Chuyên đề 3 - Liên kết hóa học - HSG - Hóa Học 10

CHUYÊN ĐỀ 3: LIÊN KẾT HÓA HỌC - CẤU TẠO PHÂN TỬ

- LAI HÓA ORBITAL, THUYẾT VSEPR

PHẦN I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO

I ĐẠI CƯƠNG VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC

L N

C

V ụ: PCl5 ; SF6 ; NO ; BeH2 ; … 1 Liên kết ion S t o t n ion, tion, nion - I ,

nguyê

- N

M  n M  + ne (n = 1, 2, 3) V ụ: 12Mg : 1s2 2s22p63s 2  Mg  2 Mg  + 2e - N

X + ne  n X  (n = 1, 2, 3) V ụ: 8O : 1s2 2s 2 2p 4  O + 2e  2 O  Ion n n uyên t , ion n uyên t - I

Ion n n uyên t Ion n uyên t Mg2+: Cation magnesium 2 O  : Anion oxide Cl : Anion chloride 2 S Anion sulfide 3 NO : Anion nitrate 2 3 SO  Anion sulfite 2 4 SO  : Anion sulfate 2 4 H PO : Anion dihydrogen phosphate 4 ClO : Anion perchlorate S t o t n iên kết ion - L

- L

-

- D , , ,

, , , …

V ụ: L N C

2 Liên kết ộn ó trị

- L M

- L

- L

V ụ: N2; Cl2; HCl; CO2 P n t C n t ứ tron C n t ứ ấu t o N2 N + N N N N≡N Cl2 Cl-Cl HCl H + Cl H Cl H-Cl CO2 O=C=O C n t ứ L wis: C C ứ L w : ● N uyên t trun t m , H F I ● S

3 Liên kết o-n ận iên kết p i tr - L - ,

L -

● :

- N ứ

- N

V ụ: - CO; SO2; HNO3

SO2

HNO3

4 Liên kết kim o i

- K L

● S

Lo i iên kết Gi n n u K n u L

- L

- E

,

L

- T

● So

Lo i iên kết Gi n n u K n u L

- L

- L

L - L

5 Đặ trun ản ủ iên kết ó ọ Năn ượn iên kết • Năng lượng liên kết: L ỡ

K D E H : V/ KJ 1 mol hay Kcal.mol1 1eV =4,336.108 Kcal.mol1; 1 Kcal = 4,184 KJ N ,

• Năng lượng phân tử: L ỡ 1 ,

T :

1 1 lk pl HCl H Cl E 431KJ.mol ; E  431KJ.mol •Quá trình phát nhiệt và thu nhiệt: Q

Q ỡ

Bậ ủ iên kết L , ,

B 1 C1 - Cl, H - H, Br - Br,

B 2 O = O, CH2 = CH2,

B 3 N  N, CH  CH,

B 4 O = C = O,

Độ i iên kết K 2

  0 0 8 1A 1 A  0 cm G 2

Gó iên kết y ó o trị L 2 ẳ 1

Hiệu ộ m iện

- T

0  < 0,4 - L 0,4  < 1,7 - L

1s Trong H2 2AO1s

T H2O thì O cóAO , 2p 1s

Điều kiện

- C

- M

c C kiểu i ó t ườn ặp

Lai hoá sp: L ổ 1 1 2

ẳ ẳ N AB2 : B C 2, ZnCl2, BeH2 hay C2H2 … L

ẳ 1800

Lai hoá sp 2 : L ổ 1 2 3 2

ẳ , T

S

S σ

S

S π

3 T uyết VSEPR C

: , ỡ , V

ứ ỳ Thuyết VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) có ý ”

N 1939, P VB ,

, T

V ụ L CH4; 109,50 H2O và NH3: O N 3 N

109,50 T , H2O, HOH ,HNH 1090 T VB,

V ổ N 1940, S w P w

ẩ mô hình VSEPR (Valence Shell Electron Pair R L – J , G N ổ

Ý

C

ẩ “ ”

H ổ

T , T ,

M N

C ẩ R

ẩ N ẩ

T ,

CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ PHÂN TỬ VÀ ION THEO THUYẾT GILLESPIE

Cấu trú

p n t

AX m

P n t iên kết n

P n t iên kết ội

NOCl

4 Tứ

(sp3)

2 4

SO ; POCl3

giác NH3; H O 3  SOBr2;

