Với quy tắc bát tử, người ta có thể giải thích một cách định tính sự hình thành các loại liên kết trong phân tử, đặc biệt là cách viết công thức cấu tạo trong các hợp chất thông thường..
Trang 1CHƯƠNG 3 : LIÊN KẾT HÓA HỌC
I KHÁI NIỆM LIÊN KẾT HÓA HỌC :
1 Khái niệm về liên kết :
Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn
2 Quy tắc bát tử (8 electron) :
Theo quy tắc bát tử (8 electron) thì nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với các nguyên tử khác để đạt cấu hình electron vững bền của các khí hiếm với 8 electron (hoặc 2 đối với He)
ở lớp ngoài cùng
Với quy tắc bát tử, người ta có thể giải thích một cách định tính sự hình thành các loại liên kết trong phân tử, đặc biệt là cách viết công thức cấu tạo trong các hợp chất thông thường Vì phân tử là một hệ phức tạp nên trong nhiều trường hợp quy tắc bát tử tỏ ra không đầy đủ
II LIÊN KẾT ION :
1 Sự hình thành ion :
a Ion
Trong nguyên tử, số proton bằng số electron nên nguyên tử trung hòa về điện Trong phản ứng hóa học, nếu nguyên tử mất bớt hoặc thu thêm electron, nó sẽ trở thành phần tử mang điện tích dương hoặc
âm Nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mang điện được gọi là ion
Ion dương (cation) :
Các nguyên tử kim loại dễ nhường 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng để trở thành các ion mang 1, 2, 3
đơn vị điện tích dương Ion mang điện tích dương được gọi là ion dương hay cation Người ta gọi tên
cation kim loại bằng cách đặt trước tên kim loại từ cation như cation titi (Li+), cation đồng I (Cu+),…
Ion âm (anion) :
Các nguyên tử halogen và các phi kim như O, S có thể thu thêm 1, 2 electron và trở thành ion âm Ion
mang điện tích âm được gọi là ion âm hay anion Người ta thường gọi tên các anion bằng tên gốc axit
tương ứng, thí dụ các ion F- , Cl- , S2- lần lượt được gọi là ion florua, clorua, sunfua Ion O2- được gọi là ion oxit
b Ion đơn và ion đa nguyên tử :
Ion đơn nguyên tử là ion được tạo nên từ một nguyên tử Thí dụ : Li+ , Al3+ , S2- ,…
Ion đa nguyên tử là ion được tạo nên từ nhiều nguyên tử liên kết với nhau để thành một nhóm nguyên
tử mang điện tích dương hoặc âm Thí dụ : ion nitrat NO3- , ion sunfat SO42- ,…
2 Liên kết ion :
− Liên kết ion là liên kết được tạo bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu
− Bản chất của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu
− Điều kiện liên kết : Liên kết ion hình thành giữa những nguyên tố khác hẳn nhau về bản chất hóa học, thường do các nguyên tử kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình, ở đó có
sự nhường nhận electron giữa kim loại và phi kim
Ở điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở dạng tinh thể, có tính bền vững, thường
có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao Các hợp chất ion chỉ tồn tại ở dạng phân tử riêng
rẽ khi chúng ở trạng thái hơi
Trang 2Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước Khi nóng chảy và khi hòa tan trong nước, chúng dẫn điện, còn ở trạng thái rắn thì không dẫn điện
III LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ :
− Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung
