D. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
F. THễNG TIN BỔ SUNG
Sỏch giỏo khoa Húa học 10 nõng cao giới thiệu bảng tuần hoàn dạng dài cú rất nhiều ưu điểm. Để cú thờm thụng tin, chỳng tụi xin giới thiệu một số kiểu bảng tuần hoàn khỏc.
1. Dạng kim tự thỏp
2. Dạng bảng tuần hoàn xoỏy trụn ốc
Chương 3
LIấN KẾT HểA HỌC
A. TểM TẮT LÍ THUYẾT
I. Liờn kết liờn kết ion và cộng húa trị
- Liờn kết húa học là sự kết hợp giữa cỏc nguyờn tố tạo thành phõn tử hay tinh thể bền vững hơn. - Cỏc nguyờn tử của cỏc nguyờn tố cú khuynh hướng liờn kết với nguyờn tử khỏc tạo thành để đạt được cấu hỡnh electron bền vững như của khớ hiếm (cú 2 hoặc 8 electron lớp ngoài cựng).
1. Liờn kết ion
• Định nghĩa: Là liờn kết được hỡnh thành do lực hỳt tĩnh điện giữa cỏc ion mang điện tớch trỏi dấu. • Sự hỡnh thành liờn kết ion
Nguyờn tử kim loại nhường electron húa trị trở thành ion dương (cation).
Nguyờn tử phi kim nhận electron trở thành ion õm (anion). Cỏc ion trỏi dấu hỳt nhau tạo thành liờn kết ion.
Thớ dụ: Liờn kết trong phõn tử CaCl2
+ Nguyờn tử Ca nhường 2 electron tạo thành ion dương. Ca -→ Ca2+ + 2e
+ Nguyờn tử clo nhận 1 electron tạo thành ion õm. Cl2 + 2e → 2Cl-
Ion Ca2+ và 2 ion Cl- hỳt nhau tạo thành phõn tử CaCl2. • Điều kiện hỡnh thành liờn kết ion
Cỏc nguyờn tố cú tớnh chất khỏc hẳn nhau (kim loại và phi kim điển hỡnh). Quy ước hiệu độ õm điện giữa hai nguyờn tử liờn kết ≥ 1,7 là liờn kết ion.
Cỏc hợp chất ion cú nhiệt độ núng chảy và nhiệt độ sụi cao, dẫn điện khi tan trong nước hoặc núng chảy.
2. Liờn kết cộng húa trị
• Định nghĩa: Là liờn kết được hỡnh thành giữa 2 nguyờn tử bằng một hay nhiều cặp electron dựng chung.
• Điều kiện hỡnh thành liờn kết cộng húa trị
Cỏc nguyờn tử giống nhau hoặc gần giống nhau, liờn kết với nhau bằng cỏch gúp chung cỏc electron húa trị. Thớ dụ Cl2, H2, N2, HCl, H2O...
Quy ước hiệu độ õm điện giữa hai nguyờn tử liờn kết < 1,7 là liờn kết cộng húa trị. • Liờn kết cộng húa trị cú cực và khụng cực
Khi cặp electron dựng chung phõn bố đối xứng giữa hai hạt nhõn nguyờn tử tham gia liờn kết thỡ đú là liờn kết cộng húa trị khụng phõn cực.
Khi cặp electron dựng chung bị hỳt lệch về nguyờn tử cú độ õm điện lớn hơn thỡ đú là liờn kết cộng húa trị cú cực.
Quy ước hiệu độ õm điện giữa hai nguyờn tử liờn kết 0,4 ≤ ∆χ < 1,7 là liờn kết cộng húa trị cú cực, nếu giỏ trị này nhỏ hơn 0,4 thỡ liờn kết là cộng húa trị khụng cực.
