Chuyên đề Hóa 10 Bài 1: Liên kết hóa học có đáp án

- Công thức Lewis của nguyên tử oxygen:

- Công thức Lewis của nguyên tử magnesium:

Công thức electron của CH$_{4}$ là:

Bước 1: Tổng số electron hóa trị của phân tử NCl$_{3}$ là:

5 + 7.3 = 26

Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử NCl$_{3}$:

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là:

26 – 2.3 = 20

Hoàn thiện octet cho các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ (Cl có độ âm điện lớn hơn.

Số electron hóa trị còn lại: 20 – 6.3 = 2

Nguyên tử trung tâm N chưa đạt octet, dùng 2 electron còn lại tạo octet cho N.

Công thức Lewis của nitrogen trichloride (NCl$_{3}$) là:

B có 3 electron hóa trị, F có 7 electron hóa trị. Trong phân tử BF$_{3}$ có 1 nguyên tử B và 3 nguyên tử F

⇒ Tổng số electron hóa trị là: 1.3 + 3.7 = 24 electron

B có độ âm điện nhỏ hơn F nên B là nguyên tử trung tâm.

Sơ đồ khung của phân tử BF$_{3}$:

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là:

24 – 2 × 3 = 18 electron

Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:

Số electron hóa trị còn lại: 18 – 18 = 0

Vì nguyên tử B chưa đạt octet nên vẫn cần thực hiện bước 4.

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 BF$_{3}$

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, Cl có 7 electron hóa trị. Trong phân tử CCl$_{4}$có 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử Cl.

⇒ Tổng số electron hóa trị của phân tử CCl$_{4}$ là: 1.4 + 4.7 = 32 electron

Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử CCl$_{4}$

C có độ âm điện nhỏ hơn nên C là nguyên tử trung tâm.

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 32 – 2 × 4 = 24 electron

Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:

Sử dụng 24 electron này để tạo octet cho Cl trước (vì Cl có độ âm điện cao hơn)

Bước 4: Nguyên tử C đã được octet. Vậy công thức Lewis của CCl$_{4}$là

Công thức Lewis của H$_{2}$O là

Phân tử nước có 2 cặp electron chung và 2 cặp electron riêng ở nguyên tử trung tâm (nguyên tử O).

Dựa vào công thức Lewis của SO$_{2}$ta thấy:

+ n là số nguyên tử O liên kết với nguyên tử trung tâm S ⇒ n = 2.

+ m là số cặp electron riêng của nguyên tử trung tâm ⇒ m = 1.

- Từ công thức Lewis của H$_{2}$O

⇒ Công thức VSEPR của H$_{2}$O là: AX$_{2}$E$_{2}$

- Từ công thức Lewis của NH$_{3}$

⇒ Công thức VSEPR của NH$_{3}$ là: AX$_{3}$E$_{1}$

- Từ công thức Lewis của SO$_{2}$

⇒ Công thức VSEPR của SO$_{2}$ là AX$_{2}$E$_{1}$.

Công thức Lewis của CS$_{2}$

⇒ Công thức VSEPR của CS$_{2}$ là: AX$_{2}$

Xung quanh nguyên tử C có hai cặp electron chung (hai liên kết đôi), để giảm tối ta lực đẩy 2 cặp electron này phải chiếm 2 khu vực điện tích âm sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất

→ Phân tử CS$_{2}$ có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR, góc hóa trị liên kết là 180$^{o}$

Vì xung quanh nguyên tử C có 4 cặp electron chung. Để giảm tối đa lực đẩy giữa 4 cặp electron chung, 4 cặp electron này phải chiếm 4 khu vực điện tích âm sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất nên phân tử có dạng tứ diện, góc liên kết $\widehat{HCH}$ = 109,5$^{o}$

Công thức Lewis của CO$_{2}$

Công thức VSEPR của CO$_{2}$ có dạng AX$_{2}$

Từ công thức Lewis của CO$_{2}$ ta xác định được phân tử này có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$.

