lớp electron ngoài cùng đã bão hòa với 8 electron (trừ He với 2 electron).

Hình 9.1. Mô hình cấu tạo nguyên tử của He và Ne

- Các nguyên tử liên kết với nhau theo xu hướng chung là tạo ra lớp electron ngoài cùng như của khí hiếm gần nhất để mỗi nguyên tử đó trở nên bền vững hơn.

II. Vận dụng quy tắc octet trong quá trình hình thành liên kết hóa học của các nguyên tố nhóm A

- Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt được cấu hình electron bền vững như của khí hiếm gần nhất với 8 electron ở lớp ngoài cùng (hoặc có 2 electron ở lớp ngoài cùng như của He).

Ví dụ 1: O (Z = 8) có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴

Oxygen có 6 electron lớp ngoài cùng. Vậy xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài cùng như của khí hiếm Ar.

Sơ đồ nguyên tử O nhận thêm 2 electron vào lớp ngoài cùng:

Hình 9.2. Sơ đồ nguyên tử oxygen nhận thêm 2 electron vào lớp ngoài cùng

Ví dụ 2: K (Z = 19) có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹. Vậy K có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử K có xu hướng nhường đi 1 electron để trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là K⁺.

Hình 9.3. Sơ đồ nguyên tử potassium nhường đi 1 electron vào lớp ngoài cùng

Ví dụ 3: Nguyên tử N (Z = 7) có cấu hình electron là 1s²2s²2p³

Nguyên tử H (Z = 1) có cấu hình electron là 1s¹

Để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất, nguyên tử N cần thêm 3 electron, nguyên tử H cần thêm 1 electron. Vì vậy mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử N để tạo thành 3 cặp electron chung.

Các cặp electron chung cho phân tử NH₃

Hình 9.4. Sơ đồ góp chung electron của các nguyên tử trong phân tử NH₃

Nhận xét:

- Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhường bớt toàn bộ các electron này để tạo thành ion dương tương ứng có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

- Trong cùng chu kì, nguyên tử có 1 electron ở lớp ngoài cùng (các kim loại kiềm) dễ nhường electron hơn nên có tính kim loại mạnh nhất.

- Ngoài cách các nguyên tử nhường và nhận electron để hình thành liên kết ion, quy tắc octet có thể đạt được bằng cách góp chung electron.

Lưu ý: Quy tắc octet có một số ngoại lệ như: SF₆ (lớp vỏ ngoài cùng của S có 12 electron); PCl₅ (lớp vỏ ngoài cùng của S có 10 electron), ...

Bài giảng Hóa học 10 Bài 9: Quy tắc octet - Cánh diều

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

Bài 8: Định luật tuần hoàn và ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 10: Liên kết ion

Bài 11: Liên kết cộng hóa trị

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