Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC LỚP
2.7. Hệ thống bài tập chương liên kết hóa học
2.7.1. Bài tập có hướng dẫn
Mức độ biết
Bài 77. Thế nào là liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba? Cho ví dụ?
Hướng dẫn :
- Liên kết đơn còn gọi là liên kết xich ma (δ ) được tạo thành do một cặp e dùng chung bằng hình thức sự xen phủ trục.
Ví dụ : H2, Cl2, HCl, H2O.
- Liên kết đôi gồm một liên kết δ và một liên kết pi (π), liên kết pi được tạo thành do cặp e dùng chung bằng hình thức xen phủ bên.
Ví dụ : C2H4, C3H6.
- Liên kết ba là liên kết gồm một liên kết δ và 2 liên kết π. Ví dụ: C2H2 , C3H4.
Bài 78. Giải thích sự tạo thành cặp electron liên kết giữa:
a) Nguyên tử C với nguyên tử H trong phân tử CH4. b) Nguyên tử O và các nguyên tử H trong phân tử H2O.
c) Giữa nguyên tử S và các nguyên tử H trong phân tử H2S.
Hướng dẫn:
a) Trong phân tử CH4:
+ Nguyên tử C (1s22s22p2) lớp e ngoài cùng có 4e.
+ Nguyên tử H (1s1) lớp ngoài cùng có 1e.
+ Để đạt đến cấu hình bền vững của khí hiếm, C sẽ bỏ ra 4e lớp ngoài cùng tạo thành 4 cặp e dùng chung với 4 nguyên tử H .
b) Trong phân tử H2O
+ Nguyên tử Oxi có (1s22s22p4 ) có 6e ngoài cùng.
+ Để đạt đến cấu hình khí hiếm, nguyên tử O sẽ bỏ 2 e ngoài cùng liên kết với 2 nguyên tử H.
+ Kết quả sẽ có 2 liên kết trong phân tử H2O.
c) Phân tử H2S cũng giải thích tương tự như trường hợp (b).
Bài 79. Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử HCl, C2H4, CO2, N2 bằng thuyết xen phủ obitan nguyên tử.
Hướng dẫn: a) Phân tử HCl
- Hidro dùng obitan nguyên tử 1s có e độc thân.
- Clo dùng obitan nguyên tử 3p có e độc thân.
- Obitan 1s xen phủ với obitan 3p tạo thành liên kết hóa học H – Cl.
b) Phân tử C2H4 ( CH2 = CH2)
- Nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp2 tạo thành 3 obitan lai hóa.
- Nguyên tử H dùng obitan 1s chứa e độc thân.
- Để tạo liên kết hóa học:
+ xen phủ obitan sp2 - s của H tạo thành liên kết C – H.
+ xen phủ obitan sp2 – sp2giữa hai nguyên tử C.
Vậy trong phân tử C2H4 gồm 3 liên kết (xich ma) và 1 liên kết π.
c) Trong phân tử CO2
- Nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp.
- Giữa nguyên tử C và nguyên tử O sẽ có xen phủ obitan sp- p tạo liên kết δ - Giữa C và O có xen phủ bên p – p tạo liên kết π.
d) Trong phân tử N2
- Trạng thái cơ bản, nguyên tử N có 3 e độc thân.
- Mỗi nguyên tử N dùng một obitan 2p, xen phủ với nhau theo kiểu xen phủ trục tạo liên kết xich ma.
- Hai obiatan còn lại 2pX , 2pysẽ xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo ra 2 π. - Công thức cấu tạo của N2 có dạng N ≡ N.
Mức độ hiểu
Bài 80. Hãy nêu bản chất liên kết trong các phân tử các chất sau: N2, HBr, NH3, NaCl, MgO.
Hướng dẫn giải:
- Dựa vào đặc điểm liên kết:
+ Phi kim – phi kim → Liên kết cộng hóa trị.
+ Phi kim – kim loại → Liên kết ion.
- Phân tử có liên kết cộng hóa trị: N2 , HBr , NH3. - Phân tử có liên kết ion: NaCl, MgO.
Dạng 2. Xác định công thức cấu tạo – Các loại liên kết trong phân tử Mức độ biết
Bài 81. Tính số electron trong mỗi ion sau đây: NO3-
, SO42-, CO32-, Br-, NH4+ Hướng dẫn:
- Dựa vào số electron của nguyên tử, tính số electron của ion đa nguyên tử - Số electron của
ion
Bài 82. Hãy cho một thí dụ về mạng tinh thể kim loại và cho biết lực liên kết trong tinh thể kim loại được tạo thành như thế nào?
