Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 12: Liên kết hydrogen và tương tác Van Der Waals

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 12: Liên kết hydrogen và tương tác Van Der Waals

Mở đầu trang 64 Hóa học 10: Hai phân tử nước có thể liên kết được với nhau. Dựa vào sự phân bố điện tích trong phân tử nước (Hình 12.1), cho biết liên kết giữa hai phân tử nước có thể được hình thành qua cặp nguyên tử nào?

(1) O với O

(2) H với H

(3) O với H

Giải thích sự lựa chọn của em.

Lời giải:

Chọn (3) O với H

Giải thích:

Nguyên tử O của phân tử nước này (mang một phần điện tích âm) và nguyên tử H của phân tử nước kia (mang một phần điện tích dương) sẽ hút nhau bằng lực hút tĩnh điện.

Vậy liên kết giữa hai phân tử nước có thể được hình thành qua cặp nguyên tử O với H do lực hút tĩnh điện giữa hai nguyên tử.

I. Liên kết hydrogen

1. Khái niệm

Câu hỏi 1 trang 65 Hóa học 10: Vì sao nguyên tử H của phân tử H₂O không tạo được liên kết hydrogen với nguyên tử C của phân tử CH₄?

Lời giải:

Vì nguyên tử C của phân tử CH₄ không còn cặp electron riêng

Công thức Lewis của CH₄:

Luyện tập 1 trang 65 Hóa học 10: Viết các khả năng tạo thành liên kết hydrogen giữa một phân tử H₂O và một phân tử NH₃.

Lời giải:

Các khả năng tạo thành liên kết hydrogen giữa một phân tử H₂O và một phân tử NH₃:

+ Nguyên tử H trong phân tử H₂O tạo liên kết hydrogen với nguyên tử N trong phân tử NH₃

+ Nguyên tử H trong phân tử NH₃ tạo liên kết hydrogen với nguyên tử O trong phân tử H₂O.

Vận dụng 1 trang 65 Hóa học 10: Vì sao HF có tính acid yếu hơn rất nhiều so với HCl? Biết rằng tính acid của một chất càng mạnh nếu phân tử đó càng dễ phân li thành ion H⁺.

Lời giải:

Độ âm điện của F lớn hơn Cl nên tương tác hút tĩnh điện giữa H^δ+ và F^δ- lớn hơn tương tác hút tĩnh điện giữa H^δ+ và Cl^δ-

⇒ H^δ+ trong phân tử HCl dễ phân li ra ion H⁺ hơn

⇒ Tính acid của HCl mạnh hơn tính acid của HF

Ngoài ra, ở nhiệt độ thấp, hydrogen fluoride (HF) tồn tại ở thể rắn dưới dạng polymer (HF)_­n nhờ liên kết hydrogen:

2. Ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước

a) Đặc điểm tập hợp

b) Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi

Luyện tập 2 trang 66 Hóa học 10: Vẽ các liên kết hydrogen được hình thành giữa H₂O với mỗi phân tử NH₃, C₂H₅OH.

Lời giải:

- Liên kết hydrogen được hình thành giữa H₂O và NH₃

Hoặc 

- Liên kết hydrogen được hình thành giữa H₂O và C₂H₅OH

Hoặc

Vận dụng 2 trang 66 Hóa học 10: Hãy giải thích vì sao trong quá trình chưng cất rượu, C₂H₅OH bay trước H₂O mặc dù khối lượng phân tử C₂H₅OH lớn hơn rất nhiều khối lượng phân tử H₂O

Lời giải:

Liên kết O-H trong phân tử nước phân cực hơn so với liên kết O-H trong phân tử rượu.

Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước với nhau bền vững hơn rất nhiều liên kết hydrogen giữa các phân tử rượu với nhau dẫn đến nhiệt độ sôi của nước (100^oC) lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu (78,3^oC) mặc dù khối lượng phân tử C₂H₅OH lớn hơn rất nhiều khối lượng phân tử H₂O.

II. Tương tác van der Waals

1. Khái niệm

Vận dụng 3 trang 67 Hóa học 10: Giải thích vì sao con tắc kè có thể di chuyển trên mặt kính trơn nhẵn, thẳng đứng.

