Giải sgk Hoá học 10 bài 10: Liên kết cộng hóa trị

Giải sgk Hoá học 10 bài 10: Liên kết cộng hóa trị có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong  sách giáo khoa Hoá học 10 Chân trời sáng tạo. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.

Luyện tập, vận dụng

Câu 1 trang 59 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Quan sát các Hình 10.1 đến 10.3, cho biết quy tắc octet đã được áp dụng ra sao khi các nguyên tử tham gia hình thành liên kết.

Hướng dẫn giải

Quan sát các Hình 10.1 đến 10.3 ta thấy: Các nguyên tử đã góp chung electron khi tham gia hình thành liên kết để mỗi nguyên tử đều đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

Ví dụ: Để tạo thành liên kết trong phân tử HCl, nguyên tử H và Cl, mỗi nguyên tử góp chung 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung. Khi đó H đạt được cấu hình electron của khí hiếm He với 2 electron lớp ngoài cùng, Cl đạt được cấu hình electron của khí hiếm Ar với 8 electron lớp ngoài cùng.

Câu 2 trang 59 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử HCl, O₂ và N₂. 

Hướng dẫn giải

Sự hình thành liên kết trong phân tử HCl: Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, chlorine (Cl) có cấu hình electron là [Ne]3s²3p⁵. Để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử này đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử H và Cl cùng góp 1 electron để tạo nên 1 cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử. Lên kết giữa H và Cl được tạo nên bởi 1 cặp electron dùng chung

Sự hình thành liên kết trong phân tử O₂ : Nguyên tử oxygen (O) có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴ . Để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử O đều cần thêm 2 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử O cùng góp 2 electron để tạo nên 2 cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử

Sự hình thành liên kết trong phân tử N₂: Nguyên tử nitrogen (N) có cấu hình electron là 1s²2s²2p³_.Để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử N đều cần thêm 3 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử N cùng góp 3 electron để tạo nên 3 cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử.

Câu 3 trang 60 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Thế nào là liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba?

Hướng dẫn giải

Liên kết đơn là liên kết được tạo bởi 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng một gạch nối “–”.

Thí dụ:  Phân tử HBr

Có công thức cấu tạo: H – Br.

Liên kết đôi là liên kết được tạo bởi 2 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng hai gạch nối “=”.

Thí dụ: Phân tử CO:

Có công thức cấu tạo: C = O

Liên kết ba là liên kết được tạo bởi 3 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng ba gạch nối “≡”.

Thí dụ: Phân tử axetilen

Có công thức cấu tạo: H–C≡C–H

Luyện tập 1 trang 60 Hóa 10 CTST

Trình bày sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử Cl₂.

Hướng dẫn giải

Chlorine (Cl) có cấu hình electron là [Ne]3s²3p⁵. Để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử Cl đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử Cl góp chung 1 electron để tạo nên cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử.

Câu 4 trang 60 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của Cl₂ , H₂O, CH₄ .

Hướng dẫn giải

Phân tử	Công thức electron	Công thức Lewis	Công thức cấu tạo
Cl2			Cl – Cl
H2O			H – O – H
CH4

Luyện tập 2 trang 60 Hóa 10 CTST

Trình bày sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử NH₃ .

Hướng dẫn giải

Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử NH₃:

+ Nguyên tử nitrogen (N) có cấu hình electron là 1s²2s²2p³ để đạt được cấu hình giống khí hiếm, nguyên tử N cần thêm 3 electron.

+ Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹ để đạt được cấu hình giống khí hiếm, nguyên tử H cần thêm 1 electron.

+ Khi tạo thành liên kết trong phân tử NH₃, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử N tạo thành 3 cặp electron dùng chung.

Liên kết cho – nhận

Câu 5 trang 61 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Biết phân tử CO cũng có liên kết cho – nhận. Viết công thức electron và công thức cấu tạo của CO.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron của O là: 1s²2s²2p⁴, vậy O có 6 electron ở lớp ngoài cùng cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

Cấu hình electron của C là: 1s²2s²2p² , vậy C có 4 electron ở lớp ngoài cùng cần nhận thêm 4 electron để đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm

Công thức electron:

Công thức cấu tạo:

Câu 6 trang 61 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Cho biết đặc điểm của nguyên tử “cho” và nguyên tử “nhận” trong phân tử có liên kết cho – nhận.