Hướng dẫn:
Ion NO3- SO42- Br- NH4+
Số electron 32 50 36 10
- Mạng tinh thể kim loại Na là mạng lập phương tâm khối.
- Lực liên kết trong tinh thể kim loại được hình thành bằng lực hút tĩnh điện giữa các ion dương kim loại ở nút mạng tinh thể và các electron tự do.
Bài 83. Hãy kể tên những kiểu mạng tinh thể phổ biến của kim loại? Cho ví dụ?
Hướng dẫn:
- Những kiểu mạng tinh thể phổ biến của kim loại
+ Mạng lập phương tâm khối: tinh thể kim loại Natri.
+ Mạng lập phương tâm diện : tinh thể kim loại Canxi.
+ Mạng lập lục phương: thể kim loại Coban.
Bài 84. Hãy cho biết các đặc điểm của mạng tinh thể kim loại và cho biết tại sao kim loại lại có tính chất đó?
Hướng dẫn:
- Đặc tính của tinh thể kim loại: có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính dẻo.
- Tính chất đặc trưng như trên vì trong tinh thể kim loại có những electron tự do, di chuyển trong mạnh tinh thể kim loại.
Bài 85. Cho biết sự khác nhau giữa tinh thể nguyên tử và tinh thể ion. Cho ví dụ minh họa?
Hướng dẫn:
- Tinh thể nguyên tử: điểm nút mạng là các nguyên tử, giữa các nguyên tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Ví dụ tinh thể kim cương.
- Tinh thể ion: điểm nút mạng là các ion mang điện tích trái dấu, lực liên kết giữa các nút mạng là lực hút tĩnh điện nguyên tử.
Ví dụ tinh thể NaCl.
- Mức độ hiểu
Bài 86. Một nguyên tử R có cấu hình electron: 1s22s22p3. a) Hãy xác định vị trí của R trong bản tuần hoàn?
b) Viết công thức phân tử , công thức cấu tạo đơn giản của nguyên tố này với hidro?
Hướng dẫn:
a) Vị trí của R trong bảng tuần hoàn
- R có cấu hình electron: 1s22s22p3 R ở ô 7, chu kỳ 2, nhóm VAR là Nitơ b) Công thức phân tử hợp chất với hidro là : NH3
Công thức cấu tạo của NH3 :
H N H
H
Bài 87. a) Dựa vào độ âm điện hãy nhận xét sự biến đổi tính phi kim giữa các nguyên tố sau: O, N, Cl, S, H.
b) Viết công thức cấu tạo của các phân tử sau: Cl2O, NCl3, NO, H2S, NH3. Xét xem phân tử nào phân cực mạnh nhất?
Hướng dẫn
a) Theo chiều tăng dần của tính phi kim: H < S < N < Cl <O.
b) Công thức cấu tạo của các phân tử : Cl – O – Cl ; Cl – N – Cl ; N= 0 ; H – N – H
Cl H Bài 88. Cho các phân tử sau: NaCl, MgCl2, AlCl3. Hãy cho biết liên kết trong phân tử nào mang nhiều tính chất cộng hóa trị và liên kết trong phân tử mang nhiều tính chất ion hơn?
Hướng dẫn:
- Do tính kim loại : Al < Mg < Na
- Liên kết trong phân tử AlCl3 mang nhiều tính chất cộng hóa trị hơn, trong phân tử MgCl2, NaCl mang nhiều tính chất ion hơn.
Bài 89. Viết công thức cấu tạo của các phân tử sau: C2H6, C2H5Cl, C2H4, C2H2. Hướng dẫn:
- Viết cấu hình e lớp ngoài cùng của các nguyên tử, dùng e hoặc nhiều e để tham gia liên kết sao cho các nguyên tử đều đạt đến cấu hình khí hiếm gần nhất
Viết công thức cấu tạo của các phân tử Phân
tử
C2H6 C2H5Cl C2H4 C2H2
CTCT
C H
H C H
H
H
H H C
H C H
H
H
Cl H C
H H
C H H C C H
- Mức độ vận dụng
Bài 90. Cho hai ion XY32- và XY42-. Tổng số proton trong XY32- và XY42- lượt là 40 và 48. Xác định X, Y và các ion XY32-
và XY42-. Hướng dẫn:
Gọi số proton trong nguyên tử X là ZX trong nguyên tử Y là ZY. Lập hệ phương trình:
→
=
→ =
= +
= +
YlàO XlàS Z
Z Z
Z Z Z
Y X Y
X Y X
8 16 48
4
40
3
ZX + 4Zy = 48 - Hai ion SO32- và SO42-.
