Bài tập Liên kết hóa học và hình học phân tử có đáp án

Đáp án A

Đối với phân tử CO2

Công thức Lewis của CO2 là

Nguyên tử trung tâm C có 2 liên kết (đôi) xung quanh tương ứng với 2 đám mây electron hóa trị. Công thức VSEPR của CO2 là AE2

Do 2 đám mây electron (liên kết đôi nối với O) phân bố thẳng hàng với nguyên tử C nên phân tử CO2 có dạng thẳng.

Đối với phân tử H2O

Công thức Lewis của H2O là

Xung quanh nguyên tử trung tâm O có 4 đám mây E (hai cặp electron chưa liên kết và hai cặp electron chung). Chiếm 4 khu vực điện tích âm đẩy nhau để góc hóa trị lớn nhất là 109,5o.

Tuy nhiên, do cặp electron chưa liên kết chiếm khoảng không gian lớn hơn so với các cặp electron liên kết, tương tác đẩy giữa các cặp electron chưa liên kết lớn hơn tương tác đẩy giữa các cặp electron liên kết, nên góc liên kết $\widehat{HOH}$ thực tế bằng 104,5o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5o). Phân tử có dạng góc.

a) Electron hóa trị là những electron ở các orbital của lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng chưa bão hòa, có thể tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học.

b) Electron chung là những electron hóa trị mà tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học.

c) Electron hóa trị riêng là những electron hóa trị nhưng không tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học.

Ví dụ:

- Nguyên tử Cl có có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p5

⇒ Nguyên tử Cl có 7 electron hóa trị

- Phân tử Cl2 có liên kết giữa hai nguyên tử Cl được thực hiện nhờ 1 đôi electron góp chung; các electron còn lại được gọi là electron hóa trị riêng.

Công thức cấu tạo của CO2 là O = C = O

Công thức cấu tạo của H2O là H – O – H

- Viết công thức Lewis của CH4:

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong CH4 có 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử H

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 1.4 + 4.1 = 8 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 4.2 = 8 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 8 – 0 = 0

Vậy công thức Lewis của CH4 là

- Viết công thức Lewis của BF3

Bước 1: B có 3 electron hóa trị, F có 7 electron hóa trị. Trong phân tử BF3 có 1 nguyên tử B và 3 nguyên tử F

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 1.3 + 3.7 = 24 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 3.2 = 6 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 24 – 6 = 18 electron

Bước 3: Sử dụng 18 electron này để tạo octet cho F trước (vì F có độ âm điện cao hơn)

Bước 4: Nguyên tử B chưa được octet nên ta chuyển 1 cặp electron chưa liên kết của F tạo cặp electron chung

Vậy công thức Lewis của BF3

hoặc hoặc

- Viết công thức Lewis của SO3

Bước 1: S có 6 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị. Trong phân tử SO3, có 1 nguyên tử S và 3 nguyên tử O

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 1.6 + 3.6 = 24 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 3.2 = 6 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 24 – 6 = 18 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 18 electron để tạo octet cho O trước

Bước 4: Đã sử dụng hết 18 electron để tạo octet cho O. Tuy nhiên S chưa đủ octet nên ta chuyển 1 cặp electron của nguyên tử O bên trái tạo thành cặp electron dùng chung.

chung.

- Công thức Lewis của F2O

Bước 1: F có 7 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị. Trong phân tử F2O có hai nguyên tử F và 1 nguyên tử O nên

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 2.7 + 1.6 = 20 elctron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 2.2 = 4 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = 20 – 4 = 16 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 16 electron để tạo octet cho F trước, sau đó tạo octet cho O.

Vậy công thức Lewis của F2O là

Xung quanh nguyên tử trung tâm có 3 đám mây electron hóa trị E, chiếm ba khu vực điện tích âm đẩy nhau, nên góc hóa trị lớn nhất là 120o. Ba đám mây E được phân bố trên mặt phẳng hướng về ba đỉnh của tam giác.

Bước 1: Viết công thức Lewis của CH4

Bước 2: Nguyên tử trung tâm C có 4 liên kết đơn xung quanh tương ứng với 4 đám mây electron. Công thức VSEPR của CH4 là AE4

Bước 3: Do 4 đám mây hướng tới 4 đỉnh của một tứ diện nên dạng hình học không gian của CH4 có dạng tứ diện

Công thức Lewis của CO2

Từ công thức Lewis của CO2 ta xác định được phân tử này có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s22s22p2. Để tạo liên kết với O, trước tiên có sự dịch chuyển 1 electron từ 2s lên 2p tạo cấu hình electron ở trạng thái kích thích là 1s22s12p3

Trong phân tử CO2, nguyên tử C phải có lai hóa sp giữa 2 AO (1 AO 2s và 1 AO 2p) để tạo ra 2 AO lai hóa (AO sp) cùng nằm trên một đường thẳng.

2 AO lai hóa này xen phủ trục với 2 AO 2p chứa electron độc thân của 2 nguyên tử O tạo thành liên kết σ.

Hai AO 2p không lai hóa của nguyên tử C có chứa electron độc thân xen phủ bên với 2AO 2p chứa electron độc thân còn lại của 2 nguyên tử O, tạo nên 2 liên kết π.