Hướng dẫn giải

– Nguyên tử “cho” là nguyên tử đóng góp cặp electron chung, nguyên tử đó phải còn cặp electron chưa liên kết.

– Nguyên tử “nhận” là nguyên tử không đóng góp electron, nguyên tử đó phải còn orbital trống.

Luyện tập trang 61 Hóa 10 CTST

Hướng dẫn giải

Trình bày liên kết cho – nhận trong ion NH ₄⁺

Trong phân tử NH ₃ , lớp ngoài cùng của nguyên tử N có 5 electron, trong đó có cặp electron chưa liên kết. Ion H ⁺ có orbital trống, không chứa electron.

Khi phân tử NH ₃ kết hợp với ion H ⁺ , nguyên tử N đóng góp cặp electron chưa liên kết để tạo liên kết với ion H ⁺ tạo thành ion NH ₄⁺ .

Khi đó, liên kết cho – nhận được hình thành, trong đó nguyên tử N là nguyên tử cho, ion H ⁺ đóng vai trò nhận electron. Trong ion NH ₄⁺ , bốn liên kết N – H hoàn toàn tương đương nhau

Phân biệt các loại liên kết dựa theo độ âm điện

Câu 7 trang 62 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Vì sao liên kết cộng hóa trị trong các phân tử Cl₂, O₂, N₂ là liên kết cộng hóa trị không phân cực?

Hướng dẫn giải

Liên kết cộng hóa trị trong các phân tử Cl ₂ , O ₂ , N ₂ là liên kết cộng hóa trị không phân cực vì cặp electron chung không bị lệch về phía nguyên tử nào.

Câu 8 trang 62 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Trong các phân tử HCl, NH₃ và CO₂, cặp electron chung lệch về phía nguyên tử nào? Giải thích.

Hướng dẫn giải

Trong các phân tử HCl, NH₃và CO₂, cặp electron chung lệch về phía các nguyên tử lần lượt là Cl, N, O

Vì độ âm điện của H nhỏ hơn Cl, độ âm điện của H nhỏ hơn N, độ âm điện của C nhỏ hơn O

Luyện tập trang 62 Hóa 10 CTST

Nêu thêm ví dụ về phân tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực và liên kết cộng hóa trị phân cực. Viết công thức electron của chúng để minh họa.

Hướng dẫn giải

Liên kết cộng hóa trị không phân cực: H₂, Cl₂

Liên kết cộng hóa trị phân cực: HBr, H₂O …

Câu 9 trang 62 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Liên kết cộng hóa trị trong phân tử dạng A₂ luôn là liên kết cộng hóa trị phân cực hay không phân cực? Giải thích.

Hướng dẫn giải

Liên kết cộng hóa trị trong phân tử A₂ luôn là liên kết cộng hóa trị không phân cực vì hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử tham gia liên kết bằng 0.

Δχ = χ(A) − χ(A) = 0

Câu 9 trang 63 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Em có nhận xét gì khi cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về một phía nguyên tử.

Hướng dẫn giải

Khi cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về một phía một nguyên tử thì liên kết giữa hai nguyên tử là liên kết ion.

Luyện tập trang 63 Hóa 10 CTST

Cho biết loại liên kết trong các phân tử MgCl₂ , CO₂ và C₂H₄?

Hướng dẫn giải

Sự hình thành liên kết σ, π và năng lượng liên kết

Câu 11 trang 63 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

 Quan sát các Hình từ 10.5 đến 10.8, cho biết liên kết nào trong mỗi phân tử được tạo thành bởi sự xen phủ trục hoặc xen phủ bên của các orbital.

Hướng dẫn giải

Liên kết σ (sigma) được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital.

Liên kết π (pi) được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital.

Câu 12 trang 63 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Mô tả sự hình thành liên kết σ. 

Hướng dẫn giải

 Liên kết σ được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital. Vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.

Câu 13 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Mô tả sự hình thành liên kết π.

