CHỦ ĐỀ II: PHÂN TỬ

BÀI 7 - HÓA TRỊ VÀ CÔNG THỨC HÓA HỌC

I. NHẬN BIẾT (6 câu)

Câu 1: Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất là gì?          Để xác định hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị, người ta làm gì?

Trả lời:

• Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử khác trong phân tử.
• Hóa trị được biểu thị bằng các chữ số La Mã (I; II …)
• Để xác định hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị, người ta dựa vào hóa trị của nguyên tố đã biết làm đơn vị, chẳng hạn hóa trị của H là I; hóa trị của O là II.

Câu 2: Trình bày quy tắc hóa trị.

Trả lời:

Quy tắc hóa trị: Trong phân tử hợp chất hai nguyên tố, tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố này bằng tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố kia.

Câu 3: Công thức hóa học của đơn chất được viết như thế nào?

Trả lời:

• Công thức hóa học của đơn chất được kí hiệu bằng kí hiệu nguyên tố hóa học kèm với chỉ số (chỉ số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phân tử) ghi ở bên dưới.
• Một số đơn chất phi kim thể khí (ở điều kiện thường) có công thức hóa học chung là A_x.
• Đối với đơn chất kim loại, hạt hợp thành là nguyên tử nên kí hiệu hóa học của nguyên tố kim loại được coi là công thức hóa học của đơn chất kim loại.
• Một số đơn chất phi kim ở thể rắn, quy ước công thức hóa học là kí hiệu nguyên tố.

Câu 4: Công thức hóa học của hợp chất được viết như thế nào? Cần chú ý điều gì khi viết công thức hóa học của hợp chất?

Trả lời:

• Công thức hóa học của hợp chất gồm kí hiệu hóa học của những nguyên tố tạo thành kèm chỉ số ở bên dưới mỗi kí hiệu.
• Công thức chung của phân tử có dạng: A_xB_y
• Công thức hóa học cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phân tử đó. Từ đó, có thể tính được khối lượng phân tử.
• Chú ý: Cách viết công thức hóa học hợp chất
• Hợp chất tạo bởi oxygen và nguyên tố khác, công thức hóa học có dạng A_xO_y.
• Nếu A là kim loại và B là phi kim, công thức hóa học có dạng A_xB_y.
• Hợp chất tạo bởi hydrogen và nguyên tố A:
• Nếu A thuộc các nhóm IA đến VA, công thức hóa học có dạng AH_x.
• Nếu A thuộc các nhóm VIA đến VIIA, công thức hóa học có dạng H_x

Câu 5: Trình bày các bước tính phần trăm nguyên tố trong hợp chất.

Trả lời:

Phần trăm (%) nguyên tố trong hợp chất được tính bằng tỉ số giữa khối lượng của nguyên tố đó trong một phân tử hợp chất và khối lượng phân tử (KLPT) của hợp chất.

• Khối lượng của nguyên tố trong một phân tử hợp chất được tính bằng tích của khối lượng nguyên tử (KLNT) và số nguyên tử của nguyên tố đó.
• Tổng quát:
• Với hợp chất A_xB_y, ta có:
• Tổng tất cả các phần trăm nguyên tố trong một phân tử luôn bằng 100%.

Câu 6: Trình bày các bước xác định công thức hóa học.

Trả lời:

• Xác định công thức hóa học khi biết phần trăm nguyên tố và khối lượng phân tử:
• Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm (công thức tổng quát);
• Bước 2: Lập biểu thức tính phần trăm nguyên tố có trong hợp chất;
• Bước 3: Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết công thức hóa học cần tìm.
• Xác định công thức hóa học dựa vào quy tắc hóa trị:
• Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm (công thức tổng quát)
• Bước 2: Lập biểu thức tính dựa vào quy tắc hóa trị, chuyển thành tỉ lệ các chỉ số nguyên tử.
• Bước 3: Xác định số nguyên tử (những số nguyên đơn giản nhất, có tỉ lệ tối giản) và viết công thức hóa học cần tìm.

II. THÔNG HIỂU (4 câu)

Câu 1: Lấy ví dụ về công thức hóa học.

Trả lời:

Ví dụ: Công thức hóa học của oxygen là O₂; công thức hóa học của carbon dioxide là CO₂.

Câu 2: Lấy ví dụ về công thức hóa học của đơn chất.

Trả lời:

Ví dụ:

• Công thức hóa học của đồng là Cu, sắt là Fe; helium là He; carbon là C, lưu huỳnh là S,…
• Công thức hóa học của hydrogen là H₂; oxygen là O₂; ozone là O₃…

Câu 3: Lấy ví dụ về công thức hóa học của hợp chất.