+ Khi tạo liên kết các nguyên tử bỏ ra số e còn thiếu để góp chung tạo thành liên kết
Ví dụ : C có 4e lớp ngoài cùng (thiếu 4e) → bỏ ra 4e
O có 6e lớp ngoài cùng (thiếu 2e) → bỏ ra 2e
Vậy phải có 2O mới góp đủ với 1C, tạo thành hợp chất O :: C :: O có 4 cặp e dùng chung
− Gồm 2 loại :
Liên kết cộng hóa trị không cực : cặp e dùng chung không bị lệch về phía nguyên tử của nguyên tố nào Được hình thành từ những nguyên tử phi kim có độ âm điện bằng nhau
Ví dụ :
H2 : H – H , H : H (1 cặp e dùng chung không lệch về phía nào)
Cl2 : Cl – Cl , Cl : Cl hoặc O2 : O = O , O :: O (2 cặp e dùng chung)
Liên kết cộng hóa trị có cực : cặp e dùng chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn Được
hình thành từ những nguyên tử khác nhau phi kim – phi kim, phi kim – kim loại
Ví dụ :
HCl : H :Cl , H → Cl (1 cặp e dùng chung, lệch về phía Cl có độ âm điện lớn hơn)
− Nếu cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp thì liên kết giữa hai nguyên tử là liên kết cho - nhận
Các chất mà phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị có thể là chất rắn như đường, lưu huỳnh, iot,…, có thể là chất lỏng như : nước, ancol,… hoặc chất khí như khí cacbonic, clo, hiđro,… Các chất có cực như ancol etylic, đường,… tan nhiều trong dung môi có cực như nước Phần lớn các chất không cực như iot, các chất hữu cơ không cực tan trong dung môi không cực như benzen, cacbon tetraclorua,
… Nói chung, các chất chỉ có liên kết cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái
So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị :
a/ Giống nhau : Liên kết ion và liên kết cộng hóa trị giống nhau về nguyên nhân hình thành liên
kết Các nguyên tử liên kết với nhau tạo thành phân tử để có cấu hình electron bền vững của khí hiếm
b/ Khác nhau : bản chất liên kết và điều kiện liên kết
Loại liên kết Liên kết ion Liên kết cộng hóa trị
Bản chất liên kết Là lực hút tĩnh điện giữa các ion
mang điện tích trái dấu
Là sự dùng chung các electron
Điều kiện liên kết
Xảy ra giữa những nguyên tố khác hẳn nhau về bản chất hóa học (thường xảy ra với các kim loại điển hình và phi kim điển hình)
Xảy ra giữa các nguyên tố giống nhau hoặc gần giống nhau về bản chất hóa học (thường xảy ra với các nguyên tố phi kim nhóm IVA, VA, VIA, VIIA)
Trang 3Trên thực tế, trong hầu hết các trường hợp trạng thái liên kết vừa mang tính chất cộng hóa trị vừa mang tính chất ion Dựa vào giá trị hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử của một liên kết ta có thể biết được loại liên kết nào chiếm ưu thế
Hiệu độ âm điện và liên kết hóa học :
Hiệu độ âm điện Loại liên kết
0,0 → < 0,4 Liên kết cộng hóa trị không cực 0,4 ≤ → < 1,7 Liên kết cộng hóa trị có cực
HÓA TRỊ VÀ SỐ OXI HÓA
I HÓA TRỊ :
1 Hóa trị trong hợp chất ion :
Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất ion gọi là điện hóa trị và bằng điện tích của ion đó
Thí dụ : trong phân tử NaCl, natri có điện hóa trị là 1+ , clo có điện hóa trị là 1-
Trị số điện hóa trị của một nguyên tố bằng số elctron mà nguyên tử của nguyên tố đó thu hoặc nhường
để tạo thành ion
Cách ghi điện hóa trị của nguyên tố : Ghi trị số điện tích trước, dấu của điện tích sau
2 Hóa trị trong hợp chất cộng hóa trị :
Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị gọi là cộng hóa trị và bằng số liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử của nguyên tố đó tạo ra được với các nguyên tử khác trong phân tử
Trong các hợp chất cộng hóa trị có cực hay không cực, số liên kết xung quanh nguyên tử được xác định bằng số cặp electron chung tạo ra liên kết
Thí dụ :
- Trong công thức cấu tạo của phân tử H2O, H – O – H, nguyên tố H có cộng hóa trị 1, nguyên tố O có cộng hóa trị 2
cộng hóa trị 1
II SỐ OXI HÓA :
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu phản ứng oxi hóa – khử, người ta dùng số oxi hóa Số oxi hóa của nguyên tố là một số đại số được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó theo các quy tắc sau :
Quy tắc 1 : Trong đơn chất, các số oxi hóa của nguyên tố bằng không
Thí dụ : Số oxi hóa của các nguyên tố Cu, Zn, H, N, O,… trong các đơn chất Cu, Zn, H2, N2, O2,… đều bằng không
Quy tắc 2 : Trong một phân tử, tổng số số oxi hóa của các nguyên tố bằng không
Thí dụ : Tính số oxi hóa của nguyên tố nitơ trong amoniac (NH3), axit nitrơ (HNO2)
Đặt x là số oxi hóa của nguyên tố nitơ trong các hợp chất và ion trên, ta có :
Trang 4Trong NH3 : x + 3(+1) = 0 → x = - 3
Trong HNO2 : (+1) + x + 2(-2) = 0 → x = + 3
Quy tắc 3 : Trong các ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion đó Trong ion đa nguyên tử, tổng số số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích ion đó
Thí dụ : Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các ion sau : Fe2+ , Al3+ , NO3- , PO4
3-Trong Fe2+ : Fe có số oxi là +2
Trong Al3+ : Al có số oxi hóa là +3
Đặt x là số oxi hóa của nguyên tố nitơ trong ion NO3- và photpho trong ion PO43- , ta có :
Trong ion NO3- : x + 3(-2) = -1 → x = +5
Trong ion PO43- : x + 4(-2) = -3 → x = +5
Quy tắc 4 : Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa của hiđro bằng +1, trừ hiđrua kim loại (NaH, CaH2,
…) Số oxi hóa của oxi bằng -2, trừ trường hợp OF2 và peoxit (chẳng hạn H2O2,…)
Cách ghi số oxi hóa : Số oxi hóa được đặt phía trên kí hiệu của nguyên tố Ghi dấu trước, số sau
Thí dụ :
4 2 2
SO
;
1 3 4
N H
;
2 5 3
NO
BÀI TẬP LIÊN KẾT HÓA HỌC
Câu 01: Hợp chất trong phân tử có liên kết ion là :
A NH4Cl B H2O C NH3. D HCl.
Câu 02: Độ âm điện của nitơ bằng 3,04; của clo là 3,16 khác nhau không đáng kể nhưng ở điều kiện thường
khả năng phản ứng của N2 kém hơn Cl2 là do :
A N2 có liên kết ba còn Cl2 có liên kết đơn B trên trái đất hàm lượng nitơ nhiều hơn clo
C Cl2 là halogen nên có hoạt tính hóa học mạnh D điện tích hạt nhân của N nhỏ hơn của Cl Câu 03: Trong phân tử sẽ có liên kết cộng hoá trị không phân cực nếu cặp electron chung
A ở giữa hai nguyên tử B lệch về một phía của một nguyên tử
C nhường hẳn về một nguyên tử D chuyển hẳn về một nguyên tử.
Câu 04: Theo qui tắc bát tử thì công thức cấu tạo của phân tử SO2 là:
A O = S � O. B O = S = O.
C O – S – O D O � S �O
Câu 05: Công thức cấu tạo đúng của CO2 là:
A O = C � O. B O = C = O.
C O – C = O D O = C � O.
Câu 06: M thuộc nhóm IIA, X thuộc nhóm VIA, Trong oxit cao nhất M chiếm 71,43% khối lượng, còn X
chiếm 40% khối lượng Liên kết giữa X và M trong hợp chất thuộc loại liên kết nào sau đây?
