Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Chân Trời Sáng Tạo: tại đây
Mở đầu trang 59 Hóa học 10:
Lời giải:
Liên kết mà các nguyên tử sử dụng chung các electron hóa trị để cùng thỏa mãn quy tắc octet được gọi là liên kết cộng hóa trị.
Vậy liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.
Câu hỏi 1 trang 59 Hóa học 10:
Lời giải:
Các nguyên tử đã góp chung electron khi tham gia hình thành liên kết để mỗi nguyên tử đều đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm với 8 electron lớp ngoài cùng.
– Để tạo thành liên kết trong phân tử HCl: Nguyên tử H và Cl, mỗi nguyên tử góp chung 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung. Khi đó H đạt được cấu hình electron của khí hiếm He với 2 electron lớp ngoài cùng. Cl đạt được cấu hình electron của khí hiếm Ar với 8 electron lớp ngoài cùng.
– Để tạo thành liên kết trong phân tử O2: Mỗi nguyên tử O góp chung 2 electron tạo thành 2 cặp electron dùng chung. Khi đó mỗi nguyên tử O đều đạt được cấu hình electron của khí hiếm Ne với 8 electron lớp ngoài cùng.
– Để tạo thành liên kết trong phân tử N2: Mỗi nguyên tử N góp chung 3 electron tạo thành 3 cặp electron dùng chung. Khi đó mỗi nguyên tử N đều đạt được cấu hình electron của khí hiếm Ne với 8 electron lớp ngoài cùng.
Câu hỏi 2 trang 59 Hóa học 10:
Lời giải:
– Xét phân tử HCl:
+ Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s1, chlorine (Cl) có cấu hình electron là [Ne]3s23p5. Để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử này đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử H và Cl cùng góp 1 electron để tạo nên 1 cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử. Lên kết giữa H và Cl được tạo nên bởi 1 cặp electron dùng chung
+ Nguyên tử nitrogen (N) có cấu hình electron là 1s22s22p3. Để đạt được 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 dùng chung cho cả hai nguyên tử.
Câu hỏi 3 trang 60 Hóa học 10:
Lời giải:
– Liên kết đơn là liên kết được tạo bởi 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng một gạch nối “–”
– Liên kết đôi là liên kết được tạo bởi 2 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng hai gạch nối “=”
– Liên kết ba là liên kết được tạo bởi 3 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng ba gạch nối “≡”
Luyện tập trang 60 Hóa học 10:
Lời giải:
Chlorine (Cl) có cấu hình electron là [Ne]3s23p5. Để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử Cl đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử Cl góp chung 1 electron để tạo nên cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử.
Câu hỏi 4 trang 60 Hóa học 10:
Lời giải:
Luyện tập trang 60 Hóa học 10:
Lời giải:
+ Nguyên tử nitrogen (N) có cấu hình electron là 1s22s22p3. Để đạt được cấu hình giống khí hiếm, nguyên tử N cần thêm 3 electron.
+ Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s1. Để đạt được cấu hình giống khí hiếm, nguyên tử H cần thêm 1 electron.
+ Để tạo thành liên kết trong phân tử NH3, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử N tạo thành 3 cặp electron dùng chung.
Câu hỏi 5 trang 61 Hóa học 10:
Lời giải:
– Cấu hình electron của O là: 1s22s22p4 ⇒ O có 6 electron ở lớp ngoài cùng ⇒ Cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.
– Cấu hình electron của C là: 1s22s22p2 ⇒ C có 4 elctron ở lớp ngoài cùng ⇒ Cần nhận thêm 4 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.
⇒ Mỗi nguyên tử sẽ góp chung 2 electron để tạo thành 2 cặp electron chung.
– Khi đó nguyên tử C có 6 electron (chưa đủ octet), O có 8 electron ở lớp ngoài cùng
⇒ O sẽ sử dụng 1 cặp electron chưa liên kết làm cặp electron chung với nguyên tử C. Trong CO, nguyên tử O đóng góp cặp electron chung nên nguyên là nguyên tử cho, còn nguyên tử C không đóng góp electron nên đóng vai trò nhận
⇒ Công thức electron
Công thức cấu tạo:
Câu hỏi 6 trang 61 Hóa học 10:
Lời giải:
Nguyên tử “cho” là nguyên tử đóng góp cặp electron chung, nguyên tử đó phải còn cặp electron chưa liên kết.
