phân loại và phương pháp giải bài tập chương liên kết hóa học

+ Sự xắp xếp của các nguyên tử trong phân tử Dạng hình học của phân tử .+ Độ phân cực của liên kết.. Đối với phân tử gồm 3 nguyên tử: Trong phân tử CO2, mỗi liên kết O – C đều phân cực

Phân dạng bài tập:

+ Dạng 1 : Viết phương trình biểu diễn sự hình thành các ion từ các nguyên tử Ion đơn nguyên tử, đa

nguyên tử

+ Dạng 2 : : Dựa vào độ âm điện các nguyên tố xác định :

- Loại liên kết

- Sự phân cực của liên kết, phân tử phân cực và không phân cực

+ Dạng 3 : Giải thích sự tạo thành liên kết, sự lai hóa, sự xen phủ các obitan.

+ Dạng 4 : Cách xác định hóa trị và số oxi hóa của các nguyên tố.

+Dạng 4 : So sánh ( giải thích ) nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các chất dựa vào sự phân cực

của phân tử thông qua đặc điểm liên kết

+ Dạng 6 : Viết công thức cấu tạo (CTCT), công thức electron, tính số electron từ phân tử hoặc ion + Dạng 7 : Liên kết kim loại.

Dạng 1: Viết phương trình biễu diễn sự hình thành các ion từ các nguyên

tử Ion đơn nguyên tử , đa nguyên tử

a/ Viết phương trình biễu diễn sự hình thành các ion từ các nguyên tử.

Phương pháp:

X Xn+ + ne

Y + 2e Y

n-Bài 1:

a) Na Na+ b) Mg Mg2+

c) S S2- c) Cl2 2Cl-

giải:

a) Na Na+ + 1e b) Mg Mg2+ + 2e

c) S + 2e S2 - c) Cl2 + 2e 2Cl

b/ Xác định ion đơn nguyên tử, đa nguyên tử.

Ion đơn nguyên tử : Là ion được tạo nên từ một nguyên tử.

Ion đa nguyên tử : Là ion được tạo nên từ nhiều nguyên tử liên kết với nhau để tạo thành một nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm

Ví dụ:

Trong các hợp chất sau đây , chất nào chứa ion đa nguyên tử ? Kể tên các ion đa nguyên tử : H3PO4, K2SO4,

NH4NO3, NaCl, Ca(OH)2

Giải:

Hợp chất: Ion đa nguyên tử Tên ion đa nguyên tử

NH4NO3 NH4- và NO3- Cation amoni và anion nitrat

Bài tập tương tự:

Bài 1.

a) Al Al3+ b) O2 O

NH4HCO3,(NH4)2SO4 , S2-, NaOH, ( NH4)2CO3,

Dạng 2: Dựa vào độ âm điện các nguyên tố xác định :

+ Loại liên kết

+ Sự phân cực của liên kết , phân tử phân cực và không phân cực.

Phương pháp:

Hiệu số ấm điện: YX

(∆=│∆x -∆y│)

0→<0,4 0,4 ≤ → <1,7 ≥ 1,7

Loại liên kết Công hóa trị không cực Cộng hóa trị có cực Liên kết ion

 Phương pháp xác định độ phân cực của liên kết

Muốn xác định một phân tử có cực hay không trước hết cần phải biết:

+ Sự xắp xếp của các nguyên tử trong phân tử ( Dạng hình học của phân tử ).

+ Độ phân cực của liên kết

+ Sự có mặt của các cặp electron chưa tham gia liên kết

Sai lầm thường gặp :

Cần chú ý phân biệt sự phân cực của liên kết và sự phân cực của phân tử:

Đối với phân tử gồm 2 nguyên tử : Nếu liên kết có cực thì phân tử là phân tử có cực , thí dụ: HCl, HBr

Đối với phân tử gồm 3 nguyên tử:

Trong phân tử CO2, mỗi liên kết O – C đều phân cực nhưng các nguyên tử oxi đều có khoảng cách đến nguyên tử C như nhau, có điên tích âm như nhau lại trực đối nhau do đó phân tử CO2 là phân tử không

có cực mặc dầu mỗi liên kết đều phân cực

Cũng với lí do đó tương tự phân tử CS2 cũng là phân tử không phân cực mặc dầu mỗi liên kết S = C đều phân cực

Phân tử H2O là phân tử gồm 3 nguyên tử , trong phân tử H2O, các liên kết H- O đều phân cực Các nguyên tử H đều cách đều nguyên tử oxi , cùng có điện tích dương nhưng chúng không trực đối nhau nên phân tử H2O là phân tử có cực