3 ClO

III LIÊN KẾT HYDROGEN, TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS SỰ PHÂN CỰC CỦA PHÂN TỬ

1 Liên kết y ro n

- N

F, O, N, C

- L N

L

hydrogen

- L

C : ;

hyd , ;

ứ

V ụ: T sau 2 Liên kết V n rW s - L ,

- L V ,

V ụ: P SO2 O2 M SO 2 (64)  M O 2 (32) - L V ; ứ

tán ● T > 0 ứ

K :

4 lk 2 6 0 2 1 E 3 (4 ) kTd     - ỡ C

0

 - , 12 2 1 1

0 8,854.10 C J m 

 

1 0

1 Tin t ể ion

- D

V ụ: T N C , KC , B C 2, Al2O3,

- C , , ,

2 Tin t ể n uyên t

- D C , ,

V ụ: K , S O2),

Hìn ản tin t ể SiO 2

3 Tin t ể p n t

- D C , ,

V ụ: N , ,

4 Tin t ể kim o i

- D T , , , gân)

P ần II: HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CÓ PHÂN DẠNG

I THUYẾT VSERP GIẢI THÍCH CẤU TRÚC HÌNH HỌC PHÂN TỬ

Bài 1: B P C A, B V

A, B

Hướn ẫn iải

Cl

A: PCl5; B: PCl3 Cl

C A: C P

- PCl5 ỡ

- N P 3d

Cl Cl C B:

- PCl3 P - N P ai hoá sp3 Cl Cl Cl

Bài 2: C A, , Z :

A: n = 3, l = 1, m = - 1, s = -1/2 X: n = 2, l = 1, m = - 1, s = -1/2 Z: n = 2, l = 1, m = 0, s = +1/2 A, , Z

C : ZA2, AX2, AX3 2-, AX42- Hướn ẫn iải a) N A: = 3, = 1, = -1, s = -1/2  3p4 A là S N : = 2, = 1, = -1, s = -1/2  2p4 X là O N Z: = 2, = 1, = 0, = +1/2  2p2 Z là C b) Phân , T

C

CS2 sp ẳ SO2 sp2 Góc SO23 sp3 C

SO24 sp3 Tứ

Bài 3: V ứ VSEPR sau: CH4; H2O; BeCl2; PCl5 C

?

Hướn ẫn iải Q A ; ; E

P CH4 H2O BeCl2 PCl5 C ứ VSEPR AX4E0 AX2E2 AX2E0 AX5E0 T

trung tâm sp3 sp3 sp sp3d Bài 4: V ứ L w , : SO2; SO3; SO42- ; SF4; SCN- C ?

Hướn ẫn iải P C ứ L w C ứ

D

NTTT D

SO2 AX2E sp2 G

SO3 AX3 sp2 T

SO42- AX4 sp3 Tứ

SF4 AX4E sp3d C

SCN- AX2 Sp ẳ Bài 5: Xét các phân BF3, NF3 và IF3 T :

V ứ L w

D

G ?

Hướn ẫn iải S F F F N F F F I F F F Lai hóa sp2 Lai hóa sp3 Lai hóa sp3d T ẳ T H T K ỡ

C ỡ

C ỡ

Bài 6: C : PH3 ; AsH3 ; POF3 ; POCl3 ; BF3 ; SiHCl3 ; NF3 ; O3 N ẽ

S H – X – H PH3 và AsH3 G

T NF3 và BF3, ỡ ?

Cho: P (Z= 15), As (Z = 33); Si (Z = 14); F (Z = 9); Cl (Z = 17); B (Z = 5); O (Z = 8); H (Z = 1)

Hướn ẫn iải a)