Nguyên tử “nhận” là nguyên tử không đóng góp electron, nguyên tử đó phải còn orbital trống, không chứa electron.
Luyện tập trang 61 Hóa học 10:
Lời giải:
Trong phân tử NH3, nguyên tử N còn 1 cặp electron chưa tham gia liên kết, ion H+ có orbital trống, không chứa electron. Khi cho NH3 kết hợp với ion H+, nguyên tử N sử dụng một cặp electron chưa liên kết làm cặp electron chung với ion H+ tạo thành ion NH4+.
Câu hỏi 7 trang 62 Hóa học 10:
Lời giải:
Liên kết cộng hóa trị trong các phân tử Cl2, O2, N2 là liên kết cộng hóa trị không phân cực vì hai nguyên tử tạo nên phân tử có độ âm điện bằng nhau, đôi electron không bị lệch về phía nguyên tử nào.
Câu hỏi 8 trang 62 Hóa học 10:
Lời giải:
Cặp electron bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Trong phân tử HCl, cặp electron bị lệch về phía nguyên tử Cl.
Trong phân tử NH3, cặp electron bị lệch về phía nguyên tử N.
Trong phân tử CO2, cặp electron bị lệch về phía nguyên tử O.
Luyện tập trang 62 Hóa học 10:
Lời giải:
– Liên kết cộng hóa trị không phân cực: H2, Br2…
– Liên kết cộng hóa trị phân cực: H2O, HBr, …
Câu hỏi 9 trang 62 Hóa học 10:
Lời giải:
Liên kết cộng hóa trị trong phân tử A2 luôn là liên kết cộng hóa trị không phân cực vì:
Δ
χ
=
χ
(
A
)
−
χ
(
A
)
=
0
Câu hỏi 10 trang 63 Hóa học 10:
Lời giải:
Khi cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về một phía nguyên tử là liên kết ion.
Luyện tập trang 63 Hóa học 10:
Lời giải:
Δ
χ
=
χ
(
C
l
)
−
χ
(
M
g
)
=
3
,
16
−
1
,
31
=
1
,
85
>
1
,
7
⇒ Liên kết Mg-Cl trong phân tử MgCl2 là liên kết ion.
Δ
χ
=
χ
(
O
)
−
χ
(
C
)
=
3
,
44
−
2
,
55
=
0
,
89
⇒ Liên kết C=O trong phân tử CO2 là liên kết cộng hóa trị phân cực.
Δ
χ
=
χ
(
C
)
−
χ
(
H
)
=
2
,
55
−
2
,
2
=
0
,
35
⇒ Liên kết C-H trong phân tử C2H4 là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Câu hỏi 11 trang 63 Hóa học 10:
Lời giải:
– Liên kết σ (sigma) được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital.
– Liên kết π (pi) được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital.
Câu hỏi 12 trang 63 Hóa học 10:
Lời giải:
Liên kết σ được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital. Vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.
Câu hỏi 13 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
– Liên kết π (pi) được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.
Câu hỏi 14 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
Câu hỏi 15 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
Liên kết bội là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tố bằng hai hoặc ba cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng hai gạch nối hoặc ba gạch nối.
Liên kết bội gồm cả liên kết σ và liên kết π.
– Phân tử Cl2 được tạo thành bởi 1 cặp electron dùng chung:
⇒ Phân tử Cl2 không chứa liên kết bội.
– Phân tử HCl được tạo thành bởi 1 cặp electron dùng chung:
⇒ Phân tử HCl không chứa liên kết bội.
– Phân tử O2 được tạo thành bởi 2 cặp electron dùng chung:
⇒ Phân tử O2 chứa liên kết bội.
– Phân tử N2 được tạo thành bởi 3 cặp electron dùng chung:
⇒ Phân tử N2 chứa liên kết bội.
Câu hỏi 16 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
Sự xen phủ có sự tham gia của AO s luôn là xen phủ trục vì dù theo phương, chiều nào thì vùng xen phủ cũng nằm trên đường nối tâm giữa hai nguyên tử.
Câu hỏi 17 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
– Liên kết đơn gồm 1 liên kết σ.
– Liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π.
– Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và hai liên kết π.
Luyện tập trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
Sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C2H4):
Câu hỏi 18 trang 64 Hóa học 10:
Lời giải:
Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại.