Cũng tương tự như vậy , các phân tử NH3, NF3, cũng là những phân tử phân cực ( trong phân tử, các liên kết H – N , F – N là những liên kết phân cực)

- Khi hiệu độ âm điện giữa kim loại và phi kim trong muối lớn hơn 1.7 ta chắc chắn có bản chất liên

kết ion, nhưng điều đó không đúng giữa liên kết phi kim với phi kim

VD: HF có X = XF – XH = 3.98 – 2.2 = 1.78 > 1.7 nhưng bản chất là liên kết CHT có cực

CuO có X = XO – XCu = 3.44 – 1.9 = 1.54 < 1.7 nhưng bản chất là liên kết ion

• Bài tập mẫu:

Bài 1 Cho các phân tử sau : NH3, BaF2, Cl2

Phân tử nào chứa liên kết ion ? Liên kết cộng hóa trị (CHT) có cực, không cực ?

Giải:

NH3 có ∆ = XN – XH = 0,84 là liên kết CHT có cực.

BaF2 có ∆=XF – XBa = 3,09 liên kết ion

Cl2 có ∆= XCl – XCl = 0 liên kết CHT không cực

Bài 2 Phân tử nào sau đây phân cực ? Không phân cực?

a/ BF3 b/ HBF2

Gỉải

a/ Phân tử BF3 là một tam giác phẳng Các liên kết B – F phân cực rất mạnh vì X rất lớn

F B

(X = 3.98 – 2.04 = 1.94 )

Và 3 liên kết trên triệt tiêu nhau nên BF3 là một phân tử không phân cực

b/ Phân tử HBF2 cũng là một tam giác phẳng Các liên kết B – F phân cực rất mạnh (X = 1.04 ) và liên kết B – H phân cực rất yếu (X = 0.16 )

• Bài tập mẫu:

Bài 1 Cho các phân tử sau : NH3, BaF2, Cl2

Phân tử nào chứa liên kết ion ? Liên kết cộng hóa trị (CHT) có cực, không cực ?

Giải:

NH3 có ∆ = XN – XH = 0,84 là liên kết CHT có cực

BaF2 có ∆=XF – XBa = 3,09 liên kết ion

Cl2 có ∆= XCl – XCl = 0 liên kết CHT không cực

Al2S3 , NaCl , MgCl2, O2

Giải

AlCl3 có ∆ = 1,55 liên kết cộng hóa trị có cực

CaCl2 có ∆= 2,16 liên kết ion

Al2S3 có ∆ = 0,97 liên kết cộng hóa trị có cực

NaCl có ∆ = 2, 23 liên kết ion

MgCl2 có ∆ = 1,59 liên kết cộng hóa trị có cực

O2 có ∆ = 0 liên kết cộng hóa trị không cực

• Bài tập tương tự

Bài 1: Dựa vào độ âm điện hãy nêu bản chất liên kết trong các ion và phân tử sau : KBr, NaOH, NaHS,

HClO, HSO4 - , HCO3- , NO3-

Bài 2 : Cho các phân tử sau:

a/ CH4 b/ H2O c/ NH3 d/ NF3

- Phân tử nào có liên kết phân cực nhất ?

- Phân tử nào phân cực? Không phân cực? Vì sao?

DẠNG 3: GIẢI THÍCH SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT, SỰ LAI HÓA, SỰ XEN PHỦ CÁC OBITAN.

a ) Giải thích sự hình thành liên kết

Phương pháp giải:

Để viết sơ đồ hình thành liên kết ta làm như sau

 Xác định số e lớp ngoài cùng

 Biểu diễn sự cho, nhận của nguyên tử qua sơ đồ

Để giải thích sự hình thành liên kết ta làm như sau:

 Xác định độ âm điện của từng nguyên tố

 Lấy hiệu trị tuyệt dối độ âm điện của 2 nguyên tố

 Loại liên kết

• Bài tập mẫu

Bài 1: Viết sơ đồ hình thành liên kết giữa những nguyên tử của từng cặp nguyên tố Cl và K, O và Ca.