1 AO 2s tổ hợp với 1 AO 2p, tạo 2 AO lai hóa sp

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.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$.

1 AO 2s tổ hợp với 2 AO 2p tạo 3 AO lai hóa sp$^{2}$.

Vậy nguyên tử C trong phân tử formaldehyde lai hóa sp$^{2}$

Trong phân tử CO$_{2}$

- Số nguyên tử liên kết với C là 2.

- Số cặp electron hóa trị riêng của C là 0

- Tổng hai giá trị là 2 ⇒ Trạng thái lai hóa của C là sp.

Trong phân tử SO$_{2}$

- Số nguyên tử liên kết với S là 2.

- Số cặp electron hóa trị riêng của S là 1

- Tổng hai giá trị là 3 ⇒ Trạng thái lai hóa của S là sp$^{2}$.

Trong phân tử NH$_{3}$

- Số nguyên tử liên kết với N là 3.

- Số cặp electron hóa trị riêng của N là 1

- Tổng hai giá trị là 4 ⇒ Trạng thái lai hóa của N là sp$^{3}$.

Phân tử chứa nguyên tử lai hóa sp$^{3}$ không thể có cấu trúc phẳng. Vì khi 1 AO ns tổ hợp với 3 AO np tạo ra 4 AO lai hóa sp$^{3}$. 4 AO sp$^{3}$ này chiếm 4 khu vực điện tích âm sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất nên phân tử có dạng tứ diện, góc tạo bởi hai trục của hai AO là 109,5$^{o}$$_{.}$

Ví dụ phân tử CH$_{4}$

Từ công thức Lewis của CH$_{4}$ ta xác định được phân tử này có dạng tứ diện theo mô hình VSEPR.

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp$^{3}$

4 AO lai hóa sp$^{3}$ 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.

Cấu hình electron của O (Z = 8) là 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{4}$

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp$^{3}$

2 AO lai hóa sp$^{3}$ chứa electron độc thân của nguyên tử O xen phủ với 2 AO s của nguyên tử H tạo thành 2 liên kết σ.

a) Viết công thức Lewis của HCN

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị, N có 5 electron hóa trị.

⇒ Tổng số electron hóa trị là: 4 + 1 + 5 = 10 electron.

Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử HCN

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 10 – 2 × 2 = 6 electron

Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:

Sử dụng 6 electron này để tạo octet cho N trước

Bước 4: Đã sử dụng hết 6 electron để tạo octet cho N. Tuy nhiên C chưa đủ octet nên ta chuyển 2 cặp electron của nguyên tử N tạo thành cặp electron dùng chung giữa C và N. Nguyên tử H đã đủ octet

Vậy công thức Lewis của HCN là:

b) Viết công thức Lewis của SO$_{3}$

Bước 1: S có 6 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị. Trong phân tử SO$_{3}$, có 1 nguyên tử S và 3 nguyên tử O

⇒ Tổng số electron hóa trị là: 1.6 + 3.6 = 24 electron

Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử SO$_{3}$

S có độ âm điện nhỏ hơn nên S là nguyên tử trung tâm.

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 24 – 2 × 3 = 18 electron

Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:

Sử dụng 18 electron này để tạo octet cho O trước (vì O có độ âm điện cao hơn)

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 tạo thành cặp electron dùng chung.

Vậy công thức Lewis của SO$_{3}$ là:

a) Công thức Lewis của HCN là:

⇒ Công thức VSEPR của HCN là AX$_{2}$

⇒ HCN có dạng đường thẳng

b) Từ công thức Lewis của SO$_{3}$

⇒ Công thức VSEPR của SO$_{3}$ là: AX$_{3}$

⇒ SO$_{3}$ có dạng tam giác phẳng.

c) Công thức Lewis của PH$_{3}$ là

⇒ Công thức VSEPR của PH$_{3}$ là: AX$_{3}$E$_{1}$

⇒ 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 109,5$^{o}$

a) Công thức Lewis của C$_{2}$H$_{2}$ là:

