Đề kiểm tra 45 phút Hóa 10 Chương 3: Liên kết hóa học

 Theo đề bài ta có:

2p_M + p_X = 46                                             (1)

n_M - p_M = 1 và n_X = p_X

Trong phân tử M₂X thì X chiếm 8/47 phần khối lượng nên:

Lại có n_M = p_M + 1 và n_X = p_X, thay vào (2) được:

−32p_M + 78p_X = 16                                     (3)

Từ (1) và (3) giải được p_M = 19; p_X = 8

Vậy hợp chất là K₂O, có liên kết ion.

Cấu hình electron của cation M⁺ và anion X^-: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.

Nguyên tử M nhường 1 electron để tạo thành cation M+:

M → M⁺ + 1e

Cấu hình electron của nguyên tử M: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ (Z = 19)

M là kim loại K.

Nguyên tử X nhận 1 electron để trở thành anion X^-:

X + 1e → X^-

Cấu hình electron của nguyên tử X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ (Z = 17)

X là phi kim Cl.

Cho đơn chất M tác dụng với đơn chất X: 2K + Cl₂ 2KCl.

Gọi p, n lần lượt là số hạt proton và số hạt notron trong nguyên tử X, ta có hệ phương trình:

X có Z = 35 nên X là Br

Hiệu độ âm điện giữa 2 nguyên tử Ca và Br là:

CaX₂ có liên kết ion.

Cấu hình electron nguyên tử của Al (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹.

Nguyên tử Al nhường 3 electron để tạo thành ion Al³⁺:

Al →  Al³⁺ + 3e.

Cấu hình electron của ion Al³⁺: 1s²2s²2p⁶.

Ta có:

H₂S: H- S-H

Phân tử H₂S chứa 2 liên kết H-S:

⇒ Tổng năng lượng liên kết trong H₂S: 2.368 = 736 kJ/mol.

H₂O: H - O - H  

Phân tử H₂O chứa 2 liên kết H-O

⇒ Tổng năng lượng liên kết trong H₂O: 2.464 = 928 kJ/mol.

Tổng điện tích của các ion trong hợp chất ion bằng 0.

Giả sử công thức có dạng: X_aY_b

 a.(+2) + b.(-1) = 0

Công thức của hợp chất là XY₂

Z = 12: 1s²2s²2p⁶3s²

Z = 9: 1s²2s²2p⁵

Z = 11: 1s²2s²2p⁶3s¹

Z = 10: 1s²2s²2p⁶

Ta thấy nguyên tử có Z = 12 thì có 2 electron ở lớp ngoài cùng Có xu hướng nhường 2 electron.

Ta có:

Giá trị hiệu độ âm điện tăng dần như sau: 0,38 < 0,84 < 1,24 < 2,51

Độ phân cực của các phân tử xếp theo thứ tự răng dần: H₂S < NH₃ < H₂O < Na₂O.

Hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, hai nguyên tử này liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử H góp 1 electron để tạo thành cặp electron chung trong phân tử H₂. Như vậy, trong phân tử H₂, mỗi phân tử có 2 electron đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

 Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình Hợp chất chứa liên kết ion là BaCl₂.

 Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

 Nguyên tử X có điện tích hạt nhân là +19

⇒ Z_X = 19

⇒ Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

⇒ Có 1 elctron lớp ngoài cùng ⇒ xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Theo quy tắc octet (bát tử): Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, nguyên tử các nguyên tố nhóm A có xu hướng tạo thành lớp vỏ ngoài cùng có 8 electron tương ứng với khí hiếm gần nhất (hoặc 2 electron với khí hiếm helium).

Hợp chất KNO₃ tạo nên bởi ion đơn nguyên tử (K⁺) và ion đa nguyên tử (NO₃^-).

K⁺ + NO₃⁻ → KNO₃

∆ = _(Cl) - _(Na) = 3,16 - 0,93 = 2,23 ≥ 1,7

⇒ Liên kết trong phân tử NaCl là liên kết ion.

∆ = _(C) - _(H) = 2,55 - 2,2 = 0,35 < 0,4

⇒ Liên kết trong phân tử CH₄ là liên kết cộng hóa trị không cực.

