Giải sách bài tập Hóa học 10 Bài 10. Quy tắc octet - Kết nối tri thức

Nhận biết

Bài 10.1 trang 28 SBT Hóa học 10: Liên kết hóa học là

A. sự kết hợp của các hạt cơ bản hình thành nguyên tử bền vững.

B. sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn.

C. sự kết hợp giữa các phân tử hình thành các chất bền vững.

D. sự kết hợp của chất tạo thành vật thể bền vững.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn.

Bài 10.2 trang 28 SBT Hóa học 10: Theo quy tắc octet, khi hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt tới cấu hình electron bền vững giống như

A. kim loại kiềm gần kề.

B. kim loại kiềm thổ gần kề.

C. nguyên tử halogen gần kề.

D. nguyên tử khí hiếm gần kề.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Theo quy tắc octet, khi hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt tới cấu hình electron bền vững giống như nguyên tử khí hiếm gần kề (với 8 electron lớp ngoài cùng, riêng He có 2 electron lớp ngoài cùng).

Bài 10.3 trang 28 SBT Hóa học 10: Khi hình thành liên kết hóa học, nguyên tử có số hiệu nào sau đây có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững theo quy tắc octet?

A. (Z = 12)

B. (Z = 9)

C. (Z = 11)

D. (Z = 10)

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Cấu hình electron các nguyên tử:

Z = 12: 1s²2s²2p⁶3s²

Z = 9: 1s²2s²2p⁵

Z = 11: 1s²2s²2p⁶3s¹

Z = 10: 1s²2s²2p⁶

Nguyên tử có Z = 12 có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững theo quy tắc octet.

Bài 10.4 trang 28 SBT Hóa học 10: Công thức cấu tạo nào sau đây không đủ electron theo quy tắc octet?

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Công thức 

không đủ electron theo quy tắc octet vì B chưa đủ 8 electron lớp ngoài cùng.

Sửa lại:

Thông hiểu

Bài 10.5 trang 28 SBT Hóa học 10: Trong công thức CS₂, tổng số cặp electron lớp ngoài cùng của C và S chưa tham gia liên kết là

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trong công thức CS₂, tổng số cặp electron lớp ngoài cùng của C và S chưa tham gia liên kết là 4 cặp electron.

Bài 10.6 trang 28 SBT Hóa học 10: Phân tử nào sau đây có các nguyên tử đều đã đạt cấu hình electron bão hòa theo quy tắc octet?

A. BeH₂

B. AlCl₃

C. PCl₅

D. SiF₄

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Trong phân tử BeH₂ nguyên tử Be chưa đạt octet.

Phân tử AlCl₃ nguyên tử Al chưa đạt octet.

Trong phân tử PCl₅, lớp ngoài cùng của P có 10 electron, không tuân theo quy tắc octet

Bài 10.7 trang 28 SBT Hóa học 10: Quy tắc octet không đúng với trường hợp nào sau đây?

A. H₂O

B. NO₂

C. CO₂

D. Cl₂

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Quy tắc octet không đúng với trường hợp NO₂

Nguyên tử N chỉ có 7 electron lớp ngoài cùng.

Bài 10.8 trang 29 SBT Hóa học 10: Trong tự nhiên, các khí hiếm tồn tại dưới dạng nguyên tử tự do. Các nguyên tử của khí hiếm không liên kết với nhau tạo thành phân tử và rất khó liên kết với các nguyên tử của các nguyên tố khác. Ngược lại nguyên tử các nguyên tố khác lại liên kết với nhau tạo thành phân tử hay tinh thể. Giải thích.

Lời giải:

- Nguyên tử khí hiếm đều có cấu hình electron bão hòa là ns²np⁶ (trừ helium có cấu hình 1s²) làm cho nguyên tử khí hiếm rất bền vững nên các nguyên tử khí hiếm khó tham gia phản ứng hóa học. Trong tự nhiên, các khí hiếm đều tồn tại ở trạng thái nguyên tử (hay còn gọi là phân tử một nguyên tử) tự do, bền vững (nên còn gọi là các khí trơ).

- Nguyên tử của các nguyên tố khác có xu hướng liên kết với nhau để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm, ví dụ: H₂, Cl₂, HCl, CO₂, … hay tự tập hợp lại thành các khối tinh thể, ví dụ: tinh thể NaCl, …

Bài 10.9 trang 29 SBT Hóa học 10: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử potassium (kali) là 4s¹, cấu hình electron lớp ngoài cùng của bromine là 4s²4p⁵. Làm thế nào các nguyên tử potassium và bromine có được cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm theo quy tắc octet.

Lời giải:

- Nguyên tử potassium chỉ có 1 electron ở lớp ngoài cùng nên dễ dàng nhường đi electron này để tạo thành ion dương. Ion dương (K⁺) có cấu hình electron lớp ngoài cùng giống với khí hiếm argon (3s²3p⁶) đứng trước potassium trong bảng tuần hoàn.

- Nguyên tử bromine có 7 electron ở lớp electron ngoài cùng nên dễ dàng nhận thêm 1 electron tạo ra anion bromide (Br^-) có cấu hình electron lớp ngoài cùng giống với khí hiếm krypton (4s²4p⁶), đứng sau bromine trong bảng tuần hoàn.

Bài 10.10 trang 29 SBT Hóa học 10: Khi hình thành liên kết H + Cl → HCl và khi phá vỡ liên kết HCl → H + Cl thì hệ thu năng lượng hay tỏa năng lượng. Năng lượng phân tử HCl lớn hơn hay nhỏ hơn năng lượng hệ hai nguyên tử H và Cl riêng rẽ? Trong hai hệ đó thì hệ nào bền hơn?

