Ôn tập chương 3: liên kết hóa học

Chương 3

LIÊN KẾT HÓA HỌC

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. Liên kết liên kết ion và cộng hóa trị

- Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tố tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn.

- Các nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với nguyên tử khác tạo thành để đạt được cấuhình electron bền vững như của khí hiếm [có 2 hoặc 8 electron lớp ngồi cùng].

1. Liên kết ion

 Định nghĩa: Là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Sự hình thành liên kết ion

Nguyên tử kim loại nhường electron hóa trị trở thành ion dương [cation].

Nguyên tử phi kim nhận electron trở thành ion âm [anion]. Các ion trái dấu hút nhau tạo thành liên kết ion. Thí dụ: Liên kết trong phân tử CaCl2

+ Nguyên tử Ca nhường 2 electron tạo thành ion dương. Ca - Ca2+ + 2e

+ Nguyên tử clo nhận 1 electron tạo thành ion âm. Cl2 + 2e  2Cl

-Ion Ca2+ và 2 ion Cl- hút nhau tạo thành phân tử CaCl2.

 Điều kiện hình thành liên kết ion

Các ngun tố có tính chất khác hẳn nhau [kim loại và phi kim điển hình].Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết  1,7 là liên kết ion.

Các hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, dẫn điện khi tan trong nước hoặc nóng chảy.2. Liên kết cộng hóa trị

Định nghĩa: Là liên kết được hình thành giữa 2 nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùngchung.

Điều kiện hình thành liên kết cộng hóa trị

Các nguyên tử giống nhau hoặc gần giống nhau, liên kết với nhau bằng cách góp chung các electron hóatrị. Thí dụ Cl2, H2, N2, HCl, H2O...

Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết < 1,7 là liên kết cộng hóa trị.

 Liên kết cộng hóa trị có cực và khơng cực

Khi cặp electron dùng chung phân bố đối xứng giữa hai hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết thì đó là liên kếtcộng hóa trị khơng phân cực.

Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết 0,4  < 1,7 là liên kết cộng hóa trị có cực, nếu giá

trị này nhỏ hơn 0,4 thì liên kết là cộng hóa trị khơng cực.II. Sự lai hóa các obitan nguyên tử

1. Sự lai hóa

Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp một số obitan nguyên tử trong một nguyên tử để được các obitanlai hóa giống nhau, có số lượng bằng tổng số obitan tham gia lai hóa, nhưng định hướng khác nhau trong khơnggian.

2. Các kiểu lai hóa thường gặp

a. Lai hóa sp: Là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p tạo thành 2 obitan lai hóa sp nằm thẳng hàng với nhau, hướngvề hai phía.

1AO s + 1AO p 2 AO lai hãa sp

b. Lai hóa sp2: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 2 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 3 obitan laihóa sp2 nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tâm đến các đỉnh của tam giác đều.

1 AO s + 2 AO p 3 AO lai hãa sp

2

c. Lai hóa sp3: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 4 obitan laihóa sp3 định hướng từ tâm đến các 4 đỉnh của tứ diện đều.

1 AO s + 3 AO p 4 AO lai hãa sp

3

III. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị1. Liên kết đơn

Được hình thành do sự xen phủ trục của các obitan [liên kết ]. Các liên kết  thường rất bền vững.

Thí dụ: H - Cl ; H - O - H 2. Liên kết đôi.

Bao gồm 1 liên kết  hình thành do sự xen phủ trục và 1 liên kết ở hình thành do sự xen phủ bên của các

Thí dụ CH2 = CH2; O = C = O3. Liên kết ba.

Bao gồm 1 liên kết  và 2 liên kết ở.

Thí dụNN ; CH CHIV. Hóa trị và số oxi hóa1. Hóa trị

- Trong các hợp chất ion: hóa trị [cịn gọi là điện hóa trị] chính bằng điện tích của ion đó.

- Trong hợp chất cộng hóa trị: hóa trị [cộng hóa trị] chính bằng số liên kết của nguyên tử nguyên tố đó tạora được với các nguyên tử khác.