Lời giải:

Con tắc kè có thể di chuyển trên mặt kính trơn nhẵn, thẳng đứng vì có sự bám hút (tương tác van der Waals) giữa bàn chân con tắc kè và mặt kính.

2. Ảnh hưởng của tương tác van der Waals tới tính chất vật lí của các chất.

Vận dụng 4 trang 68 Hóa học 10: Sưu tầm hình ảnh tinh thể nước đá, bông tuyết.

Lời giải:

Một số hình ảnh tinh thể nước đá, bông tuyết:

Vận dụng 5 trang 68 Hóa học 10: Thu thập thông tin liên quan đến các hiện tượng có xuất hiện của liên kết hydrogen, tương tác van der Waals trong thực tiễn.

Lời giải:

- Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước trên bề mặt nước và giữa các phân tử nước trên bề mặt và lớp nước bên dưới tạo ra sức căng bề mặt cho nước. Chân của con nhện nước gồm các chất kị nước, phân tử các chất này đẩy nước khiến cho chân của nhện nước không bị nước bao bọc và tụt xuống dưới nước. Vì vậy chúng có thể di chuyển trên bề mặt nước mà không làm vỡ bề mặt nước.

- Bong bóng xà phòng thể hiện tương tác giữa các phân tử nước và các phân tử xà phòng tạo thành màng mỏng, giữ được không khí bên trong bay lên.

Bài tập (trang 69)

Bài 1 trang 69 Hóa học 10: Liên kết hydrogen xuất hiện giữa những phân tử cùng loại nào sau đây?

A. CH₄

B. NH₃

C. H₃C-O-CH₃

D. PH₃

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

A. Loại vì trong phân tử CH₄ nguyên tử C không có cặp electron riêng.

Công thức Lewis của CH₄

B. Chọn

C. Loại vì trong phân tử H₃C-O-CH₃ nguyên tử C và O đều không có cặp electron riêng.

D. Loại vì độ âm điện của P nhỏ hơn của H

Bài 2 trang 69 Hóa học 10: Nhiệt nóng chảy và nhiệt độ sôi của hai chất HBr và HF như sau:

Hãy gán công thức chất thích hợp vào các ô có dấu?.

Lời giải:

Độ âm điện của F lớn hơn Br nên tương tác hút tĩnh điện giữa Hδ+ và Fδ- lớn hơn tương tác hút tĩnh điện giữa Hδ+ và Brδ-

⇒ Các phân tử HF liên kết chặt chẽ với nhau bởi các liên kết hydrogen hơn so với các phân tử HBr.

⇒ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của HF lớn hơn so với HBr.

Chú ý: Ở nhiệt độ thấp, hydrogen fluoride (HF) tồn tại ở thể rắn dưới dạng polymer (HF)_­n nhờ liên kết hydrogen:

Bài 3 trang 69 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây đúng khi nói về các loại liên kết?

a) Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

b) Liên kết hydrogen mạnh hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

c) Tương tác van der Waals yếu hơn liên kết hydrogen.

d) Tương tác van der Waals mạnh hơn liên kết hydrogen.

Lời giải:

Phát biểu đúng là: a), c)

a) Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

c) Tương tác van der Waals yếu hơn liên kết hydrogen.

Bài 4 trang 69 Hóa học 10: Các liên kết biểu diễn bằng các đường nét đứt được minh họa như hình dưới đây có vai trò quan trọng trong việc làm bền chuỗi xoắn đôi DNA. Đó là loại liên kết gì?

A. Liên kết ion                                              

B. Liên kết cộng hóa trị có cực

C. Liên kết cộng hóa trị không cực               

D. Liên kết hydrogen.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Liên kết biểu diễn bằng các đường nét đứt là liên kết hydrogen.

Bài 5 trang 69 Hóa học 10: Một kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy các phân tử NH₃ có thể liên kết với nhau thành những cụm (NH₃)_n với n = 3 – 6. (Theo ACS Omega 2020, 5, 49, 31724-31729)

Vì sao các phân tử NH₃ có thể hình thành được cụm phân tử này?

Lời giải:

Trong phân tử NH₃ có nguyên tử H liên kết với nguyên tử N (có độ âm điện mạnh) còn cặp electron riêng.

 Do đó các phân tử NH₃ có thể liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen tạo thành những cụm phân tử.

Cụm phân tử (NH₃)₃

Cụm phân tử (NH₃)₄