Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 10: Liên kết cộng hóa trị - Chân trời sáng tạo

Bài 10.1 trang 34 SBT Hóa học 10: Trong phân tử ammonia (NH₃), số cặp electron chung giữa nguyên tử nitrogen và các nguyên tử hydrogen là

A. 3

B. 2

C. 1

D. 4

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nguyên tử N có 5 electron ở lớp ngoài cùng, nguyên tử N có xu hướng góp chung 3 electron với 3 nguyên tử H. Số cặp electron chung giữa nguyên tử nitrogen và các nguyên tử hydrogen là 3.

Bài 10.2 trang 34 SBT Hóa học 10: Biết nguyên tử chlorine có 7 electron hóa trị, công thức electron của phân tử chlorine là:

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nguyên tử chlorine có 7 electron hóa trị, hai nguyên tử chlorine liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử chlorine góp chung 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung.

Bài 10.3 trang 34 SBT Hóa học 10: Chất nào sau đây không có liên kết cộng hóa trị phân cực?

A. O₂

B. CO₂

C. NH₃

D. HCl

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Liên kết trong phân tử O₂ là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Bài 10.4 trang 34 SBT Hóa học 10: Chất vừa có liên kết cộng hóa trị phân cực, vừa có liên kết cộng hóa trị không phân cực là

A. CO₂

B. H₂O

C. NH₃

D. C₂F₆

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Phân tử C₂F₆ vừa có liên kết cộng hóa trị phân cực (liên kết giữa C và F), vừa có liên kết công hóa trị không phân cực (liên kết giữa C với C).

Sử dụng giá trị độ âm điện các nguyên tố được cho trong bảng sau để trả lời các câu 10.5, 10.6, 10.7.

Bài 10.5 trang 34 SBT Hóa học 10: Liên kết nào dưới đây là liên kết cộng hóa trị không phân cực?

A. Na – O

B. O – H

C. Na – C

D. C – H

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Liên kết C – H có hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử tham gia liên kết là (3,16 – 2,96) = 0,2 < 0,4 nên là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Bài 10.6 trang 34 SBT Hóa học 10: Lực kéo electron về phía nguyên tử nitrogen mạnh nhất ở liên kết nào dưới đây?

A. N – H

B. N – F

C. N – Cl

D. N – Br

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Do nguyên tử H có độ âm điện nhỏ nhất nên lực kéo electron về phía nguyên tử nitrogen mạnh nhất ở liên kết N – H.

Bài 10.7 trang 35 SBT Hóa học 10: Liên kết nào trong các liên kết sau là phân cực nhất?

A. C – H

B. C – F

C. C – Cl

D. C – Br

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Do nguyên tử F có độ âm điện lớn nhất nên liên kết C – F là phân cực nhất.

Bài 10.8 trang 35 SBT Hóa học 10: Hợp chất nào sau đây chứa cả liên kết cộng hóa trị và liên kết ion?

A. CH₂O

B. CH₄

C. Na₂O

D. KOH

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Hợp chất KOH chứa cả liên kết cộng hóa trị và liên kết ion.

Bài 10.9 trang 35 SBT Hóa học 10: Các liên kết trong phân tử nitrogen được tạo thành do sự xen phủ của

A. các orbital s với nhau

B. 2 orbital s và 1 orbital p với nhau

C. 1 orbital s và 2 orbital với nhau

D. 3 orbital p giống nhau về hình dạng và kích thước, chỉ khác nhau về sự định hướng trong không gian.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Các liên kết trong phân tử nitrogen được tạo thành do sự xen phủ của 3 orbital p giống nhau về hình dạng và kích thước, chỉ khác nhau về sự định hướng trong không gian.

Bài 10.10 trang 35 SBT Hóa học 10: Điều nào sau đây sai khi nói về tính chất của hợp chất cộng hóa trị?

A. Các hợp chất cộng hóa trị có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp hơn các hợp chất ion.

B. Các hợp chất cộng hóa trị có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí trong điều kiện thường.

C. Các hợp chất cộng hóa trị đều dẫn điện tốt

D. Các hợp chất cộng hóa trị không phân cực tan được trong dung môi không phân cực.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Phát biểu C sai vì các chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực không dẫn điện ở mọi trạng thái, còn các chất có liên kết cộng hóa trị phân cực mạnh có thể dẫn điện.