Cấu hình electron của nguyên tử C là: 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$

1 AO 2s tổ hợp với 1 AO 2p, tạo 2 AO lai hóa sp

Mỗi nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp. Mỗi nguyên tử C dùng 1 AO lai hóa sp để xen phủ với nhau tạo ra liên kết σ$_{C-C}$. Mỗi nguyên tử C dùng AO lai hóa sp còn lại để xen phủ với AO 1s của một nguyên tử H tạo ra liên kết σ$_{C-H}$. Mỗi nguyên tử C còn lại 2 AO 2p song song từng đôi một. Chúng xen phủ bên với nhau tạo ra 2 liên kết π$_{C-C}$. Như vậy trong phân tử C$_{2}$H$_{2}$ có 3 liên kết σ và 2 liên kết π.

b) Công thức Lewis của C$_{2}$H$_{4}$ là:

Cấu hình electron của nguyên tử C là: 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$

1 AO 2s tổ hợp với 2 AO 2p tạo 3 AO lai hóa sp$^{2}$.

Trong phân tử C$_{2}$H$_{4}$ mỗi nguyên tử C có sự lai hóa sp$^{2}$. Mỗi nguyên tử C dùng 1 AO lai hóa để xen phủ với nhau tạo ra liên kết σ$_{C-C}$. Mỗi nguyên tử C dùng AO lai hóa còn lại để xen phủ với AO 1s của một nguyên tử H tạo ra liên kết σ$_{C-H}$. Mỗi nguyên tử C còn 1 AO p không tham gia lai hóa sẽ xen phủ bên với nhau tạo liên kết π$_{C-C}$. Như vậy trong phân tử C$_{2}$H$_{4}$ có 5 liên kết σ và 1 liên kết π.

c) Công thức Lewis của NH$_{3}$ là:

⇒ Công thức VSEPR của NH$_{3}$ là: AX$_{3}$E$_{1}$

Từ công thức VSEPR dự đoán được trạng thái lai hóa của nguyên tử N trong phân tử NH$_{3}$ là sp$^{3}$.

Cấu hình electron của N là: 1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{3}$

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp$^{3}$

Ba AO lai hóa sp$^{3}$ (chứa electron độc thân) của nguyên tử N xen phủ với AO 1s của 3 nguyên tử H, tạo va liên kết σ, hướng về ba đỉnh của hình tứ diện. Nguyên tử N còn 1 AO lai hóa sp$^{3}$chứa một cặp electron chưa liên kết nằm hướng về đỉnh còn lại của tứ diện. Tuy nhiên cặp electron chưa liên kết này đẩy mạnh hơn nên làm góc liên kết giảm, nên nhỏ hơn 109,5$^{o}$

Lưu ý: Có thể dự đoán nhanh trạng thái lai hóa của nguyên tử A (nguyên tố s, p) trong một phân tử bất kì như sau:

- Xác định số nguyên tử liên kết trực tiếp với A.

- Xác định số cặp electron hóa trị riêng của A.

- Nếu tổng hai giá trị là 2; 3 hoặc 4 thì trạng thái lai hóa của A lần lượt là sp; sp$^{2}$ hoặc sp$^{3}$

a) Trong phân tử PCl$_{3}$

- Số nguyên tử liên kết với P là 3.

- Số cặp electron hóa trị riêng của P là 1

- Tổng hai giá trị là 4 ⇒ Trạng thái lai hóa của C là sp$^{3}$.

b) Trong phân tử CS$_{2}$

- Số nguyên tử liên kết với C là 2.

- Số cặp electron hóa trị riêng của C là 0

- Tổng hai giá trị là 2 ⇒ Trạng thái lai hóa của C là sp.

c) Trong phân tử SO$_{2}$

- Số nguyên tử liên kết với S là 2.

- Số cặp electron hóa trị riêng của S là 1

- Tổng hai giá trị là 3 ⇒ Trạng thái lai hóa của S là sp$^{2}$.