II. Sự lai húa cỏc obitan nguyờn tử
1. Sự lai húa
Sự lai húa obitan nguyờn tử là sự tổ hợp một số obitan nguyờn tử trong một nguyờn tử để được cỏc obitan lai húa giống nhau, cú số lượng bằng tổng số obitan tham gia lai húa, nhưng định hướng khỏc nhau trong khụng gian.
2. Cỏc kiểu lai húa thường gặp
a. Lai húa sp: Là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p tạo thành 2 obitan lai húa sp nằm thẳng hàng với nhau, hướng về hai phớa.
1AO s + 1AO p 2 AO lai hóa sp
b. Lai húa sp2: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 2 obitan p của một nguyờn tử tham gia liờn kết tạo thành 3 obitan lai húa sp2 nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tõm đến cỏc đỉnh của tam giỏc đều.
1 AO s + 2 AO p 3 AO lai hóa sp 2
c. Lai húa sp3: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyờn tử tham gia liờn kết tạo thành 4 obitan lai húa sp3 định hướng từ tõm đến cỏc 4 đỉnh của tứ diện đều.
1 AO s + 3 AO p 4 AO lai hóa sp 3
III. Sự tạo thành liờn kết cộng húa trị
1. Liờn kết đơn
Được hỡnh thành do sự xen phủ trục của cỏc obitan (liờn kết σ). Cỏc liờn kết σ thường rất bền vững. Thớ dụ: H - Cl ; H - O - H
Bao gồm 1 liờn kết σ hỡnh thành do sự xen phủ trục và 1 liờn kết ở hỡnh thành do sự xen phủ bờn của cỏc obitan lai húa. Liờn kết ở thường kộm bền.
Thớ dụ CH2 = CH2; O = C = O 3. Liờn kết ba.
Bao gồm 1 liờn kết σ và 2 liờn kết ở. Thớ dụN N ; CH CH≡ ≡
IV. Húa trị và số oxi húa
1. Húa trị
- Trong cỏc hợp chất ion: húa trị (cũn gọi là điện húa trị) chớnh bằng điện tớch của ion đú.
- Trong hợp chất cộng húa trị: húa trị (cộng húa trị) chớnh bằng số liờn kết của nguyờn tử nguyờn tố đú tạo ra được với cỏc nguyờn tử khỏc.
2. Số oxi húa
Số oxi húa của một nguyờn tố trong hợp chất là điện tớch của nguyờn tử nguyờn tố đú trong phõn tử nếu giả định liờn kết trong phõn tử là liờn kết ion.
Xỏc định số oxi húa của cỏc nguyờn tử trong phõn tử theo nguyờn tắc: + Số oxi húa của cỏc đơn chất bằng khụng.
+ Tổng số oxi húa của cỏc nguyờn tử trong phõn tử bằng khụng . + Số oxi húa của cỏc ion bằng điện tớch của ion đú.
+ Trong hầu hết cỏc hợp chất, số oxi húa của hiđro là +1, của oxi là -2.
V. Liờn kết kim loại
- Liờn kết kim loại là liờn kết được hỡnh thành giữa cỏc nguyờn tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do dự tham gia của cỏc electron tự do.
- Cỏc mạng tinh thể kim loại thường gặp: Lập phương tõm khối, lập phương tõm diện, lục phương. - Cỏc kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, cú tớnh dẻo, cú ỏnh kim là do cấu tạo tinh thể kim loại quy định.
B. BÀI TẬP Cể LỜI GIẢI
3.1 Viết cấu hỡnh electron của Cl (Z=17) và Ca (Z=20). Cho biết vị trớ của chỳng (chu kỡ, nhúm) trong bảng tuần hoàn. Liờn kết giữa canxi và clo trong hợp chất CaCl2 thuộc loại liờn kết gỡ? Vỡ sao? Viết sơ đồ hỡnh thành liờn kết đú.