Hướng dẫn giải

Liên kết π (pi) được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

Câu 14 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Quan sát Hình 10.8, hãy so sánh sự hình thành liên kết σ và liên kết π.

Hướng dẫn giải

Câu 15 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Theo em, thế nào là liên kết bội? Phân tử nào dưới đây có chứa liên kết bội: Cl₂ , HCl, O₂ và N₂?

Hướng dẫn giải

Liên kết bội là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tố bằng hai hoặc ba cặp electron chung. Liên kết này được biểu thị bằng hai gạch nối ( = ) hoặc ba gạch nối ( ≡ ).

Liên kết bội gồm cả liên kết σ và liên kết π.

Công thức electron của Cl₂, HCl, O₂ và N₂:

Vậy phân tử O₂ và N₂ có chứa các liên kết bội.

Câu 16 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Sự xen phủ có sự tham gia của orbital nào luôn là xen phủ trục?

Hướng dẫn giải

Sự xen phủ có sự tham gia của AO s luôn là xen phủ trục vì dù theo phương, chiều nào thì vùng xen phủ cũng nằm trên đường nối tâm giữa hai nguyên tử.

Câu 17 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Số liên kết σ và liên kết π trong mỗi liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba lần lượt bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

• Liên kết đơn gồm 1 liên kết σ.
• Liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π.
• Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π.

Luyện tập trang 64 Hóa 10 CTST

Vẽ sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C₂H₄).

Hướng dẫn giải

Sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C₂H₄)

Câu 18 trang 64 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Căn cứ giá trị năng lượng liên kết H-H và N≡N đã cho, liên kết trong phân tử nào dễ bị phá vỡ hơn?

Hướng dẫn giải

Năng lượng liên kết trong phân tử N₂ (E_b = 945 kJ/mol) lớn hơn năng lượng liên kết trong phân tử H₂ (E_b = 432 kJ/mol) ⇒ liên kết trong phân tử H₂ dễ bị phá vỡ hơn.

Câu 19 trang 65 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích không khí nhưng chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao. Vì sao nitrogen là một chất khí không hoạt động ở điều kiện thường?

Hướng dẫn giải

Nitrogen là một chất khí không hoạt động ở điều kiện thường vì năng lượng liên kết trong phân tử N₂ lớn ( E_b = 945 kJ/mol), phân tử N ₂ bền.

Câu 20 trang 66 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Trình bày các bước trong quá trình lắp ráp mô hình phân tử NH₃.

Hướng dẫn giải

Các bước trong quá trình lắp ráp mô hình phân tử NH₃:

Bước 1: Xác định hình học phân tử của chất cần lắp ráp. Cụ thể:

Phân tử NH₃ có dạng hình chóp với nguyên tử N ở đỉnh:

Bước 2: Xác định số lượng các loại liên kết và kiểu liên kết trong phân tử, qua đó xác định số lượng mỗi loại khối cầu và số thanh nối cần dùng. Cụ thể:

+ Khi tạo thành liên kết trong phân tử NH₃, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử N tạo thành 3 cặp electron dùng chung.

+ Chọn 3 thanh nối biểu diễn 3 liên kết đơn N-H. Chọn 1 quả cầu biểu diễn nguyên tử N và 3 quả cầu (khác màu với N, bán kính nhỏ hơn) biểu diễn 3 nguyên tử H.

Bước 3: Hoàn chỉnh mô hình phân tử

Câu 21 trang 66 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

Mô hình sau biểu diễn phân tử CH ₄ hay phân tử CH₃Cl?

Hướng dẫn giải

Mô hình trên biểu diễn phân tử CH ₃ Cl vì: Mô hình này gồm 3 loại nguyên tử khác màu gồm: 1 nguyên tử C được biểu diễn bằng quả cầu màu đen, 3 nguyên tử H được biểu diễn bằng 3 quả cầu màu trắng và 1 nguyên tử Cl được viểu diễn bằng quả cầu màu xanh.

Giải bài tập trang 66 SGK Hóa 10

Bài 1 trang 66 Hóa 10 CTST

Trong phân tử iodine (I ₂ ), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung. Nhờ đó, mỗi nguyên tử iodine đã đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm nào dưới đây?