A Liên kết ion B Liên kết cộng hoá trị
C Liên kết cho nhận D Liên kết ion, liên kết cộng hoá trị
Câu 07: Bản chất của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa
A 2 ion mang điện trái dấu B các hạt mang điện trái dấu
C hạt nhân và các electron hóa trị D 2 ion
Câu 08: Liên kết ion tạo thành giữa hai nguyên tử
A kim loại và phi kim B kim loại điển hình
C kim loại điển hình và phi kim điển hình D phi kim điển hình
Trang 5Câu 09: Liên kết hóa học trong phân tử KCl là:
A Liên kết cộng hóa trị có cực B Liên kết hiđro.
C Liên kết cộng hóa trị không cực D Liên kết ion
Câu 10: Z là một nguyên tố mà nguyên tử có chứa 12 proton, còn Y là một nguyên tố mà nguyên tử có chứa
9 proton Công thức của hợp chất hình thành giữa các nguyên tố này là:
A ZY2 với liên kết ion B Z2Y với liên kết cộng hoá trị.
C Z2Y3 với liên kết cộng hoá trị D ZY với liên kết cho nhận.
Câu 11: Trong các chất sau đây, chất nào có liên kết cộng hoá trị ? (1) H2S; (2) SO2; (3) NaCl; (4) CaO; (5) NH3; (6) HBr; (7) H2SO4; (8) CO2; (9) K2S
A (1), (2), (3), (4), (8), (9) B (1), (2), (5), (6), (7), (8)
C (3), (5), (6), (7), (8), (9) D (1), (4), (5), (7), (8), (9)
Câu 12: Phân tử nào có liên kết cộng hóa trị không cực ?
A H2O B HCl C NH3 D Cl2
Câu 13: Cho biết độ âm điện của O (3,44); Cl (3,16) Liên kết trong phân tử Cl2O7; Cl2; O2 là liên kết:
A Ion B Vừa liên kết ion, vừa liên kết cộng hoá trị
C Cộng hoá trị không cực D Cộng hoá trị phân cực
Câu 14: Anion X2- có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 3p 6 Bản chất liên kết giữa X với hiđro là:
A cộng hóa trị không phân cực B cho – nhận.
C ion D cộng hóa trị phân cực.
Câu 15: Liên kết hóa học giữa các ion được gọi là:
A liên kết ion hóa B liên kết tĩnh điện
C liên kết ion D liên kết anion – cation.
Câu 16: Cho các chất: HF, NaCl, CH4, Al2O3, K2S, MgCl2 Số chất có liên kết ion là (Độ âm điện của K: 0,82; Al: 1,61; S: 2,58; Cl: 3,16 và O: 3,44; Mg: 1,31; H: 2,20; C: 2,55; F: 4,0):
Câu 17: Dãy gồm các chất trong phân tử chỉ có liên kết cộng hoá trị phân cực là:
A HCl, O3, H2S B O2, H2O, NH3.
C H2O, HF, H2S D HF, Cl2, H2O
Câu 18: Trong liên kết giữa hai nguyên tử, nếu cặp electron chung chuyển hẳn về một nguyên tử, ta sẽ có
liên kết
A cho – nhận B ion.
C cộng hoá trị có cực D cộng hoá trị không có cực
Câu 19: Nếu nguyên tử X có 3 electron hoá trị và nguyên tử Y có 6 electron hoá trị, thì công thức của hợp
chất ion đơn giản nhất tạo bởi X và Y là:
A X3Y2 B X2Y3 C X2Y2. D XY2.
Câu 20: Liên kết cộng hóa trị có cực tạo thành giữa hai nguyên tử
A phi kim khác nhau B cùng một phi kim điển hình
C kim loại và kim loại D phi kim mạnh và kim loại mạnh
Câu 21: Dãy phân tử nào cho dưới đây đều có liên kết cộng hoá trị không phân cực ?