Bài 10.11 trang 35 SBT Hóa học 10: Đặt độ dài các liên kết N – N, N = N và N ≡ N lần lượt là I₁, I₂ và I₃. Thứ tự tăng dần độ dài các liên kết là:

A. $I_1;I_2;I_3$

B. $I_1;I_3;I_2$

C. $I_2;I_1;I_3$

D. $I_3;I_2;I_1$

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Cụ thể độ dài các liên kết theo đơn vị angstrom:

N – N: 1,45 angstrom;

N = N: 1,25 angstrom;

N ≡ N: 1,1 angstrom.

Bài 10.12 trang 35 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây đúng với độ bền của một liên kết?

A. Khi nhiều liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử, độ bền của liên kết sẽ giảm.

B. Độ bền của liên kết tăng khi độ dài của liên kết tăng

C. Độ bền của liên kết tăng khi độ dài của liên kết giảm

D. Độ bền của liên kết không phụ thuộc vào độ dài liên kết

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Độ bền của liên kết tăng khi độ dài của liên kết giảm.

Bài 10.13 trang 35 SBT Hóa học 10: Ammonia (NH₃) khan (nguyên chất) được bơm vào đất ở dạng khí, là nguồn phân đạm phổ biến ở Bắc Mỹ do giá thành và tuổi thọ tương đối lâu trong đất so với các dạng phân đạm khác. Do tính ổn định của ammonia khan trên đất lạnh, nông dân trồng ngô thường bón ammonia khan vào mùa thu để bắt đầu hoạt động gieo trồng vào mùa xuân. Giải thích sự tạo thành liên kết trong phân tử ammonia.

Lời giải:

Nguyên tử nitrogen có 5 electron ở lớp ngoài cùng, nguyên tử hydrogen có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Khi hình thành liên kết trong phân tử NH₃, nguyên tử nitrogen góp 3 electron, mỗi nguyên tử hydrogen góp 1 electron hình thành 3 cặp electron chung giữa nguyên tử nitrogen và 3 nguyên tử hydrogen như sau:

Bài 10.14 trang 36 SBT Hóa học 10: Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của:

a. H₂O

b. NH₃

c. CO₂

Lời giải:

Bài 10.15 trang 36 SBT Hóa học 10: Ozone (O₃) là một loại khí có tính oxi hóa mạng, phân tử gồm ba nguyên tử oxygen. Ozone xuất hiện ở tầng đối lưu và tầng bình lưu của khí quyển. Tùy thuộc vào vị trí của ozone trong các tầng trên mà nó ảnh hưởng đến sự sống trên Trái Đất theo các cách tốt, xấu khác nhau. Phân tử ozone có sự hiện diện liên kết cho – nhận. Viết công thức Lewis và công thức cấu tạo của ozone.

Lời giải:

Trong phân tử ozone có liên kết cho – nhận nên công thức Lewis và công thức cấu tạo của ozone lần lượt là:

Bài 10.16 trang 36 SBT Hóa học 10: Ammonium  là  chất thải của quá trình trao đổi chất ở động vật. Với cá và động vật không xương sống dưới nước, ion ammonium được bài tiết trực tiếp vào nước. Ở động vật có vú, cá mập và động vật lưỡng cư, ion ammonium được chuyển đổi trong chu trình urea thành urea (NH₂)₂CO. Ở chim, bò sát và ốc trên cạn, ion ammonium được chuyển hóa thành uric acid. Ion ammonium là nguồn cung cấp nitrogen quan trọng cho nhiều loài thực vật. Trình bày liên kết cho – nhận trong ion ammonium.

Lời giải:

Liên kết cho – nhận trong ion ammonium:

Trong phân tử NH₃, lớp ngoài cùng của nguyên tử nitrogen có 5 electron, trong đó có cặp electron chưa liên kết. Ion H⁺ có AO trống, không có electron. Khi phân tử NH₃ kết hợp với ion H⁺, nguyên tử nitrogen đóng góp cặp electron chưa liên kết để tạo liên kết với ion H⁺ tạo thành NH₄⁺. Khi đó, liên kết cho – nhận được hình thành, trong phân tử NH₃, nguyên tử nitrogen là nguyên tử cho, ion H⁺ đóng vai trò nhận electron. Trong ion NH₄⁺, bốn liên kết N – H hoàn toàn tương đương nhau:

Bài 10.17 trang 36 SBT Hóa học 10: Nhận xét điểm giống nhau và khác nhau giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. Cho ví dụ.