∆ = _(O) - _(H) = 3,44 - 2,2 = 1,24 mà 0,4 < 1,24 < 1,7

⇒ Liên kết trong phân tử H₂O là liên kết cộng hóa trị có cực.

∆ = _(Cl) - _(H) = 3,16 - 2,2 = 0,96 mà 0,4 < 0,96 < 1,7

⇒ Liên kết trong phân tử HCl là liên kết cộng hóa trị có cực.

Trong dãy halogen, tương tác van der Waals tăng theo sự tăng của số electron (và proton) trong phân tử, làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất. Do đó I₂ có nhiệt độ sôi cao nhất.

H₂, HCl, NH₃, F₂, HI, CO₂, N₂, CH₄ chỉ chứa liên kết cộng hóa trị.

Vậy chỉ có dãy  KCl, Al₂O₃, NaF, Ba(OH)₂ tất cả các phân tử đều có liên kết ion.

Hợp chất mà phân tử chứa liên kết ion là: MgO, K₂SO₄. 

Các hợp chất chứa hai loại ion có thể tạo thành từ các ion này là: KCl; K₂CO₃; CaCl₂; CaCO₃.

Cl₂: Liên kết (Cl-Cl) là liên kết cộng hóa trị không cực

HCl: Liên kết (H-Cl) là liên kết cộng hóa trị phân cực

NaCl: Liên kết (Na-Cl) là liên kết ion

Ta có sự tăng dần liên kết trong phân tử là: Cl₂, HCl, NaCl.

Khí hiếm argon (Z = 18): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Fluorine (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ có 7 electron lớp ngoài cùng. Xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất là Ne: 1s²2s²2p⁶

Oxygen (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ có 6 electron lớp ngoài cùng. Xu hướng nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất là Ne: 1s²2s²2p⁶

Hydrogen (Z = 1): 1s¹ có 1 electron lớp ngoài cùng. Xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất là He: 1s²

Chlorine (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ có 7 electron lớp ngoài cùng. Xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất là Ar: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.

Vậy nguyên tử nguyên tố chlorine có xu hướng đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm argon khi tham gia hình thành liên kết hóa học.

N (Z = 7): 1s²2s²2p³ có 5 electron lớp ngoài cùng ⇒ mỗi nguyên tử N góp 3 electron để đạt cấu hình electron lớp ngoài cùng bền vững của khí hiếm gần nhất là Ne. 

Nguyên tử nguyên tố X có 7 electron trên các phân lớp s

⇒ X : 1s²2s²3s²4s²5s¹

Vì thuộc nhóm A nên X thuộc nhóm IA

nguyên tử nguyên tố Y có 17 electron trên các phân lớp p

⇒ Y : 2p⁶3p⁶4p⁵ ⇒ 4s²4p⁵

Vì Y thuộc nhóm A ⇒ X thuộc nhóm VIIA

⇒ Hợp chất XY : liên kết ion

Tổng số electron: p_X + 3p_Y + 2 = 42

- Nếu p_X – p_Y = 8 ⇒ p_X = 16, p_Y = 8. Ion là SO₃^2-

- Nếu p_Y – p_X = 8 ⇒ p_X = 4, p_Y = 12, loại vì Be và Mg không tạo ion dạng MgBe₃^2-

⇒ Liên kết giữa S và O là liên kết cộng hóa trị phân cực.

 X thuộc nhóm IA là kim loại điển hình, điện tích 1+.

Y thuộc nhóm VIIA là phi kim điển hình, điện tích 1-.

Công thức hợp chất là XY, liên kết giữa X và Y là liên kết ion.

Trong phân tử, khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.

O (Z = 8): [He]2s²2p⁴ ⇒ có 6 electron lớp ngoài cùng ⇒ xu hướng nhận 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững ⇒ góp 2 electron.

C (Z = 6): [He]2s²2p² ⇒ có 4 electron lớp ngoài cùng ⇒ xu hướng nhận 4 electron để đạt cấu hình electron bền vững ⇒ góp 4 electron tạo 4 cặp electron dùng chung với O.

Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử CO₂:

 Vậy trong một phân tử CO₂ có 4 cặp electron chung. 

Gọi tổng số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử X là: p_X, n_X, e_X và y là p_Y, n_Y, e_Y.