A Cl2, O2, N2, F2 B N2, HI, Cl2, CH4
C N2, CO2, Cl2, H2 D N2, Cl2, H2, HCl
Câu 22: Đa số các hợp chất cộng hóa trị có đặc điểm là:
A nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao
B khi hòa tan trong nước thành dung dịch điện li
C có khả năng dẫn điện khi ở thể lỏng hoặc nóng chảy
D có thể hòa tan trong dung môi hữu cơ
Câu 23: Xét oxit của các nguyên tử thuộc chu kì 3, các oxit có liên kết ion là:
A Na2O, MgO, Al2O3 B Al2O3, SiO2, SO2
C SO3, Cl2O7, Cl2O D SiO2, P2O5, SO3
Câu 24: Hầu hết các hợp chất ion
A có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao
B tan trong nước thành dung dịch không điện li
Trang 6C ở trạng thái nóng chảy không dẫn điện
D dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ
Câu 25: Trong phân tử nitơ, các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết:
C cộng hóa trị không có cực D cộng hóa trị phân cực
Câu 26: Cho độ âm điện: Be (1,5), Al (1,5), Mg (1,2), Cl (3,0), N (3,0), H (2,1), S (2,5), O (3,5) Chất nào
sau đây có liên kết ion?
A H2S, NH3 B BeCl2, BeS
C MgO, Al2O3 D MgCl2, AlCl3
Câu 27: Nguyên tử X có 20 proton, nguyên tử Y có 17 proton Công thức hợp chất hình thành từ hai nguyên
tử này là:
A X2Y với liên kết cộng hoá trị B XY2 với liên kết ion
C XY2 với liên kết cộng hoá trị D X2Y với liên kết ion.
Câu 28: Chọn hợp chất có liên kết cộng hóa trị:
A NaCl, CaO B HCl, CO2
C KCl, Al2O3 D MgCl2, Na2O
Câu 29: Loại liên kết trong phân tử khí hiđroclorua là liên kết:
A cộng hóa trị không cực B cho – nhận
C cộng hóa trị có cực D ion
Câu 30: Cho các oxit: Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7 Dãy các hợp chất trong phân tử chỉ gồm liên kết cộng hoá trị là:
A SiO2, P2O5, Cl2O7, Al2O3 B Na2O, SiO2, MgO, SO3
C SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7 D SiO2, P2O5, SO3, Al2O3
Câu 31: Cho các phân tử N2, HCl, NaCl, MgO Các phân tử đều có liên kết cộng hóa trị là:
A NaCl và MgO B HCl và MgO.
C N2 và NaCl. D N2 và HCl.
Câu 32: Liên kết trong phân tử NH3 là liên kết
A cộng hóa trị phân cực B cho – nhận.
C ion D cộng hóa trị không phân cực
Câu 33: Nhóm hợp chất nào sau đây đều là hợp chất ion ?
A CaO, NaCl B SO2, KCl
C H2S, Na2O D CH4, CO2.
Câu 34: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 , nguyên tử của nguyên tố Y có cấu hình electron 1s 2 2s 2 2p 5 Liên kết hoá học giữa nguyên tử X và nguyên tử Y thuộc loại liên kết
A ion B cho nhận C kim loại D cộng hoá trị
Câu 35: Có 2 nguyên tố X (Z = 19); Y (X = 17) hợp chất tạo bởi X và Y có công thức và kiểu liên kết là:
A XY2, liên kết cộng hóa trị có cực B X2Y, liên kết ion
C XY, liên kết ion D XY, liên kết cộng hóa trị có cực
Câu 36: Liên kết cộng hóa trị là liên kết giữa 2 nguyên tử
A phi kim, được tạo thành do sự góp chung electron
B được tạo thành do sự góp chung một hay nhiều electron
C khác nhau, được tạo thành do sự góp chung electron
D được tạo thành từ sự cho nhận electron giữa chúng
Câu 37: Cho các hợp chất sau: MgCl2, Na2O, NCl3, HCl, KCl Hợp chất nào sau có liên kết cộng hoá trị ?