Lời giải:

- Giống nhau: Liên kết ion và liên kết cộng hóa trị đều là nguyên nhân giúp các nguyên tử hình thành nên phân tử, trong đó các nguyên tử trong phân tử đều đạt được cơ cấu bền vững của khí hiếm gần nhất. Ví dụ:

+ Liên kết ion là nguyên nhân hình thành liên kết giữa nguyên tử sodium và nguyên tử chlorine để tạo nên phân tử sodium chloride. Trong phân tử sodium chloride các nguyên tử sodium và chlorine đều đạt cơ cấu bền vững giống khí hiếm.

+ Liên kết cộng hóa trị là nguyên nhân hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine tạo nên phân tử chlorine. Trong phân tử chlorine, nguyên tử Cl đã đạt cơ cấu bền vững giống khí hiếm.

- Khác nhau:

Bài 10.18 trang 36 SBT Hóa học 10: Hydrogen sulfide (H₂S) là một chất khí không màu, mùi trứng thối, độc. Theo tài liệu của Cơ quan Quản lí an toàn và sức khỏe nghề nghiệp Hoa Kì, nồng độ H₂S khoảng 100 ppm gây kích thích màng phổi. Nồng độ khoảng 400 – 700 ppm, H₂S gây nguy hiểm đến tính mạng chỉ trong 30 phút. Nồng độ trên 800 ppm gây mất ý thức và nguy cơ làm tử vong ngay lập tức.

a. Viết công thức Lewis và công thức cấu tạo của H₂S.

b. Em hiểu thế nào về nồng độ ppm của H₂S trong không khí?

c. Một gian phòng trống (25^oC; 1 bar) có kích thước 3m × 4m × 6m bị nhiễm 10 gam khí H₂S. Tính nồng độ ppm của H₂S trong gian phòng trên. Đánh giá mức độ độc hại của H₂S trong trường hợp này. Cho biết 1 mol khí ở 25^oC và 1 bar có thể tích 24,79 L.

Lời giải:

a) Công thức Lewis và công thức cấu tạo của H₂S:

b) Nồng độ ppm (parts per million – thành phần phần triệu) của H₂S trong không khí là số lít khí H₂S có trong 1 000 000 L không khí.

Ví dụ nếu trong 1000 lít không khí có lẫn 0,1 lít H₂S thì trong 1000000 lít không khí có: $\frac{1000000.0,1}{1000}=100$

lít H₂S.

Ta nói nồng độ ppm của H₂S trong không khí là 100 ppm.

c) Thể tích không khí = thể tích gian phòng = 3 . 4 . 6 = 72 m³.

Thể tích của 10 gam H₂S = $\frac{24,79.10}{34}=7,3L$

Trong 72 m³ không khí tức 72 000 lít không khí có 7,3 lít H₂S nên trong 1000000 lít không khí có $\frac{1000000.7,3}{72000}=101,389$   lít H₂S.

Vậy nồng độ H₂S trong gian phòng là 101,38 ppm nên gây kích thích màng phổi.

Bài 10.19 trang 36 SBT Hóa học 10: Vẽ sơ đồ biểu diễn sự xen phủ giữa orbital 1s của nguyên tử hydrogen và orbital 3p của nguyên tử chlorine trong sự hình thành liên kết σ trong phân tử hydrogen chloride (HCl).

Lời giải:

Sơ đồ biểu diễn sự xen phủ giữa orbital 1s của nguyên tử hydrogen và orbital 3p của nguyên tử chlorine trong sự hình thành liên kết σ trong phân tử hydrogen chloride (HCl):

Bài 10.20 trang 37 SBT Hóa học 10: Nhận xét mối tương quan giữa độ dài liên kết và năng lượng liên kết dựa theo bảng sau:

Lời giải:

Quan sát bảng ta thấy độ dài liên kết và năng lượng liên kết biến thiên tỉ lệ nghịch với nhau. Năng lượng liên kết càng lớn thì độ dài liên kết càng ngắn và ngược lại.

Bài 10.21 trang 37 SBT Hóa học 10: Giải thích vì sao độ âm điện của nitrogen là 3,04 xấp xỉ với độ âm điện của chlorine là 3,16 nhưng ở điều kiện thường, nitrogen kém hoạt động hơn nhiều so với chlorine.