Lời giải:

- Khi hình thành liên kết H + Cl → H-Cl thì hệ tỏa năng lượng và ngược lại khi phá vỡ liên kết H-Cl → H + Cl thì hệ thu thêm năng lượng.

- Xét về năng lượng thì phân tử H-Cl có năng lượng nhỏ hơn hệ hai nguyên tử H và Cl riêng rẽ. Trong hai hệ đó thì hệ H-Cl bền hơn hệ H và Cl.

Bài 10.11 trang 29 SBT Hóa học 10: Trong phân tử Na₂S, cấu hình electron của các nguyên tử có tuân theo quy tắc octet không?

Lời giải:

Cấu hình electron của nguyên tử Na (Z = 11):

Cấu hình electron của nguyên tử S:

Khi Na kết hợp với S, mỗi nguyên tử Na nhường đi 1 electron hóa trị duy nhất để tạo thành cation Na⁺ có 8 electron ở vỏ nguyên tử giống với khí hiếm neon. Nguyên tử S có 6 electron hóa trị nhận thêm 2 electron từ hai nguyên tử Na tạo thành ion sulfide S^2- có 8 electron ở vỏ nguyên tử giống với khí hiếm argon.

Hai nguyên tử Na và S đều đạt cấu hình electron bão hòa theo quy tắc octet trong phân tử sodium sulfide Na₂S.

Vận dụng

Bài 10.12 trang 29 SBT Hóa học 10: Vận dụng quy tắc octet để giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử: O₂, CO₂, CaCl₂, KBr.

Lời giải:

- Nguyên tử O có 6 electron lớp ngoài cùng. Để tạo thành phân tử O₂, mỗi nguyên tử O góp chung 2 electron tạo thành cặp electron dùng chung. Khi đó mỗi nguyên tử O đều có 8 electron lớp ngoài cùng, thỏa mãn quy tắc octet.

- Nguyên tử C có 4 electron lớp ngoài cùng, nguyên tử O có 6 electron lớp ngoài cùng. Để tạo thành phân tử CO₂, nguyên tử C góp chung với mỗi O 2 electron. Khi đó C và O đều thỏa mãn quy tắc octet.

- Nguyên tử K có 1 electron lớp ngoài cùng, nguyên tử Br có 7 electron lớp ngoài cùng. Để tạo thành phân tử KBr, nguyên tử K nhường 1 electron tạo ion K⁺, nguyên tử Br nhận 1 electron từ nguyên tử K tạo ion Br^-. Hai ion trái dấu hút nhau để tạo thành phân tử KBr.

- Nguyên tử Ca có 2 electron lớp ngoài cùng, nguyên tử Cl có 7 electron lớp ngoài cùng. Để tạo thành phân tử CaCl₂, nguyên tử Ca nhường 2 electron để tạo thành ion Ca2+, mỗi nguyên tử Cl nhận 1 electron từ nguyên tử Ca để tạo thành ion Cl-. Các ion trái dấu hút nhau tạo thành phân tử CaCl₂

Bài 10.13 trang 29 SBT Hóa học 10: Đá vôi (thành phần chính là CaCO₃) được dùng để sản xuất vôi, trong lĩnh vực xây dựng, … Barium nitrate Ba(NO₃)₂ có trong thành phần của kính quang học, gốm, men, … Phèn đơn aluminium sulfate (thành phần chính là Al₂(SO₄)₃ được sử dụng rộng rãi trong xử lí nước thải, trong công nghệ sản xuất giấy, công nghệ nhuộm vải, công nghệ lọc nước và nuôi trồng thủy sản, …

Dựa vào quy tắc octet, đề xuất công thức cấu tạo của các chất trên.

Lời giải:

Công thức cấu tạo CaCO₃:

Công thức cấu tạo Ba(NO₃)₂:

Công thức cấu tạo Al₂(SO₄)₃:

Bài 10.14 trang 29 SBT Hóa học 10: Hợp chất X tạo bở hai nguyên tố A, D có khối lượng phân tử là 76. X là dung môi không phân cực, thường được sử dụng làm nguyên liệu trong tổng hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vào viscoza mềm. A có công thức hydride dạng AH₄ và D có công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất dạng DO₃.

a) Hãy thiết lập công thức phân tử của X. Biết rằng A có số oxi hóa cao nhất trong X.

b) Đề xuất công thức cấu tạo của X và cho biết các nguyên tử thành phần của X khi liên kết có đủ electron theo quy tắc octet không.

Lời giải:

a) A thuộc nhóm IVA và D thuộc nhóm VIA ⇒ số oxi hóa cao nhất của A trong X là +4 còn số oxi hóa của D trong X là -2.

Công thức phân tử X có dạng AD₂. Ta có: A + 2D = 76.

⇒ Nguyên tử khối trung bình của A, D là: $\frac{76}{3}$ = 25,33

⇒ A và D thuộc chu kì 2, 3 ⇒ Có các cặp nguyên tố sau:

C = 12 và O = 16; C = 12 và S = 32; Si = 28 và O = 16; Si = 28 và S = 32.

C = 12 và S = 32 thỏa mãn A + 2D = 76 ⇒ Công thức X: CS₂.

b) Đề xuất công thức Lewis:

Công thức cấu tạo:

CS₂ có cấu trúc thẳng giống CO₂.

Các nguyên tử C và S đều có 8 electron lớp ngoài cùng theo quy tắc octet.