Năng lượng liên kết trong phân tử N2 (Eb = 945 kJ/mol) lớn hơn năng lượng liên kết trong phân tử H2 (Eb = 432 kJ/mol) ⇒ Liên kết trong phân tử N2 bền hơn. Ngược lại liên kết trong phân tử H2 kém bền hơn (dễ bị phá vỡ hơn).
Câu hỏi 19 trang 65 Hóa học 10:
Lời giải:
Năng lượng liên kết luôn có giá trị dương vì để phá vỡ các liên kết giữa các nguyên tử thì cần phải cung cấp năng lượng.
Luyện tập trang 65 Hóa học 10:
Lời giải:
Năng lượng liên kết trong phân tử N2 là Eb = 945 kJ/mol. Tức là để phá vỡ 1 mol phân tử N2 cần cung cấp năng lượng là 945 kJ.
⇒ Phân tử N2 rất khó bị phá vỡ ⇒ Bền ở điều kiện thường.
Vận dụng trang 65 Hóa học 10:
Lời giải:
Khí nitrogen có năng lượng liên kết (Eb = 945 kJ/mol) lớn hơn nhiều so với khí oxygen (Eb = 498 kJ) nên nitrogen bền vững với môi trường hơn, không oxi hóa cao su theo thời gian.
Câu hỏi 20 trang 66 Hóa học 10:
Lời giải:
Các bước trong quá trình lắp ráp mô hình phân tử NH3:
Bước 1: Xác định hình học phân tử của chất cần lắp ráp.
Phân tử NH3 có dạng:
Công thức VESEPR của NH3 là AX3E1. Để giảm tối đa lực đẩy giữa 4 cặp electron hóa trị (gồm 3 cặp electron chung và 1 cặp electron riêng), 4 cặp electron này phải chiếm 4 khu vực điện tích âm sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất. Tuy nhiên cặp electron riêng đẩy mạnh hơn làm góc liên kết giảm, nên nhỏ hơn 109,5o
Bước 2: Xác định số lượng các loại liên kết và kiểu liên kết trong phân tử, qua đó xác định số lượng mỗi loại khối cầu và số thanh nối cần dùng.
Chọn 3 thanh nối biểu diễn 3 liên kết đơn N-H. Chọn 1 quả cầu biểu diễn nguyên tử N và 3 quả cầu (khác màu với N) biểu diễn 3 nguyên tử H.
Bước 3: Hoàn chỉnh mô hình phân tử
Câu hỏi 21 trang 66 Hóa học 10:
Lời giải:
– Phân tử CH4 được tạo bởi 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử H
– Phân tử CH3Cl được tạo bởi 1 nguyên tử C, 3 nguyên tử H và 1 nguyên tử Cl
⇒ Mô hình trên gồm 3 loại nguyên tử khác màu gồm: 1 nguyên tử C được biểu diễn bằng quả cầu màu đen, 3 nguyên tử H được biểu diễn bằng quả cầu màu trắng và 1 nguyên tử Cl được viểu diễn bằng quả cầu màu xanh.
⇒ Mô hình trên biểu diễn phân tử của CH3Cl
Vận dụng trang 66 Hóa học 10:
Lời giải:
Bước 1: Xác định hình học phân tử của chất cần lắp ráp.
Toàn bộ các nguyên tử nằm trên cùng một đường thẳng.
Bước 2: Xác định số lượng các loại liên kết và kiểu liên kết trong phân tử, qua đó xác định số lượng mỗi loại khối cầu và số thanh nối cần dùng.
Chuẩn bị 5 thanh nối tương ứng với 5 liên kết.
2 quả cầu màu xám biểu diễn nguyên tử C, hai quả cầu màu trắng biểu diễn nguyên tử H.
Bước 3: Hoàn chỉnh mô hình phân tử
Bài 1 trang 66 Hóa học 10: Trong phân tử iodine (I2), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung. Nhờ đó, mỗi nguyên tử iodine đã đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm nào dưới đây?
A. Xe
B. Ne
C. Ar
D. Kr
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Trong phân tử iodine (I2), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung ⇒ Mỗi nguyên tử I đều đạt 8 electron lớp ngoài cùng.
Nguyên tử I có 5 lớp electron.
⇒ Giống cấu hình khí hiếm Xe.