C n t ứ p n t tr n t i i ó ủ

n uyên t trun t m

ấu trú ìn ọ

POCl3 sp 3

G HPH > HA H P A ẩ

c) C ứ

ỡ

C ứ

ỡ 0 không Bài 7: D , ẽ

: H2SO4 , [Ni(CN)4] , ICl3 , XeF4, PCl3, PCl5 Hướn ẫn iải H2SO4 : S óa sp3 , ứ

[Ni(CN)4]2- Ni2+ 2

ICl3 : I 3 , ỡ

XeF4 : 3d2,

PCl5, P 3 , ỡ

PCl3, P 3

,

Bài 8: H VSEPR

, : SF4; HClO2; HOCl; ICl4



; IF7; BrF5; HNO3; C2H6

Hướn ẫn iải

SF4: (AX4E) lai hóa sp3d Hình dạng cái bập bênh

HClO2: (AX2E2) lai hóa sp3 Hình dạng gấp khúc

HClO : (AX2E3) lai hóa sp3d Hình dạng gấp khúc

ICl4



: (AX4E2) lai hóa sp3d2 Hình dạng vuông phẳng

IF7: (AX7) lai hóa sp3d2 f Hình dạng lưỡng chóp ngũ giác

BrF5: (AX5E) lai hóa sp3d2 Hình dạng tháp vuông

HNO3: (AX3) lai hóa sp2 Hình dạng tam giác phẳng

C2H6: (AX4) lai hóa sp3 Hình dạng 2 tứ diện chung đỉnh

Hướn ẫn iải

X là hydrogen (H)

19 19

N2O5: N 2

O O

O O

Bài 1: Hãy H2O, NH3 HOH 104,290) và HNH (1070

ứ ?

Hướn ẫn iải T H2O và NH3 O N 3

Ở NH3 có 3 obitan lai hoá sp3 3 3  (N-H

, 1 2

Ở H2O có 2 orbital lai hoá sp3 2  (O-H , 2

obitan lai hoá còn 2

P NH3 HNH = 1070 P H2O V

HOH = 1040 29/ S ứ 109028/ :

M N

D ẩ 2 R ẩ 1 1 N ẩ 2

S orbital ,

Ở H2O 2 NH3 1

2 ứ

Bài 2: C ứ N2 CO :

a) CO và N2 ?

CO carbonyl ,

N2 thì không ? Hướn ẫn iải a) P CO P N2 ** O C ** * * * * * * * ** N N * C CO N2 ẳ ,

3

P CO orbital h thành , N2 AO

Bài 3: a) V ứ L w B C 2, ,

?

H BC 2 polymer hoá? Hướn ẫn iải a) : Cl

: Be : Cl

: H : ẳ T :

K B C 2 B 2 ; C

ứ 2 B C 2 ẽ

B B C 2 - V

, HIO C I , O-H

- C2H5C hydrogen

- L hydrogen acid hydrogen alcohol

C2H5 – O … H – O

H C2H5

O … H – O

CH3 – C C – CH3

O – H … O

Bài 6: G CO2 ẳ S O2 là polymer

?

Hướn ẫn iải T CO2, , π -p , CO2 ,

ỡ 0

T S O2, S

π -p (do bán k S C M π -

S 3

S D S O2

, S 4 c Bài 7: H :

a) Vì sao O3 O2 P CO2 S O2 ổ

c) CO và N2 ?

d) SiCl4 ỷ CC 4 ỷ ?

Hướn ẫn iải a) P , 2

- P O3 , 2 O , O* , O3

b) - P CO2: C , Pπ P

ẳ : O=C=O (sp) - P S O2 : S ,  kém vì khi ẩ S

V S O2 ổ Ở , S 4 4 O

ứ S O4

c)

*

O O + O*

O

Si

O

O

Si

O

O

Si

- CO và N2 ẳ ẳ

nhau - P N2 : N AO2s ,

- P CO: C AOsp

 CO ứ ứ

do) d)- P CC 4

- P S C 4 : còn AO3d S

SiCl4 ỷ ứ

SiCl4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HCl Bài 8: S :

N

N n N

Hướn ẫn iải L P-H , N-H

NH3 , , NH3

PH3 V NH3 PH3 D : NH3 có nhiệt độ sôi cao hơn PH3 L C-H S -H

CH4 S H4 V M S H4 CH4 nên: SiH 4 có nhiệt độ sôi cao hơn CH4 S ứ ,

ẽ T

ứ S O4 O Q

ứ C

L V

V : Silic đioxit có nhiệt độ nóng chảy cao hơn cacbon đioxit Bài 9: V ứ L w : BC 3, CO2, NO2+, NO2, IF3 b) T BC 3

A 2Cl6)?

Hướn ẫn iải

C ứ L w :

O

I

BCl3 CO2 NO2+ NO2 IF3

O : : C : : O

F

F

F

.