Bài 91. Mô tả liên kết hóa học trong phân tử : BeH2, BF3, CH4 bằng thuyết lai hóa.
Hướng dẫn:
a) Phân tử BeH2 :
+ Viết sơ đồ phân bố e ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của Be.
+ Ở trạng thái kích thích, nguyên tử Be sẽ dùng obitan 2s tổ hợp với 1 obitan 2p tạo thành 2 obitan lai hóa sp, cùng nằm trên một đường thẳng ngược chiều nhau.
+ 2 Nguyên tử H dùng obitan nguyên tử 1s xen phủ với 2 obitan lai hóa sp, tạo 2 liên kết xich ma.
b) Phân tử BF3
+ Viết sơ đồ phân bố e ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của B.
+ Ở trạng thái kích thích, nguyên tử B sẽ dùng obitan 2s tổ hợp với 2 obitan 2p tạo thành 3 obitan lai hóa 3sp2 , cùng nằm trong một tam giác đều.
+ 3 Nguyên tử H dùng obitan nguyên tử 1s xen phủ với 3 obitan lai hóa sp2, tạo 3 liên kết xich ma.
c) Phân tử CH4
+ Nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp3có dạng tứ diện đều.
+ Nguyên tử H dùng obitan 1s xen phủ với obitan sp3tạo liên kết xich ma.
- Mức độ vận dụng cao
Bài 92. Hợp chất X có dạng AB3, tổng số hạt proton trong phân tử là 40. Trong thành phần hạt nhân của A cũng như B đều có số hạt proton bằng số hạt notron.
A thuộc chu kỳ 3 bảng tuần hoàn.
a) Xác định tên gọi của A và B.
b) Xác dịnh các loại liên kết có trong phân tử AB3. Hướng dẫn:
a) Số hiệu nguyên tử trung bình của phân tử AB3 : 4 10
40 =
= Z
- Vì A là nguyên tố ở chu kỳ 3 ( 11 < ZB < 18 ).
- A có thể kết hợp vớ 3 nguyên tử B, nên:
+ Nếu B có hóa trị 1 A có hóa trị 3 A là Al ( Z = 13) ZB = 9 là Flo có số p và số n không bằng nhau. (loại)
+ Nếu B có hóa trị 2 A có hóa trị 6 A là S ( Z = 16) ZB = 8 là Oxi có số p và số n bằng nhau. (nhận)
Vậy hợp chất AB3 là SO3. b) Công thức cấu tạo của SO3:
O S
O
O
Liên kết cộng hóa trị và liên kết cho nhận.
Bài 93. Cho nguyên tố X là một phi kim. Hợp chất khí với hidro của X là A và oxit bậc cao nhất của X là B. Biết tỉ khối hơi của A so với B là 0,425.
a) Xác định nguyên tố X.
b) Viết công thức electron và công thức cấu tạo của A, B và cho biết liên kết giữa các nguyên tử trong A, B thuộc loại nào?
Hướng dẫn:
X là phi kim có hóa trị n Hóa trị của X trong hợp chất khí với Hidro: (8 - n) Hợp chất oxit cao nhất của X là : X2O8-n
dA/B = MA : MB = {X + (8 – n) } : {2X + 16(8 – n)}
- Khi n chẳn X là S công thức phân tử SO3.
- Khi n lẻ không có giá trị phù hợp.
b) - Công thức cấu tạo của H2S: H – S - H - Công thức cấu tạo của SO3: như câu 15b.
Dạng 3. Dựa vào độ âm điện xác định liên kết nào phân cực nhất.
- Mức độ biết
Bài 94. Biết tính phi kim giảm dần theo thứ tự: F, O, N, Cl. Xét trong các phân tử sau : F2O, Cl2O, ClF, NCl3, NF3; phân tử nào có liên kết phân cực nhất, ít phân cực nhất? Vì sao?