A NCl3 và HCl B MgCl2 và Na2O. C HCl và KCl D Na2O và NCl3.
Câu 38: Các chất mà phân tử không phân cực là:
A NH3, Br2, C2H4 B HBr, CO2, CH4. C HCl, C2H2, Br2 D Cl2, CO2, C2H2
Câu 39: Trong phân tử nào sau đây chỉ tồn tại liên kết đơn: N2, O2, F2, CO2?
A O2 B N2. C CO2 D F2.
Câu 40: Chỉ ra nội dung sai khi nói về ion:
A Ion là phần tử mang điện
B Ion có thể chia thành ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử
Trang 7C Ion được hình thành khi nguyên tử nhường hay nhận electron
D Ion âm gọi là cation, ion dương gọi là anion
Câu 41: Để đánh giá loại liên kết trong phân tử hợp chất tạo bởi kim loại và phi kim mà chưa chắc chắn là
liên kết ion, người ta có thể dựa vào hiệu độ âm điện Khi hiệu độ âm điện của hai nguyên tử tham gia liên kết 1,7 thì đó là liên kết
A cộng hoá trị có cực B cộng hoá trị không cực
Câu 42: Tuỳ thuộc vào số cặp electron dùng chung tham gia tạo thành liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử
mà liên kết được gọi là:
A liên kết phân cực, liên kết lưỡng cực, liên kết ba cực
B liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba
C liên kết đơn giản, liên kết phức tạp
D liên kết xích ma, liên kết pi, liên kết đen ta
Câu 43: Các chất trong dãy nào sau đây chỉ có liên kết cộng hoá trị phân cực ?
A N2, H2S, H2SO4, CO2 B CH4, C2H2, H3PO4, NO2
C NH3, KHSO4, SO2, SO3 D HCl, KCl, HNO3, NO
Câu 44: Cấu hình electron ở lớp ngoài cùng của các nguyên tố là ns2 np 5 Liên kết của các nguyên tố này với nguyên tố hiđro thuộc loại liên kết nào sau đây ?
A Liên kết cộng hoá trị không cực B Liên kết cộng hoá trị có cực
C Liên kết ion D Liên kết tinh thể
Câu 45: X, Y, Z là những nguyên tố có số điện tích hạt nhân là 9, 19, 16 Nếu các cặp X và Y; Y và Z; X và
Z tạo thành liên kết hoá học thì các cặp nào sau đây có thể là liên kết cộng hoá trị có cực:
A Cặp X và Y, cặp Y và Z B cặp X và Z.
C Cặp Y và Z, cặp X và Z D Cặp X và Y, cặp X và Z.
Câu 46: Kết luận nào sau đây sai (dựa vào độ âm điện)?
A Liên kết trong phân tử NH3, H2O, H2S là liên kết cộng hóa trị có cực
B Liên kết trong phân tử CaF2 và AlCl3 là liên kết ion
C Liên kết trong phân tử BaF2 và CsCl là liên kết ion
D Liên kết trong phân tử Cl2, H2, O2, N2 là liên kết cộng hóa trị không cực
Câu 47: Cộng hóa trị của Cl và O trong Cl2O7, theo thứ tự là:
A 7 và 2 B 4 và 1 C 1 và 2 D 2 và 7
Câu 48: Cộng hoá trị lớn nhất của một nguyên tố có cấu hình electron ngoài cùng 3s2 3p 4 là:
Câu 49: Chất nào sau đây có liên kết hiđro giữa các phân tử ?
A H2O, HF B H2S, HCl C PH3, NH3 D SiH4, CH4
Câu 50: Cộng hoá trị của C và N trong CH4 và NH3 lần lượt là:
A 3; 3 B 1; 4 C 2; 4 D 4; 3.
Câu 51: Cộng hoá trị của O và N2 trong H2O và N2 lần lượt là:
A 2; 3 B 3; 2 C 4; 2 D 1; 3