(Trớch đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ khối B năm 2004)
3.2 Hai nguyờn tố M và X tạo thành hợp chất cú cụng thức là M2X. Cho biết: - Tổng số proton trong hợp chất bằng 46.
- Trong hạt nhõn của M cú n - p = 1, trong hạt nhõn của X cú n’ = p’. - Trong hợp chất M2X, nguyờn tố X chiếm
47 8
khối lượng. 1. Tỡm số hạt proton trong nguyờn tử M và X.
2. Dựa vào bảng tuần hoàn hóy cho biết tờn cỏc nguyờn tố M, X.
3. Liờn kết trong hợp chất M2X là liờn kết gỡ? Tại sao? Viết sơ đồ hỡnh thành liờn kết trong hợp chất đú.
3.3 Viết cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tử A, B biết rằng:
-Tổng số cỏc loại hạt cơ bản trong nguyờn tử A là 34. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 10.
- Kớ hiệu của nguyờn tử B là 199B.
2. Liờn kết trong hợp chất tạo thành từ A và B thuộc loại liờn kết gỡ? Vỡ sao? Viết cụng thức của hợp chất tạo thành .
3.4 X, Y, Z là những nguyờn tố cú điện tớch hạt nhõn lần lượt là 9, 19, 8.
1. Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố đú. Cho biết tớnh chất húa học đặc trưng của X, Y, Z. 2. Dự đoỏn liờn kết húa học cú thể cú giữa cỏc cặp X và Y, Y và Z, X và Z. Viết cụng thức phõn tử của cỏc hợp chất tạo thành.
3.5 Một hợp chất cú cụng thức XY2 trong đú Y chiếm 50% về khối lượng. Trong hạt nhõn của X cú n = p và hạt nhõn Y cú n’ = p’. Tổng số proton trong phõn tử XY2 là 32.
a. Viết cấu hỡnh electron của X và Y.
b. Dựa vào bảng tuần hoàn, cho biết X, Y là những nguyờn tố gỡ? Cho biết bản chất liờn kết và cụng thức cấu tạo của phõn tử XY2.
3.6 Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyờn tử một nguyờn tố R nhúm VIIA là 28. 1. Tớnh số khối của R. Dựa vào bảng tuần hoàn, cho biết R là nguyờn tố gỡ?
2. Viết cụng thức phõn tử và cụng thức cấu tạo của phõn tử đơn chất R. 3. Viết cụng thức electron và cụng thức cấu tạo hợp chất của R với hiđro.
3.7 Phõn tử NH3 cú cấu tạo dạng chúp tam giỏc với gúc liờn kết HNH bằng 1070.
1. Theo lý thuyết lai húa, nguyờn tử nitơ trong phõn tử NH3 ở trạng thỏi lai húa nào? Mụ tả sự hỡnh thành liờn kết trong NH3 theo giả thiết lai húa đú.
2. Giải thớch tại sao gúc liờn kết trong phõn tử NH3 lại nhỏ hơn so với gúc của tứ đều (109,5o)?
1. Theo lý thuyết lai húa, nguyờn tử oxi trong phõn tử H2O ở trạng thỏi lai húa nào? Mụ tả sự hỡnh thành liờn kết trong H2O theo giả thiết lai húa đú.
2. Giải thớch tại sao gúc liờn kết trong phõn tử H2O lại nhỏ hơn so với gúc của tứ đều (109,5o)?
3.9 Trỡnh bày cấu trỳc của tinh thể nước đỏ. Tinh thể nước đỏ thuộc kiểu tinh thể nguyờn tử, phõn tử hay ion?
2. Hóy giải thớch vỡ sao nước đỏ lại nổi trờn bề mặt nước lỏng?
3.10 Nguyờn tố R cú húa trị cao nhất trong oxit gấp 3 lần húa trị trong hợp chất với hiđro. a. Hóy cho biết húa trị cao nhất của R trong oxit.
b. Trong hợp chất của R với hiđro, R chiếm
17 16
phần khối lượng. Khụng dựng bảng tuần hoàn, cho biết kớ hiệu của nguyờn tử R.
c. Dựa vào bảng tuần hoàn cho biết R là nguyờn tố gỡ? Viết cụng thức electron và cụng thức cấu tạo oxit cao nhất của R.