Tổng số hạt proton, nơtron và electron của nguyên tử XY₂ là 66

P_x + n_x + e_x + 2.(p_y + n_y + e_y)= 66 hay 2p_x + n_x + 4p_y +2n_y = 66 (1)

(Vì p_x = e_x và p_y = e_y)

Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22 nên :

P_x + e_x + 2p_y + 2e_y – n_x - 2n_y = 22

hay 2p_x + 4p_y - n_x - 2n_y = 22 (2)

Số khối của Y nhiều hơn X là 4

P_x + n_x – (p_y + n_y) = 4 (3)

Số hạt trong Y nhiều hơn số hạt trong X là 6 hạt

p_y + n_y + e_y – (P_x + n_x + e_x) = 6

hay 2p_y + n_y – (2p_x + n_x) = 6 (4)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có:

p_x = 6 (C) và p_y = 8 (O).

Công thức cấu tạo của CO₂ O=C=O

Vậy phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị.

 Liên kết ion trong hợp chất KF được tạo bởi lực hút tĩnh điện giữa cation K⁺ và anion F^-.

Trong các phản ứng hóa học, chỉ có các electron thuộc lớp ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng tham gia vào quá trình tạo thành liên kết (electron hóa trị).

 Tương tác van der Waals tăng khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng.

Trong điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở trạng thái rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi và không dẫn điện ở trạng thái rắn. Hợp chất ion thường dễ tan trong nước, tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện.

Hợp chất tạo nên bởi ion Fe³⁺ và O^2- là hợp chất ion, có công thức phân tử là Fe₂O₃.

Gọi tổng số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử X là: p_X, n_X, e_X và y là p_Y, n_Y, e_Y.

Tổng số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử XY₃ là 196:

p_x + n_x + e_x + 3.(p_y + n_y + e_y) = 196 

Ta có p_x = e_x và p_y = e_y 2p_x + n_x + 6p_y + 3n_y = 196                       (1)

Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 nên:

p_x + e_x + 3p_y + 3e_y – n_x – 3n_y = 60 2p_x + 6p_y - n_x - 3n_y = 60         (2)

Số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y trong phân tử là 76:

p_x + e_x + 76 = 3(p_y + e_y)  6p_y – 2p_x = 76                                     (3)

Lấy (1) + (2) ta có: 4p_x + 12p_y = 256                                                    (4)

Giải hệ (3) và (4) ta có: p_x = 13 (Al), p_y = 17 (Cl)

Dựa vào độ âm điện Phân tử AlCl₃ có chứa liên kết cộng hóa trị phân cực.

Mg (Z = 12) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s² ⇒ Có 2 electron lớp ngoài cùng.

Khí hiếm gần nhất là: Ne (Z = 10): 1s²2s²2p⁶

Do đó, Mg có xu hướng nhường 2 electron lớp ngoài cùng để trở thành ion mang điện tích dương.

Mg ⟶ Mg²⁺ + 2e

Đặt số p = số e = Z; số n = N

Ta có tổng số hạt của nguyên tử X là 34: 2Z + N = 34 (1)

Số hạt mạng điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10: 2Z – N = 10 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) thu được Z = 11 và N = 12

Ta có thể tìm ra được X là Na (Z = 11)

Cấu hình electron của nguyên tử Na là: 1s²2s²2p⁶3s¹ ⇒ Có 1 electron lớp ngoài cùng 

Do đó, nguyên tử Na phải nhường đi 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững với 8 electron lớp ngoài cùng theo quy tắc octet. 

Điều kiện cần và đủ để tạo thành liên kết hydrogen:

Nguyên tử hydrogen liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn như F, O, N,...

Nguyên tử F, O, N,... liên kết với hydrogen phải có ít nhất một cặp electron hóa trị chưa liên kết.

Số chất tạo liên kết hydrogen là: H₂O, HF, C₂H₅OH.

• X có 1 electron lớp ngoài cùng, electron cuối cùng điền vào phân lớp 4s

X thuộc chu kì 4, nhóm IA.

• Y có 7 electron lớp ngoài cùng, electron cuối cùng điền vào phân lớp 2p

Y thuộc chu kì 2, nhóm VIIA.

X và Y là kim loại điển hình và phim kim điển hình nên liên kết hoá học giữa nguyên tử X và nguyên tử Y thuộc loại liên kết ion.