Trả lời:

Ví dụ: Công thức hóa học của khí methane là CH₄, của muối ăn là NaCl …

Câu 4: Lấy ví dụ về ý nghĩa của công thức hóa học.

Trả lời:

Ví dụ:

• Calcium carbonate gồm 3 nguyên tố là Ca, C và O.
• Trong một phân tử calcium carbonate có một nguyên tử Ca, một nguyên tử C, ba nguyên tử O và tỉ lệ số nguyên tử Ca : C : O là 1 : 1 : 3.
• Khối lượng phân tử bằng 40 + 12 + 3.16 = 100 amu.

Câu 5: Lấy ví dụ minh họa quy tắc hóa trị được vận dụng chủ yếu cho các hợp chất vô cơ.

Trả lời:

Ví dụ:

• Trong hợp chất HCl, 1 Cl liên kết với 1 H nên Cl có hóa trị I.
• Trong phân tử carbon dioxide CO2, nguyên tử C liên kết với 2 nguyên tử O nên C có hóa trị IV.

III. VẬN DỤNG (3 câu)

Câu 1: Lập công thức phân tử của khí hydrogen sulfide, biết lưu huỳnh trong hợp chất này có hóa trị II.

Trả lời:

Gọi công thức của khí hydrogen sulfide là .

Theo quy tắc hóa trị: x.I = y.II

®   =    = 

⇒ x = 2 và y = 1

Vậy công thức của khí hydrogen sulfide là H₂S.

Câu 2: Khí carbon dioxide luôn có thành phần như sau: cứ 1 phần khối lượng carbon có tương ứng 2,667 phần khối lượng oxygen. Hãy lập công thức hóa học của khí carbon dioxide, biết khối lượng phân tử của nó là 44 amu.

Trả lời:

Gọi công thức của khí carbon dioxide là C_xO_y.

Khối lượng phân tử của khí carbon dioxide là: 12x + 16y = 44. (1)

Ta có:

  =     ®     =  ½ ® y = 2x

Thế y = 2x vào (1) ta được: 12x + 16.2x = 44

⇒ x = 1 ⇒ y = 2

Vậy công thức của khí carbon dioxide là CO₂.

Câu 3: Tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong một phân tử copper sulfate (CuSO₄).

Trả lời:

Trong một phân tử copper sulfate (CuSO₄) có một nguyên tử Cu, một nguyên tử S và bốn nguyên tử O.

Khối lượng phân tử CuSO₄ bằng: 64.1 + 32.1 + 16.4 = 160 (amu)

Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong CuSO₄ là:

% Cu =  = 40%

% S =  = 20%

%O = 100% - 40% - 20% = 40%

IV. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Nguyên tố nào có hóa trị cao nhất? Giải thích.

Trả lời:

• Nguyên tố có hóa trị cao nhất là S, ví dụ trong hợp chất sulfur trioxide, S có hóa trị VI.
• Lưu huỳnh có hóa trị cao nhất là VI, phần lớn do cấu trúc electron của nó. Lưu huỳnh có công thức hóa học là S và nằm ở vị trí 16 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Trong nguyên tử lưu huỳnh, có 16 electron, với cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, viết gọn là [Ne]3s²3p⁴. Do vậy, lưu huỳnh cần thêm 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững. Khi kết hợp với các nguyên tố khác, lưu huỳnh thường tạo ra 6 liên kết hóa học, do đó hóa trị của nó có thể lên đến VI.
• Cấu trúc electron này cũng giúp giải thích tại sao lưu huỳnh thường tạo ra các phân tử có cấu trúc vòng, như trong phân tử lưu huỳnh đioxit (SO₂) và lưu huỳnh - lưu huỳnh (S₈).

Câu 2: Em hãy lập công thức hóa học của A với B, biết hợp chất của nguyên tố A và O là A₂O₃, hợp chất của nguyên tố B với H là BH₂.

Trả lời:

Gọi a là hóa trị của nguyên tố A, ta có: 2.a = 3.2 suy ra a = 3.

Gọi b là hóa trị của nguyên tố B, ta có: 1.b = 2.1 suy ra b = 2.

Gọi công thức tổng quát của hợp chất là A_mB_n

Theo quy tắc hóa trị, ta có: 3.m = 2.n suy ra = 

Suy ra m = 2 và n = 3

Vậy công thức hóa học của hợp chất cần tìm là A₂B₃.