O

.

dạng chữ V G ONO < 120o

ẩ IF3: I 5 , I 3 , 5 5

ỡ H ẳ ứ 2 F

N F ứ 1 3 ẳ N IF3

dạng chữ T N ẩ 2 , dạng chữ T cụp

FF

1 3 F K BF3 BC 3 trên

AlCl3: AlCl3 BF3, A π

π-pπ B , 1 4 3 A 1

1 C A C 3 P A C 3 K

Bài 10: C H3

H PH3 và AsH3

S H H

N ỡ 0 ? BF3, NH3, SiF4, SiHCl3, SF2, O3 Cho Z = 15, ZAs = 33, ZO = 16, ZF = 9, ZCl = 17, ZB = 5, ZN = 7, ZSi = 14, ZS = 16

Hướn ẫn iải

a) P : 1s22s22p63s23p3 ; As : 1s22s22p63s23p63d104s24p3

P A 5 3 H3

X lai hóa sp3 b) XH3 , HPH > HA H, P

A ẩ

c)

N F F F

Si

Cl H

Cl Cl

S F F

O

B F

F F

Si F

Hướn ẫn iải

T C 2O; F2O O 3

:

** ** Cl Cl O

** ** F O F T C 2O ỡ ỡ ,

F2O ỡ ỡ

ỡ ỡ F2O C 2O b) - BrF5: B 3

d2

- XeF4: 3

d2 ẳ

(b)

B r * * F F F F F (a)

F F F F ** ** Xe (b) - H2O : N O 3, H2O V

- NH3 : N N 3, NH3

** ** H H O (c)

H H H ** (d) N Bài 13: B CO G CO ỡ G ứ Fe(CO)5 VB G SO3 S S2O32- Hướn ẫn iải a) C: [He] 2s2 2p2 O: [He] 2s2 2p4 C 1 2 ổ 1 2 2

, 1

C 1 1

1 1 O

1 p

C ứ : :C O:





+ CO ỡ

ỡ

+ S F CO 5 Fe (Z = 26) [Ar] 3d6 4s2 4p0

Fe* [Ar] 3d8 4s0 4p0 Ở , F 1 3 ổ 1 4 3 4

thành 5 obitan lai hoá dsp3 5 ỡ

Fe CO dùng

ứ F CO 5 Fe* [Ar] 3d8 4s0 4p0     

:CO :CO :CO : CO :CO b) SO32- 1 S S2O32- S SO32- còn 3 S

2-S O S O O 2-S O O O S Bài 14: N A 4 + = 0

và n + ms = 3/2

1 , A V ứ , ứ

A2 K ứ A2

2 Ion A3B2- và A3C2- 42 32

T 2 B C , ,

D A3B2- và A3C2- D F ứ

- M D E - N D E - K 2 O2 ? T ?

Hướn ẫn iải

1 T 1: ms = +1/2 ⇒ n = 1 ⇒ l = 0 ⇒ m = 0

V A : 1 1 ⇒ Hydrô

T 2: ms = -1/2 ⇒ n = 2 ⇒ l = 0 ⇒ m = 0

ho c l = 1 ⇒ m = -1

* V s = -1/2; n = 2; l = 0; m = 0 ⇒ C u hình electron là 1s2

2s2 : Beri



* V s = -1/2; n = 2; l = 1; m = -1 ⇒ C u hình electron là 1s2

2s22p4 : Oxi

V A A H H A O-xi (O)

V A là Hydro

- CT electron : H:H

- CTCT: H - H 1

- C σ1s2 - S : N= 2/2 =1 - K

V A O

- CTPT: O2 - CT electron: - CTCT: O = O G 2 1 2 3 3

1 1, 2 , 1

V 2 4, 2

C :

σ2s2 σ2s*2 σz2 πx2 πy2 πx*1 πy*1 S : N = (8-4)/2 = 2 C 2 O2

2 a) Ion A3B2- có 42 electron * N A H , : 3 1 + ZB = 42 -2 ; ZB = 37 L R H32- * V A

L 3 8 +ZB = 42 - 2 ; ZB = 16 B ỳ C

Ion A3C2- : Ta có : 3.8 + ZC = 32 -2 ⇒ ZC = 6 ( C là các- C

V A3B2- là SO3 2-A3C2- là CO3 2-b) SO32- + 2H+ ↔ SO2 ↑ + H2O CO32- + 2H+ ↔ CO2 ↑ + H2O D là SO2 ; E là CO2 - D :

SO2 : S 2

CO2: C ẳ O=C=O - Phân b SO2 và CO2 D SO2

SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr - Khí SO2 O2 SO3 ỳ SO2 CO2 không c-

Bài 15: C :

CO; ClF3; I3-; PF3Cl2 Vẽ , C F3 , I3

?

Hướn ẫn iải CO : C , ẳ