Cl : có 7e lớp ngoài cùng

K : có 1e lớp ngoài cùng

Sơ đồ hình thành phân tử KCl

K. + .Cl : K+ + [ :Cl : ]

-Ca có 2e lớp ngoài cùng

O có 6e lớp ngoài cùng

Sơ đồ hình thành phân tử CaO

Ca: + : O : Ca 2+ + [ :O:]

Bài 2: Hãy giải thích sự hình thành liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố sau đây: Na và Br, K và

O, Al và Cl

 Na và Br: NaBr có ∆=2,03 Liên kết kim loại

Liên kết giữa Na và Br là liên kết ion, liên kết này được hình thành nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion Na+ và ion

Br

- K và O: K2O có ∆ = 2,62 Liên kết ion

Liên kết giữa K và O là liên kết ion được hình thành nhờ lực hút tĩnh điện giữa 2 ion K+ và ion O

2- Al và Cl: AlCl3 có =1,55 Liên kết cộng hóa trị có cực Do đó nó có sự góp chung cặp e và cặp

e này bị lệch về phía nguyên tử Cl

b ) Sự lai hóa, sự xen phủ các obitan

SỰ LAI HÓA CÁC OBITAN NGUYÊN TỬ

Có 3 kiểu lai hóa thường gặp : sp, sp2, sp3

Ghi chú : - Thường các obitan có cùng mức năng lượng ( cùng giá trị n ) mới lai hóa với nhau

- Chỉ có thể qui định kiểu lai hóa các obitan sau khi đã biết dạng hình học cúa phân tử

Đặc điểm :

 Sự lai hóa sp xảy ra khi có 2 nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm

Nhận biết : Các phân tử và ion AX2 không có cặp electron không liên kết xung quanh nguyên tử trung tâm là những phân tử thẳng, có sự lai hóa sp ở nguyên tử trung tâm và góc liên kết là 1800

 Sự lai hóa sp2 ra khi có 3 nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm

Nhận biết : Các phân tử và ion AX3 không có cặp electron không liên kết xung quanh nguyên tử trung tâm ,

có dạng tam giác phẳng và góc liên kết là 1200

 Sự lai hóa sp3 ra khi có 4 nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm

Nhận biết : Các phân tử có dạng tứ diện, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc 109028’

Lai hóa sp3được gặp ở các nguyên tố O , N , C nằm trong các phân tử H2O , NH3 , CH4 và các ankan

Ví dụ:

liên kết là 1800 ?

Gỉai

Dựa vào bài ta suy ra BeF2 lai hóa sp

Cấu hình electron của Be là :1s22s2

F là : 1s22s22p5

- 1 obitan 2s và 1 obitan 2p của nguyên tử Be trộn lẫn vào nhau tạo thành 2 obitan lai hóa sp

- Mỗi obitan lai hóa sp nhận 1 electron 2p của mỗi nguyên tử Flo tạo thành một liên kết xicma ( Be – F ) Trong phân tử BeF2 có 2 liên kết xicma

- BeF2 được tạo thành do sự xen phủ của hai obitan lai hóa sp của Be với 2 obitan 2p của hai nguyên tử Flo

liên kết là 1200

Gỉai

Theo bài ta suy ra phân tử H2CO lai hóa sp2.

Dạng hình học : H

C = O H

 Cấu hình electron của :

C 1s22s22p2

1s2 2s2 2p2

O 1s22s22p4

1s2 2s2 2p4

- 1 obitan 2s và 2 obitan 2p của nguyên tử C trộn lẫn vào nhau tạo thành 2 obitan lai hóa sp2.

- 1 obitan 2p của nguyên tử C không lai hóa để tạo thành liên kết pi với O

- 3 obitan sp2 nhận 2 electron của 2 nguyên tử H và 1 electron của nguyên tử O để tạo 2 liên kết xicma C – H và 1 liên kết xicma ( σ ) C – O

xứng của chúng tạo với nhau một góc 109 028’

Giải

Cấu hình electron của N :

N 1s22s22p3

Theo bài ta suy ra có sự lai hóa sp3 ở nguyên tử N

- 1 obitan 2s và 3 obitan 2p của nguyên tử N trộn lẫn vào nhau tạo thành 4 obitan lai hóa sp3

- Trong số 4 obitan lai hóa sp3 thì 1 obitan nhận cặp electron không liên kết, còn 3 obitan kia ,mỗi onitan nhận 1 electron 1s của mỗi nguyên tử H tạo thành một liên kết xicma ( N –

H ) Trong phân tử NH3 có 3 liên kết xicma

Như vậy, 4 obitan lai hóa sp3 hướng về 4 đỉnh của một hình tứ diện, mỗi obitan xen phủ với một obitan 1s của 1 nguyên tử H tạo thành phân tử NH3

Bài 4: Giải thích sự hình thành liên kết cộng hóa trị bằng sự xen phủ các obitan trong phân tử HCl.