Hướng dẫn:
- Trong các phân tử trên thì liên kết N – Cl là ít phân cực nhất vì N và Cl có tính phi kim hầu như bằng nhau, khả năng hút cặp e chung hầu như cân bằng nhau.
- Liên kết Cl – F phân cực nhất vì flo có tính phi kim mạnh hơn clo nên hút cặp e chung lệch vấ phía Flo.
- Trong 4 nguyên tố trên thì hiệu số độ âm điện giữa flo và clo là lớn nhất, giữa clo và nitơ nhỏ nhất.
- Mức độ hiểu
Bài 95. Dựa vào độ âm điện, hãy sắp xếp theo chiều tăng độ phân cực của liên kết giữa 2 nguyên tử trong phân tử các chất sau: CaO, MgO, AlN, N2, NaBr, BCl3, AlCl3, CH4. Phân tử nào có chứa liên kết ion, liên kết cộng hóa trị có cực, không cực?
Hướng dẫn:
- Dựa vào cách tính hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử.
Độ phân cực của các phân tử tăng dần:
N2 < CH4 < BCl3 < AlCl3 < AlN < NaBr < MgO < CaO - Mức độ vận dụng
Bài 96. a) Cho các nguyên tố X, Y, Z có số hiệu nguyên tử lần lượt bằng 8, 16, 15.
So sánh tính phi kim giữa các nguyên tử trên?
b) Liên kết trong hợp chất với hidro của nguyên tử nguyên tố nào là phân cực nhất? Ít phân cực nhất?
Hướng dẫn:
a) Tính phi kim X > Y > Z.
b) Độ phân cực của liên kết trong hợp chất với hidro giảm dần H – X > H – Y > H – Z.
Bài 97. Cation M+có cấu hình e lớp ngoài cùng là 2p6 và anion X- có cấu hình e lớp ngoài cùng là 3p6. Cho biết liên kết hóa học giữa 2 ion trên thuộc loại liên kết nào? Giải thích?
Hướng dẫn:
M+: có phân lớp ngoài cùng 2p6 M có 11e M là Na X-: có phân lớp ngoài cùng 3p6 X có 17e M là Cl.
Liên kết Na+ và Cl- là liên kết ion.
Bài 98. a) Dựa vào độ âm điện, hãy xếp theo chiều độ phân cực tăng dần của liên kết giữa 2 nguyên tử trong phân tử CH4, MgO, CaO, N2, NaBr, BCl3, AlCl3. b) Phân tử chất nào có liên kết ion, liên kết công hóa trị không cực, liên kết công hóa trị có cực ?
Hướng dẫn:
a) Độ phân cực tăng dần : N2 < CH4< BCl3 < AlCl3 < MgO.
b) Phân tử có liên kết cộng hóa trị không cực : N2 , CH4. Phân tử có liên kết cộng hóa trị có cực : BCl3 , AlCl3. Phân tử có liên kết ion : NaBr, MgO, CaO.
Dạng 4. Ảnh hưởng của liên kết hóa học đến tính chất các chất.
Mức độ biết
Bài 99. Dựa vào bản chất của liên kết hidro giữa các phân tử, hãy cho biết trong những phân tử sau đây : CO2, F2 , NH3 , H2S.
- Chất nào dể hóa lỏng nhất?
- Chất nào dể tan trong nước nhất?
Hướng dẫn:
- Dựa vào độ âm điện của các nguyên tử, xem bản chất liên kết trong phân tử - Chất có nguyên tử H linh động thì dể hóa lỏng.
- Chất có nguyên tử H linh động và dể tạo liên kết Hidro với nước thì dể hòa tan trong nước hơn.
Mức độ hiểu
Bài 100. Giải thích vì sao bang phiến và iot lại dễ dàng thăng hoa nhưng không dẫn điện, trái lại muối ăn rất khó thăng hoa nhưng lại dẫn điện khi nóng chảy?
Hướng dẫn:
- Băng phiến và iot có cấu trúc mạng tinh thể phân tử, chúng dể dàng thăng hoa, các phân tử tách rời khỏi tinh thể và khuếch tán vào không khí nên không dẫn điện.
- Muối ăn rất khó thăng hoa vì có cấu trúc tinh thể ion. Rất bền vững khó bay hơi, khó nóng chảy.
- Muối ăn khi nóng chảy dẫn điện vì các ion là những phần tử mang điện, khi đó chuyển động tự do nên dẫn được điện.