2. Số oxi hóa

Số oxi hóa của một nguyên tố trong hợp chất là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử nếu giảđịnh liên kết trong phân tử là liên kết ion.

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử theo nguyên tắc:+ Số oxi hóa của các đơn chất bằng khơng.

+ Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng khơng . + Số oxi hóa của các ion bằng điện tích của ion đó.

+ Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa của hiđro là +1, của oxi là -2.

B. BÀI TẬP ÁP DỤNG

3.1 Viết cấu hình electron của Cl [Z=17] và Ca [Z=20]. Cho biết vị trí của chúng [chu kì, nhóm] trong bảng tuầnhoàn. Liên kết giữa canxi và clo trong hợp chất CaCl2 thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết sơ đồ hình thành liên kếtđó.

[Trích đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ khối B năm 2004]3.2 Hai nguyên tố M và X tạo thành hợp chất có cơng thức là M2X. Cho biết:

- Tổng số proton trong hợp chất bằng 46.

- Trong hạt nhân của M có n - p = 1, trong hạt nhân của X có n’ = p’.- Trong hợp chất M2X, nguyên tố X chiếm 8

47 khối lượng.1. Tìm số hạt proton trong nguyên tử M và X.

2. Dựa vào bảng tuần hoàn hãy cho biết tên các nguyên tố M, X.

3. Liên kết trong hợp chất M2X là liên kết gì? Tại sao? Viết sơ đồ hình thành liên kết trong hợp chất đó.3.3 Viết cấu hình electron của các nguyên tử A, B biết rằng:

- Tổng số các loại hạt cơ bản trong nguyên tử A là 34. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10.- Kí hiệu của nguyên tử B là 199 B.

3.4 X, Y, Z là những ngun tố có điện tích hạt nhân lần lượt là 9, 19, 8.

1. Viết cấu hình electron nguyên tử của các ngun tố đó. Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của X, Y, Z.

2. Dự đoán liên kết hóa học có thể có giữa các cặp X và Y, Y và Z, X và Z. Viết công thức phân tử của các hợpchất tạo thành.

3.5 Một hợp chất có cơng thức XY2 trong đó Y chiếm 50% về khối lượng. Trong hạt nhân của X có n = p và hạtnhân Y có n’ = p’. Tổng số proton trong phân tử XY2 là 32.

a. Viết cấu hình electron của X và Y.

b. Dựa vào bảng tuần hồn, cho biết X, Y là những ngun tố gì? Cho biết bản chất liên kết và công thức cấu tạocủa phân tử XY2.

3.6 Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử một nguyên tố R nhóm VIIA là 28.1. Tính số khối của R. Dựa vào bảng tuần hồn, cho biết R là ngun tố gì?

2. Viết cơng thức phân tử và công thức cấu tạo của phân tử đơn chất R.3. Viết công thức electron và công thức cấu tạo hợp chất của R với hiđro.3.7 Phân tử NH3 có cấu tạo dạng chóp tam giác với góc liên kết HNH bằng 1070.

1. Theo lý thuyết lai hóa, nguyên tử nitơ trong phân tử NH3 ở trạng thái lai hóa nào? Mơ tả sự hình thành liên kếttrong NH3 theo giả thiết lai hóa đó.

2. Giải thích tại sao góc liên kết trong phân tử NH3 lại nhỏ hơn so với góc của tứ đều [109,5o]?3.8 Phân tử H2O có cấu tạo hình chữ V với góc liên kết HOH bằng 104,50.

1. Theo lý thuyết lai hóa, nguyên tử oxi trong phân tử H2O ở trạng thái lai hóa nào? Mơ tả sự hình thành liên kếttrong H2O theo giả thiết lai hóa đó.

2. Giải thích tại sao góc liên kết trong phân tử H2O lại nhỏ hơn so với góc của tứ đều [109,5o]?

3.9 Trình bày cấu trúc của tinh thể nước đá. Tinh thể nước đá thuộc kiểu tinh thể nguyên tử, phân tử hay ion?
2. Hãy giải thích vì sao nước đá lại nổi trên bề mặt nước lỏng?