3.11 Hợp chất X tạo bởi hai nguyờn tố A, B và cú phõn tử khối là 76. A và B cú số oxi húa cao nhất trong cỏc oxit là +nO và + mO, và số oxi húa õm trong cỏc hợp chất với hiđro là -nH và -mH thỏa món điều kiện nO = nH và mO = 3mH.
1. Tỡm cụng thức phõn tử của X, biết rằng A cố số oxi húa cao nhất trong X.
2. Biết rằng X cú cấu trỳc phõn tử thẳng. Hóy cho biết trạng thỏi lai húa của nguyờn tử A và bản chất liờn kết trong X.
3.12 X là nguyờn tố thuộc chu kỡ 3, X tạo với hiđro một hợp chất khớ cú cụng thức H2X, trong đú X cú số oxi húa thấp nhất.
1. Xỏc định vị trớ của X trong bảng tuần hoàn.
2. Trong oxit cao nhất của R thỡ R chiếm 40% khối lượng. Tỡm khối lượng nguyờn tử của R.
3. Dựa vào bảng tuần hoàn hóy cho biết X là nguyờn tố nào. Viết phương trỡnh phản ứng khi lần lượt cho H2X tỏc dụng với nước Cl2, dung dịch FeCl3, dung dịch CuSO4.
3.13 R là một nguyờn tố phi kim. Tổng đại số số oxi húa dương cao nhất với 2 lần số oxi húa õm thấp nhất của R là +2. Tổng số proton và nơtron của R nhỏ hơn 34.
1. Xỏc định R
2. X là hợp chất khớ của R với hiđro, Y là oxit của R cú chứa 50% oxi về khối lượng. Xỏc định cụng thức phõn tử của X và Y.
3. Viết cụng thức cấu tạo cỏc phõn tử RO2; RO3; H2RO4.
3.14 Cation X+ do 5 nguyờn tử của 2 nguyờn tố húa học tạo nờn. Tổng số proton trong X+ là 11. 1. Xỏc định cụng thức và gọi tờn cation X+.
2. Viết cụng thức electron của ion X+. Cho biết cấu trỳc hỡnh học của ion này?
3.15 Anion Y2- do 5 nguyờn tử của 2 nguyờn tố húa học tạo nờn. Tổng số electron trong Y2- là 50.
1. Xỏc định cụng thức phõn tử và gọi tờn ion Y2-, biết rằng 2 nguyờn tố trong Y2- thuộc cựng một phõn nhúm và thuộc hai chu kỡ liờn tiếp.
3.16 Cú 5,56 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (húa trị n). Chia A làm hai phần bằng nhau: Phần 1: Hũa tan hết trong dung dịch HCl loóng, được 1,568 lit khớ H2.
Phần 2: Hũa tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc núng thu được 2,016 lit khớ SO2. Viết cỏc phương trỡnh húa học và xỏc định tờn kim loại M. Cỏc thể tớch khớ đo ở đktc.
3.17 Để khử hoàn toàn 8 gam oxit của một kim loại thành kim loại cần dựng 3,36 lit H2. Hũa tan hết lượng kim loại thu được vào dung dịch HCl loóng thấy thoỏt ra 2,24 lit khớ H2. Biết cỏc khớ đo ở đktc.
Xỏc định cụng thức của oxit. Cho biết số oxi húa và húa trị của kim loại trong oxit.
3.18 Khử hoàn toàn 4,06 gam một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn toàn bộ khớ sinh ra vào bỡnh đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy tạo thành 7 gam kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hũa tan hết vào dung dịch HCl dư thỡ thu được 1,176 lit khớ H2 (đktc).
1. Xỏc định cụng thức oxit kim loại.
2. Cho 4,06 gam oxit kim loại trờn tỏc dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch H2SO4 đặc, núng (dư) được dung dịch X và cú khớ SO2 bay ra.