Bài 2 trang 66 Hóa học 10: Hydrogen sulfide (H2S) và phosphine (PH3) đều là những chất có mùi khó ngửi và rất độc. Trình bày sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử các chất trên.
Lời giải:
– Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử H2S:
+ Nguyên tử S có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p4. Cần 2 electron để đạt được cấu hình giống khí hiếm.
+ Nguyên tử H có cấu hình electron là: 1s1. Cần thêm 1 electron để đạt được cấu hình giống khí hiếm.
+ Khi hình thành phân tử, mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.
– Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử PH3:
+ Nguyên tử P có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p3. Để đạt được cấu hình electron giống khí hiếm thì cần thêm 3 electron.
+ Nguyên tử H có cấu hình electron là: 1s1. Để đạt được cấu hình electron giống khí hiếm thì cần thêm 1 electron.
+ Khi hình thành phân tử, mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử P để tạo thành 3 cặp electron dùng chung.
Bài 3 trang 66 Hóa học 10: Viết công thức Lewis của các phân tử CS2, SCl2 và CCl4.
Lời giải:
– Phân tử CS2: Mỗi nguyên tử S sẽ góp chung 2 electron mới nguyên tử C tạo thành 4 cặp electron dùng chung được biểu thị bằng 4 gạch nối.
– Phân tử SCl2: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.
– Phân tử CCl4: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp 1 electron với nguyên tử C để tạo thành 4 cặp electron dùng chung.
Bài 4 trang 66 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết cho – nhận trong phân tử sulfur dioxide (SO2).
Lời giải:
+ O có cấu hình electron là 1s22s22p4 ⇒ O có 6 electron ở lớp ngoài cùng ⇒ Cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm.
+ S có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p4 ⇒ S có 6 elctron ở lớp ngoài cùng ⇒ Cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm.
+ Khi hình thành phân tử, một nguyên tử O góp chung 2 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.
Nguyên tử O còn lại chưa được liên kết. Trong khi đó nguyên tử S vẫn còn 2 đôi electron chưa tham gia liên kết.
⇒ Nguyên tử S sẽ cho nguyên tử O chưa tham gia liên kết 1 cặp electron để dùng chung.
⇒ Công thức electron:
Công thức cấu tạo:
Bài 5 trang 66 Hóa học 10: Mô tả sự tạo thành liên kết trong phân tử chlorine bằng sự xen phủ của các AO.
Lời giải:
– Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử chlorine được biểu diễn trên cái orbital như sau:
– Sự hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine là do sự xen phủ trục giữa hai AO p chứa electron độc thân của mỗi nguyên tử chlorine. Liên kết được tạo thành giữa hai nguyên tử chlorine là liên kết σ.
Bài 6 trang 66 Hóa học 10: Sự xen phủ giữa hai orbital p trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết σ? Trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết π? Cho ví dụ.
Lời giải:
Khi các nguyên tử liên kết với nhau, các AO phải được sắp xếp ở vị trí phù hợp. Chẳng hạn khi hình thành phân tử giữa hai nguyên tử, vị trí của các AO như sau:
– Hai AO pz nằm dọc trên cùng một trục nên chỉ có thể xen phủ trục với nhau ⇒ Chỉ tạo thành liên kết σ.
– Hai AO px hoặc hai AO py là song song nên chỉ có thể xen phủ bên với nhau ⇒ Tạo thành liên kết π.
Bài 7 trang 66 Hóa học 10: Cho biết số liên kết σ và liên kết п trong phân tử acetylene (C2H2).
Lời giải:
– Phân tử C2H2 gồm:
+ Hai liên kết đơn C-H. Hai liên kết này đều là liên kết σ.
+ Một liên kết ba C≡C gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π
Bài 8 trang 66 Hóa học 10: Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được liệt kê trong bảng sau:
|
Hydrogen halide |
Năng lượng liên kết (kJ/mol) |
|
HF |
565 |
|
HCl |
427 |
|
HBr |
363 |
|
HI |
295 |
Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết trong các phân tử HF, HCl, HBr và HI
Lời giải:
HX nào có năng lượng liên kết càng lớn thì độ bền liên kết càng cao.
Sắp xếp theo chiều tăng dần giá trị năng lượng liên kết: HI < HBr < HCl < HF
⇒ Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết: HI < HBr < HCl < HF