Liên kết hóa học trong phân tử hợp chất HCl được hình thành nhờ sự xen phủ giữa obitan 1s của nguyên

tử H và obitan 3p có 1 e độc thân của nguyên tử Clo tạo thành liên kết H – Cl

+

H Cl H- Cl

các nguyên từ O và N, mô tả hình dạng các phân tử đó

+ Trong phân tử H2O

H: (z=1) 1s1 O (z=8) 1s2 2s2 2p4

1s1 1s1

2s2 2p4

H2O do 1 obitan 2s và 3 obitan 2p của nguyên tử oxi lai hóa với nhau tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 giống nhau hướng về 4 đỉnh của hình tứ diện đều Trong số 4 obitan lai hóa sp3, hai obitan nhận hai cặp electron không liên kết ( của nguyên tử Oxi ), còn 2 obitan kia nhận hai electron 1s của 2 nguyên tử H tạo thành 2 liên kết xích ma ( σ) Do còn 2 cặp electron không liên kết nên phân tử nước có dạng góc

Hình 1 Cấu tạo phân tử H2O

Tương tự với phân tử NH3

Ba obitan lai hóa chứa electron độc thân sẽ xen phủ với 3 obitan 1s của 3 nguyên tử H tạo thành 3 liên kết σ

Một obitan lai hóa chứa cặp electron của N không tham gia liên kết hướng về một đỉnh của hình tứ diện ( hình 2)

• Bài tập tương tự

Bài 1 Viết sơ đồ sự hình thành phân tử Na2O, Na2S,CaBr2,BaS,Ba(OH)2.

Bài 2 Thế nào là liên kết xích ma( σ ) , liên kết pi?

Bằng hình vẽ mô tả sự xen phủ obitan nguyên tử tạo ra liên kết trong phân tử H2, Br2, O2

Bài 3 Mô tả sự tạo thành phân tử sau theo thuyết lai hóa

a/ SiCl4 b/ H2O C/ BCl3 d/ BeCl2

Biết:

- SiCl4 có dạng tứ diện, góc liên kết là 109,50

- H2O có dạng tứ diện, góc liên kết là 104,50

- BCl3 có dạng hình học là một tam giác phẳng, góc liên kết là 1200

- BeCl2 là một phân tử phẳng, góc liên kết là 1800

Bài 5: Giải thích sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử:O2, CO2, N2, NH3, Cl2, SO2, SO3.

Dạng 4: So sánh ( giải thích ) nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các

chất dựa vào sự phân cực của phân tử thông qua đặc điểm liên kết.

Phương pháp :

Hình 2 Cấu tạo phân tử NH3

H

H

H H

N

• Hiệu độ âm điện giữa các nguyên tử càng lớn  Sự phân cực của phân tử càng lớn.

• Phân tử càng phân cực  Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao

• Thường phân tử càng phân cực càng tan tốt trong nước do hình thành liên kết hidro với nước  Phân tử đó có nhiệt độ sôi cao hơn

• Các hợp chất ion có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy khá cao

Ví dụ:

Chất nào sau đây có nhiệt độ sôi lớn hơn:

a/ CH3NH2 và CHF3 b/ PH3 và NH3 c/ LiCl và HCl

Giải :

a/ CH3NH2 và CHF3 là những phân tử có cực, có khối lượng phân tử xấp xỉ nhau

+ Phân tử CH3NH2 có liên kết N – H  Có thể tạo thành liên kết hidro

+ Phân tử CHF3 có liên kết C – F chứ không phải H –F  Không có liên kết hidro

 CH3NH2 có nhiệt độ sôi cao hơn

b/ Hai phân tử PH3 và NH3 đều có liên kết N – H và P – H nhưng:

NH3 có ∆ = XN – XH = 3.04 – 2.2 =0.84

PH3 có ∆ = XP - XH = 2.19 – 2.2 = 0.01

Liên kết N – H phân cực mạnh hơn  NH3 có nhiệt độ sôi cao hơn

c/ LiCl là hợp chất ion, HCl là phân tử CHT có cực

 LiCl có nhiệt độ sôi cao hơn

Bài tập:

Sắp xếp các chất sau đây theo chiều tăng nhiệt độ sôi : H2S, H2O, CH4, H2, KBr

Dạng 5: Cách xác định hóa trị và số oxi hóa của các nguyên tố.

a/ Cách xác định hóa trị

+ Hóa trị trong hợp chất ion : Bằng điện tích của ion đó và được gọi là điện hóa trị

Áp dụng: Xác định điện hóa trị của các nguyên tử và nhóm nguyên tử trong những chất sau:

K2O,AlF3,CuSO4,Ca(NO3)2, Fe2(SO4)3.