Hóy xỏc định nồng độ mol/lit của muối trong dung dịch X.
Coi thể tớch của dung dịch khụng thay đổi trong suốt quỏ trỡnh phản ứng.
(Trớch đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ khối A năm 2003)
3.19 Hũa tan hoàn toàn 7 gam kim loại M trong 200 gam dung dịch HCl vừa đủ thu được 206,75 gam dung dịch A.
1. Xỏc định M và nồng độ % của dung dịch HCl.
2. Hũa tan 6,28 gam hỗn hợp X gồm M và một oxit của M trong 170 ml dung dịch HNO3 2M (loóng, vừa đủ) thu được 1,232 lit NO (đktc).
C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
3.20 Trong mạng tinh thể kim loại, người ta dựng độ đặc khớt ρ là phần trăm thể tớch mà cỏc nguyờn tử
chiếm trong tinh thể để đặc trưng cho từng kiểu cấu trỳc. Với kiểu cấu trỳc lập phương tõm khối, ρ= 68%;
kiểu cấu trỳc lập phương tõm diện, ρ= 74%. Bằng tớnh toỏn cụ thể, hóy chứng minh cỏc kết quả trờn.
3.21 Thừa nhận rằng cỏc nguyờn tử Ca, Cu đều cú dạng hỡnh cầu sắp xếp đặc khớt bờn cạnh nhau, thỡ thể tớch chiếm bởi cỏc nguyờn tử kim loại chiếm 74% so với toàn bộ khối tinh thể. Hóy tớnh bỏn kớnh nguyờn tử Ca, Cu (theo đơn vị Å), biết khối lượng riờng của cỏc tinh thể kim loại ở điều kiện chuẩn tương ứng là 1,55g/cm3 và 8,90g/cm3.
Cho biết: Ca = 40,08; Cu =63,55; 1 Å = 10-8 cm; 1u = 1,67.10-24 g.
3.22 Trỡnh bày bản chất liờn kết kim loại. So sỏnh liờn kết kim loại với liờn kết cộng húa trị và liờn kết ion. 2. Hóy giải thớch tại sao cỏc kim loại cú những tớnh chất vật lý đặc trưng là cú ỏnh kim, cú tớnh dẻo và cú khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
3.23 Kim loại Na cú cấu trỳc mạng tinh thể theo kiểu lập phương tõm khối với độ dài mỗi cạnh hỡnh lập phương là a = 0,429 nm. Hóy tớnh:
1. Bỏn kớnh nguyờn tử Na.
2. Khối lượng riờng (g/cm3) của natri. Natri cú thể nổi trờn nước khụng? Cho biết khối lượng nguyờn tử của natri là 23u ( 1u = 1,67.10-24 g).
3.24 Kim loạiNi cú cấu trỳc mạng tinh thể theo kiểu lập phương tõm diện. Bỏn kớnh nguyờn tử của Ni là r = 1,24.10-8 cm. Hóy tớnh:
1. Độ dài mỗi cạnh hỡnh lập phương. 2. Khối lượng riờng (g/cm3) của niken.
Cho biết khối lượng nguyờn tử của niken là 58,7u ( 1u = 1,67.10-24 g).
3.25 Cấu trỳc mạng tinh thể của hợp chất ion NaCl được biểu diễn dưới đõy:
Trong đú cỏc quả cầu lớn (ion Cl-) phõn bố theo kiểu lập phương tõm diện, cỏc quả cầu nhỏ (ion Na+) phõn bố ở tõm và ở giữa cỏc cạnh của hỡnh lập phương.
1. Tớnh số ion Na+ và Cl- cú trong một hỡnh lập phương. 2. Tớnh bỏn kớnh ion Na+ và Cl-.
Cho biết hỡnh lập phương cú cạnh là a = 0,552 nm và tỉ lệ bỏn kớnh 0,525 r r Cl