Đáp án Hóa học 10 cánh diều Bài 11. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

BÀI 11: LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

I. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

Câu 1: Mỗi 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).

Trả lời:

• Số electron chung là: 2 (mỗi nguyên tố H và F sẽ góp chung 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững)
• Electron hóa trị riêng của H là 1.
• Electron hóa trị riêng của F là 7.

Câu 2: Trong phân tử HCl, lớp electron ngoài cùng của Cl và H lần lượt có bao nhiêu electron?

Trả lời:

• Cấu hình electron của H: 1s¹nên H có 1 electron ở lớp ngoài cùng.
• Cấu hình electron của Cl: [Ne]3s²3p⁵ nên Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng.

Câu 3: Nguyên 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.

Trả lời:

Đề xuất 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 nguyên 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.

Câu hỏi luyện tập 1: Hãy biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho phân tử NH₃. Từ đó, viết công thức Lewis của phân tử này.

Trả lời:

H có 1e ở lớp electron ngoài cùng, N có 5e ở lớp electron ngoài cùng nên mỗi nguyên tử góp chung 1e để đạt cấu hình khí hiếm bền vững.

Câu 4: Viết công thức Lewis của CO₂. Giữa nguyên tử carbon và mỗi nguyên tử oxygen có bao nhiêu cặp electron chung?

Trả lời:

• Mỗi nguyên tử O có 2 cặp electron dùng chung với nguyên tử C.
• Công thức Lewis của CO₂: O = C = O

Câu 5: Mô 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.

Trả lời:

• 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.
• Công thức Lewis của N₂:

Câu 6: Những nguyên tử nào trong cation ammonium thỏa mãn quy tắc octet?

Trả lời:

• Ta thấy các nguyên tử H và N trong phân tử NH₃đều góp chung 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm bền vững và tạo các liên kết đơn giữa mỗi nguyên tử.
• Cả N và các nguyên tử H đều thỏa mãn quy tắc octet.

Câu hỏi luyện tập 2: Trình bày sự hình thành ion hydronium (H₃O⁺) từ H₂O và H⁺.

Trả lời:

• Khi hình thành H₃O⁺, 1 cặp electron trở thành cặp electron chung cho cả O và H.
• Liên kết đơn giữa nguyên tử O trong H₂O và H⁺được tạo thành bởi 1 cặp electron góp chung của nguyên tử O.

II. PHÂN LOẠI LIÊN KẾT THEO ĐỘ ÂM ĐIỆN

Câu hỏi luyện tập 3: Dựa theo độ âm điện, hãy cho biết loại liên kết trong các phân tử: H₂S, CH₄, K₂O, F₂O, NaBr.

Trả lời:

• Liên kết cộng hóa trị không cực: H₂S, CH
• Liên kết cộng hóa trị có cực: F₂O
• Liên kết ion: K₂O, NaBr.

III. LIÊN KẾT SIGMA VÀ LIÊN KẾT PI

Câu hỏi luyện tập 4: Viết 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.

Trả lời:

Ô orbital của H và F lần lượt là:

• 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.

Câu hỏi luyện tập 5: Viết 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.

Trả lời:

Ô orbital của N: 

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 .

Câu hỏi luyện tập 6: Sắp xếp năng lượng của các loại liên kết của cùng một cặp nguyên tố theo chiều tăng dần: Năng lượng liên kết đơn < năng lượng liên kết đôi < liên kết ba. Giải thích.

Trả lời:

Sắp xếp năng lượng của các loại liên kết của cùng một cặp nguyên tố theo chiều tăng dần: Năng lượng liên kết đơn (năng lượng liên kết đôi) liên kết ba của cùng một cặp nguyên tố tăng dần.

Do liên kết đơn chỉ gồm các liên kết sigma, liên kết đôi gồm 1 liên kết sigma và 1 liên kết pi còn liên kết ba gồm 1 liên kết sigma và 2 liên kết pi.

BÀI TẬP

Câu 1: 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.

Trả lời:

Câu đúng: b, d.

Câu 2: 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 σ và 1 liên kết π.

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

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

Trả lời:

Câu đúng: c.

Câu 3: Viết công thức Lewis cho các phân tử H₂O và CH₄. Mỗi phân tử này có bao nhiêu cặp electron hóa trị riêng?

Trả lời:

Phân tử H₂O:

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

Phân tử CH₄:

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

Câu 4: Sử dụng bảng giá trị năng lượng liên kết ở phụ lục 2:

1. a) Hãy tính tổng năng lượng liên kết trong mỗi phân tử H₂S và H₂
2. b) Nhiệt độ để bắt đầu phá vỡ liên kết (nhiệt độ phân hủy) mỗi chất trong hai chất trên ứng với một trong hai nhiệt độ sau: 400^oC hoặc 1 000^o Em hãy dự đoán nhiệt độ phân hủy của chất nào cao hơn. Vì sao?

Trả lời:

a)

- Công thức phân tử của H₂S là H-S-H

⇒ Phân tử H₂S gồm hai liên kết S-H.

Tổng năng lượng liên kết trong phân tử H₂S là: 2.368 = 736 kJ mol^-1

- Công thức phân tử của H₂O là H-O-H

⇒ Phân tử H₂O gồm hai liên kết O-H

Tổng năng lượng liên kết trong phân tử H₂O là: 2.464 = 928 kJ mol^-1

1. b) Năng lượng liên kết trong phân tử H₂O lớn hơn H₂S (928 kJ mol^-1 > 736 kJ mol^-1)

⇒ Nhiệt độ để bắt đầu phá vỡ liên kết (nhiệt độ phân hủy) H₂O lớn hơn H₂S

⇒ Nhiệt độ phân hủy của H₂O là 1000^oC, của H₂S là 400^oC

Câu 5: Khi phản ứng với H₂, các phân tử như F₂, N₂ cần phải phá vỡ 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)?

Trả lời:

Năng lượng liên kết F-F là 159 kJ mol^-1

Năng lượng liên kết N≡N là 946 kJ mol^-1

⇒ Năng lượng cần để phá vỡ liên kết N≡N  lớn hơn năng lượng cần để phá vỡ liên kết F-F

⇒ Phản ứng của F₂ với H₂ sẽ thuận lợi hơn.