Giải

Xác định điện hóa trị( ĐHT)

K O: K có điện hóa trị la 1+

O có điện hóa trị là 2 –

AlF3: Al có ĐHT là 3 +

F có ĐHT là

1-CuSO4: Cu có ĐHT là 2+

SO42- có ĐHT là

2-Ca(NO3)2: Ca có ĐHT là 2+

NO3- có ĐHT là

1-Fe2(SO4): Fe có ĐHT là 3 +

SO42- có ĐHT là

2-+ Hóa trị trong hợp chất cộng hóa trị (CHT) : Bằng số liên kết CHT mà nguyên tử của nguyên tố đó tạo ra

được với các nguyên tử khác trong phân tử và được gọi là cộng hóa tri

Áp dụng : Xác định cộng hóa trị của các nguyên tố trong các hợp chất sau : CH4, NH3, H2O, MgS,Fe2O3,CuCl2

Giải

Xác định cộng hóa trị(CHT)

Xét CH4:C có 4 liên kết CHT  Nguyên tố C có CHT là 4

H có 1 liên kết CHT  Nguyên tố H có CHT là 1

Tương tự, ta có :

NH3: N có cộng hoá trị là 3

H có CHT là 1

H2O: H có CHT là 1

O có CHT là 2

MgS: H có CHT là 1

S có CHT là 2

Fe2O3:Fe có CHT là 3

O có CHT là 2

CuCl2:Cu có CHT là 2

Cl có CHT là 1

b/ Xác định số oxi hóa của các nguyên tố

• Phương pháp:

phân tử.

 Số oxi hóa trong các đơn chất bằng không( Vd:Cu, Zn, O 2, N 2 )

nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion.

Al3+

Giải:

Số oxi hóa của các nguyên tố trong các phân tử và ion sau :

H2O : H có số oxi hóa là +1; O có số oxi hóa (SOXH) là -2

SO3 : S có SOXH +6 ; O có SOXH -2

NH3 : N có SOXH -3 ; H có số oxi hóa là +1

NO2 ; N có SOXH +6 : Ocó SOXH -2

Na+ : Có số oxi hóa +1

Cu2+ : Có số oxi hóa + 2

Al3+: Có số oxi hóa +3

Bài 3 Xác định số oxi hóa của huỳnh , clo, mangan trong các hợp chất , đơn chất , ion sau:

Na2SO4 , H2SO3, HClO, HClO4 , KMnO4, MnO4- , SO42-, ClO3

-Giải :

Na2SO4 : gọi X là số oxi hóa của S

Ta có ; 2(+1) + X + 4(-2)= 0 X= +4

Vậy số oxi hóa của S trong H2SO3 là +4

Tương tự ta có:

Số oxi hóa của Cl trong HClO là +1

Số oxi hóa của Cl trong HClO4 là +7

Số oxi hóa của Mn trong KMnO4 là +7

MnO4- : Gọi y là số của Mn trong MnO4- ta có: y + 4(-2) = -1 vậy y = +7

Tương tự: số oxi hóa của S trong SO42- là +6

Số oxi hóa của Cl trong ClO3- là +5

Bài tập tương tự:

Bài 1 Viết sơ đồ electron biễu diễn các quá trình biến đổi số oxi hóa sau

a) N+5→ N+2 → N0 → N-3 → N+4 → N0

b) S-2 → S0 → S+4 → S+6 → S0 →S-2

K2MnO4 , Al4C3 , HClO4 , K2Cr2O7 , Fe2O3, Mn2O7.

Bài 3 Xác định số oxi hóa của các nguyên tố (trừ H và O) trong các ion sau : PO43-, H2PO4-, HgI42- HSO3- , HCO3- , S2O32-

CaCl2

K2SO4 , Mg(HCO3)2

Dạng 6: Viết công thức cấu tạo ( CTCT) , công thức elechtron , tính số electron từ phân tử hoặc ion.

Phương pháp:

- Dấu chấm đặt xung quanh kí hiệu một nguyên tử , biểu diễn số electron lớp ngoài cùng

- Hai dấu chấm đặt giữa kí hiệu hai nguyên tử biểu diễn một cặp electron dùng chung Để đơn giản ta thay 1 cặp electron chung bằng một gạch nối

 Trong một số trường hợp , cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp thì liên kết giữa hai nguyên tử là liên kết phối trí ta biễu diễn liên kết đó bằng dấu mũi tên

Ví dụ; Xét phân tử SO2

Công thức electron O S+ O

-Công thức cấu tạo: O S – O

Bài tập mẫu

Bài 1: Viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử NH3, C2H2, H2O, Cl2

Công thức phân tử Công thức cấu tạo Công thức electron