3.10 Nguyên tố R có hóa trị cao nhất trong oxit gấp 3 lần hóa trị trong hợp chất với hiđro.a. Hãy cho biết hóa trị cao nhất của R trong oxit.

b. Trong hợp chất của R với hiđro, R chiếm 16

17 phần khối lượng. Khơng dùng bảng tuần hồn, cho biết kí hiệu của nguyên tử R.

c. Dựa vào bảng tuần hoàn cho biết R là ngun tố gì? Viết cơng thức electron và công thức cấu tạo oxit cao nhấtcủa R.

3.11 Hợp chất X tạo bởi hai nguyên tố A, B và có phân tử khối là 76. A và B có số oxi hóa cao nhất trong các oxitlà +nO và + mO, và số oxi hóa âm trong các hợp chất với hiđro là -nH và -mH thỏa mãn điều kiện nO = nH và mO =3mH.

1. Tìm cơng thức phân tử của X, biết rằng A cố số oxi hóa cao nhất trong X.

3.12 X là nguyên tố thuộc chu kì 3, X tạo với hiđro một hợp chất khí có cơng thức H2X, trong đó X có số oxi hóathấp nhất.

1. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hồn.

2. Trong oxit cao nhất của R thì R chiếm 40% khối lượng. Tìm khối lượng nguyên tử của R.

3. Dựa vào bảng tuần hoàn hãy cho biết X là nguyên tố nào. Viết phương trình phản ứng khi lần lượt cho H2X tácdụng với nước Cl2, dung dịch FeCl3, dung dịch CuSO4.

3.13 R là một nguyên tố phi kim. Tổng đại số số oxi hóa dương cao nhất với 2 lần số oxi hóa âm thấp nhất của R là +2.
Tổng số proton và nơtron của R nhỏ hơn 34.

1. Xác định R

2. X là hợp chất khí của R với hiđro, Y là oxit của R có chứa 50% oxi về khối lượng. Xác định cơng thức phân tử củaX và Y.

3. Viết công thức cấu tạo các phân tử RO2; RO3; H2RO4.

3.14 Cation X+ do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố hóa học tạo nên. Tổng số proton trong X+ là 11.1. Xác định công thức và gọi tên cation X+.

2. Viết công thức electron của ion X+. Cho biết cấu trúc hình học của ion này?

3.15 Anion Y2- do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố hóa học tạo nên. Tổng số electron trong Y2- là 50.

1. Xác định công thức phân tử và gọi tên ion Y2-, biết rằng 2 nguyên tố trong Y2- thuộc cùng một phân nhóm vàthuộc hai chu kì liên tiếp.

2. Viết cơng thức electron của ion Y2-. Cho biết cấu trúc hình học của ion này?

3.16 Có 5,56 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M [hóa trị n]. Chia A làm hai phần bằng nhau: Phần 1: Hòa tan hết trong dung dịch HCl lỗng, được 1,568 lit khí H2.

Phần 2: Hòa tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 2,016 lit khí SO2. Viết các phương trình hóa học và xác định tên kim loại M. Các thể tích khí đo ở đktc.

3.17 Để khử hoàn toàn 8 gam oxit của một kim loại thành kim loại cần dùng 3,36 lit H2. Hòa tan hết lượng kimloại thu được vào dung dịch HCl lỗng thấy thốt ra 2,24 lit khí H2. Biết các khí đo ở đktc.

Xác định cơng thức của oxit. Cho biết số oxi hóa và hóa 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 tồn bộ khí sinh ravào bình đựng dung dịch Ca[OH]2 dư, thấy tạo thành 7 gam kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hòa tan hết vàodung dịch HCl dư thì thu được 1,176 lit khí H2 [đktc].

1. Xác định công thức oxit kim loại.

2. Cho 4,06 gam oxit kim loại trên tác dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng [dư] được dung dịch X và có khí SO2 bay ra.

Hãy xác định nồng độ mol/lit của muối trong dung dịch X.

Coi thể tích của dung dịch khơng thay đổi trong suốt quá trình phản ứng.

Video liên quan