A. Xe

B. Ne

C. Ar

D. Kr

Hướng dẫn giải

Trong bảng tuần hoàn, I nằm ở nhóm VIIA, chu kì 5

=> Có 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng và có 5 lớp electron

Khi góp dùng chung 1 cặp electron => I có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng và có 5 lớp electron

=> Giống cấu hình electron của khí hiếm Xe

Đáp án A

Bài 2 trang 66 Hóa 10 CTST

Hydrogen sulfide (H₂S) và phosphine (PH₃) đều là những chất có mùi khó ngửi và rất độc. Trình bày sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử các chất trên.

• Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử H₂S:

+ Nguyên tử S có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ cần 2 electron để đạt được cấu hình bền vững giống khí hiếm.

+ Nguyên tử H có cấu hình electron là: 1s¹ cần thêm 1 electron để đạt được cấu hình giống khí hiếm.

+ Khi hình thành phân tử H₂S, mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

• Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử PH₃:

+ Nguyên tử P có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p³ cần thêm 3 electron để đạt cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

+ Nguyên tử H có cấu hình electron là: 1s¹ cần thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

+ Khi hình thành phân tử PH₃, mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử P để tạo thành 3 cặp electron dùng chung.

Bài 3 trang 66 Hóa 10 CTST

Viết công thức Lewis của các phân tử CS₂ , SCl₂ và CCl₄ .

Hướng dẫn giải

Phân tử CS₂: Mỗi nguyên tử S sẽ góp chung 2 electron mới nguyên tử C tạo thành 4 cặp electron dùng chung:

Phân tử SCl₂: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

Phân tử CCl₄: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp 1 electron với nguyên tử C để tạo thành 4 cặp electron dùng chung.

Bài 4 trang 66 Hóa 10 CTST

Trình bày sự hình thành liên kết cho – nhận trong phân tử sulfur dioxide (SO₂).

Hướng dẫn giải

+ O và S đều có 6 electron ở lớp ngoài cùng, đều cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm.

+ Khi hình thành phân tử SO₂, một nguyên tử O góp chung 2 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung. Nguyên tử O còn lại chưa được liên kết, trong khi đó nguyên tử S vẫn còn 2 đôi electron chưa tham gia liên kết, do đó nguyên tử S sẽ cho nguyên tử O chưa tham gia liên kết 1 cặp electron để dùng chung.

+ Công thức electron:

Công thức cấu tạo:

Bài 5 trang 66 Hóa 10 CTST

Mô tả sự tạo thành liên kết trong phân tử chlorine bằng sự xen phủ của các AO.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử chlorine được biểu diễn trên các orbital như sau:

Sự hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine là do sự xen phủ trục giữa hai AO p chứa electron độc thân của mỗi nguyên tử chlorine. Li ên kết được tạo thành giữa hai nguyên tử chlorine là liên kết σ.

Bài 6 trang 66 Hóa 10 CTST

Sự xen phủ giữa hai orbital p trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết σ? Trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết π? Cho ví dụ

Hướng dẫn giải

Khi các nguyên tử liên kết với nhau, các AO phải được sắp xếp ở vị trí phù hợp. Chẳng hạn khi hình thành phân tử giữa hai nguyên tử, vị trí của các AO như sau:

Khi đó, hai AO p_z nằm dọc trên cùng một trục nên chỉ có thể xen phủ trục với nhau (chỉ tạo thành liên kết σ).

Còn hai AO p_x (hoặc hai AO p_y) là song song nên chỉ có thể xen phủ bên với nhau (tạo thành liên kết π).

Bài 7 trang 66 Hóa 10 CTST

Cho biết số liên kết σ và liên kết π trong phân tử acetylene (C₂H₂).

Hướng dẫn giải

Phân tử C₂H₂ gồm 3 liên kết σ và 2 liên kết π. Cụ thể:

Bài 8 trang 66 Hóa 10 CTST

Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được liệt kê trong bảng sau:

Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết trong các phân tử HF, HCl, HBr và HI

Hướng dẫn giải

Năng lượng liên kết là thước đo độ bền liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền.

⇒ Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết: HI < HBr < HCl < HF.