Phân tử acetone có dạng tam giác phẳng theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s22s22p2. Cấu hình electron của C (Z = 6) ở trạng thái kích thích là 1s22s12p3

1 AO 2s tổ hợp với 2 AO 2p tạo 3 AO lai hóa 2p2

3 AO lai hóa của nguyên tử C hướng về 3 đỉnh của một tam giác đều.

Công thức Lewis của CH4 là

Từ công thức Lewis của CO2 ta xác định được phân tử này có dạng tứ diện theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s22s22p2

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp3

4 AO lai hóa sp3 của nguyên tử C xen phủ với 4 AO s của nguyên tử H tạo thành 4 liên kết σ hướng về 4 đỉnh của một tứ diện đều.

- Viết công thức Lewis của CF4

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, F có 7 electron hóa trị. Trong phân tử CF4 có 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử F.

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 1.4 + 4.7 = 32 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 4.2 = 8 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 32 – 8 = 24 electron

Bước 3: Sử dụng 24 electron này để tạo octet cho F trước (vì F có độ âm điện cao hơn)

Bước 4: Nguyên tử C đã được octet. Vậy công thức Lewis của CF4 là

- Viết công thức Lewis của C2H6

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử C2H6 có 2 nguyên tử C và 6 nguyên tử H

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 2.4 + 6.1 = 14 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 7.2 = 14 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 14 – 14 = 0 electron

Bước 3: Nguyên tử C và H đều đã được octet. Vậy công thức Lewis của C2H6 là

- Viết công thức Lewis của C2H4

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử C2H4, có 2 nguyên tử C và 4 nguyên tử H

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 2.4 + 4.1 = 12 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 5.2 = 10 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 12 – 10 = 2 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 2 electron để tạo octet cho C trước

Bước 4: Đã sử dụng hết 2 electron để tạo octet cho C. Tuy nhiên C còn lại chưa đủ octet nên ta chuyển 1 cặp electron của nguyên tử C vừa được tạo octet tạo thành cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử C. Nguyên tử H đã đủ octet. Vậy công thức Lewis của C2H4 là

- Viết công thức lewis của C2H2

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử C2H2, có 2 nguyên tử C và 2 nguyên tử H

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 2.4 + 2.1 = 10 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 3.2 = 6 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 10 – 6 = 4 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 4 electron để tạo octet cho một C trước

Bước 4: Đã sử dụng hết 4 electron để tạo octet cho một C. Tuy nhiên C còn lại chưa đủ octet nên ta chuyển 2 cặp electron của nguyên tử C vừa được tạo octet tạo thành cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử C. Các nguyên tử H đã được octet.

Vậy công thức Lewis của C2H2 là

- Viết công thức Lewis của H2O

Bước 1: O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử H2O, có 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 2.1 + 1.6 = 8 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 2.2 = 4 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 8 – 4 = 4 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 4 electron để tạo octet cho O. Các nguyên tử H đã được octet.

Công thức Lewis của H2O là

Xung quanh nguyên tử trung tâm O có 4 đám mây E (hai cặp electron chưa liên kết và hai cặp electron chung). Chiếm 4 khu vực điện tích âm đẩy nhau để góc hóa trị lớn nhất là 109,5o (dạng tứ diện)

Tuy nhiên, do cặp electron chưa liên kết chiếm khoảng không gian lớn hơn so với các cặp electron liên kết, tương tác đẩy giữa các cặp electron chưa liên kết lớn hơn tương tác đẩy giữa các cặp electron liên kết, nên góc liên kết $\widehat{HOH}$ thực tế bằng 104,5o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5o).

Phân tử có dạng góc.

Cấu hình electron của nguyên tử O (Z = 8) là 1s22s22p4

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp3

2 AO lai hóa sp3 chứa electron độc thân của nguyên tử O xen phủ với 2 AO s của nguyên tử H tạo thành 2 liên kết σ.

Đáp án C

Công thức Lewis của CHCl$_{3}$ là

Nguyên tử trung tâm C có 4 liên kết đơn xung quanh tương ứng với 4 đám mây electron. Công thức VSEPR của CHCl$_{3}$là AE$_{4}$

Do 4 đám mây hướng tới 4 đỉnh của một tứ diện nên dạng hình học không gian của có CHCl$_{3}$dạng tứ diện

⇒ Trạng thái lai hóa của nguyên tử C trong phân tử CHCl$_{3}$là sp$^{3}$

Bước 1: N có 5 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử HNO3, có 1 nguyên tử H, 3 nguyên tử O và 1 nguyên tử N

⇒ Tổng số electron hóa trị N1 = 1.1 + 3.6 + 1.5 = 24 electron

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 4.2 = 8 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 24 – 8 = 16 electron

Bước 3: Sử dụng N3 = 16 electron để tạo octet cho O trước

Bước 4: Đã sử dụng hết 16 electron để tạo octet cho O. Tuy nhiên N chưa đủ octet nên ta chuyển 1 cặp electron của nguyên tử O bên phải tạo thành cặp electron dùng chung.

Chung cho hai nguyên tử O và N

Công thức Lewis của CS2

Xung quanh nguyên tử C có hai đám mây electron hóa trị, do lực đẩy giữa 2 đám mây electron nên 2 đám mây này phải xa nhau nhất → CS2 có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C là 1s22s22p2. Để tạo liên kết với S, trước tiên có sự dịch chuyển 1 electron từ 2s lên 2p tạo cấu hình electron ở trạng thái kích thích là 2s22s12p3

Trong phân tử CS2, nguyên tử C phải có lai hóa sp giữa 2 AO (1 AO 2s và 1 AO 2p) để tạo ra 2 AO lai hóa sp cùng nằm trên một đường thẳng.

Công thức Lewis của PCl5