Lời giải:

Tuy có độ âm điện xấp xỉ nhau nhưng phân tử nitrogen có liên kết ba (N ≡ N), còn phân tử chlorine chỉ có liên kết đơn (Cl – Cl) nên phân tử nitrogen có năng lượng liên kết (945 kJ/ mol) lớn hơn nhiều so với phân tử chlorine (243 kJ/ mol), dẫn đến phải tiêu tốn năng lượng nhiều hơn để phá vỡ liên kết trong phân tử nitrogen so với trong phân tử chlorine. Vì vậy ở điều kiện thường, nitrogen kém hoạt động hơn nhiều so với chlorine.

Bài 10.22 trang 37 SBT Hóa học 10: Dưới đây là biểu đồ tương tác của hai nguyên tử hydrogen ở thể khí so với khoảng cách hạt nhân giữa chúng:

Cho biết năng lượng liên kết của phân tử hydrogen (H₂) và độ dài liên kết H – H là bao nhiêu? Giải thích.

Lời giải:

Trên biểu đồ, năng lượng tối thiểu đại diện cho độ bền liên kết và khoảng cách r_o tại mức năng lượng tối thiểu gọi là độ dài liên kết. Do đó phân tử H₂ có năng lượng liên kết là 432 kJ/mol và có độ dài liên kết H – H là 74 pm.

Bài 10.23 trang 37 SBT Hóa học 10: Sodium chloride tan được trong nước hay trong dầu hỏa? Giải thích.

Giải thích:

Sodium chloride là hợp chất ion nên chỉ tan trong dung môi phân cực là nước, không tan trong dung môi không phân cực là dầu hỏa.

Bài 10.24 trang 37 SBT Hóa học 10: Vì sao benzene (C₆H₆) không tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như tetrachloromethane (CCl₄), hexane (C₆H₁₄), …?

Lời giải:

Benzene (C₆H₆) là hợp chất không phân cực nên benzene không tan trong dung môi phân cực (nước) mà tan tốt trong các dung môi không phân cực như tetrachloromethane (CCl₄), hexane (C₆H₁₄), …

Bài 10.25* trang 37 SBT Hóa học 10: Biết phân tử BF₃ có cấu trúc phẳng, phân tử CCl₄ có cấu trúc hình tứ diện đều. Hãy cho biết có bao nhiêu phân tử phân cực và không phân cực trong hình dưới đây? Giải thích.

Lời giải:

- Ba phân tử đầu: HCl, NH₃, CH₃Cl đều là các phân tử phân cực, do tổng moment lưỡng cực không triệt tiêu.

- Hai phân tử sau: BF₃, CCl₄ đều là các phân tử không phân cực do tổng moment lưỡng cực triệt tiêu.

Lời giải:

a) Phân tử CO₂ có dạng đường thẳng nên CO₂ là phân tử không phân cực. Phân tử SO₂ có dạng góc nên SO₂ là phân tử phân cực. Như vậy, CO₂ là phân tử không phân cực nên CO₂ tan kém trong nước (là dung môi phân cực), trái với SO₂ là phân tử phân cực nên SO₂ tan nhiều trong nước.

b) Trên đồ thị, độ tan của CO₂ trong nước giảm khi nhiệt độ tăng.

c) Nước giải khát có gas là nước giải khát được nạp khí CO₂. Trong sản xuất, người ta nạp CO₂ vào nước giải khát ở nhiệt độ thấp và áp suất cao để CO₂ tan được nhiều hơn. Khi uống nước giải khát có gas, nhiệt độ cao trong dạ dày làm CO₂ nhanh chóng theo đường miệng thoát ra ngoài, mang đi bớt một nhiệt lượng trong cơ thể làm người uống có cảm giác mát mẻ, dễ chịu.

Do CO₂ tan tốt trong nước ở nhiệt độ thấp hơn nên để giữ lại lượng CO₂ trong nước người ta thường ướp lạnh các loại nước giải khát trước khi sử dụng.

d) Oxygen là phân tử không phân cực nên khả năng hòa tan trong nước là dung môi phân cực cũng kém. Giống như độ hòa tan của carbon dioxide trong nước, độ tan của oxygen cũng giảm khi nhiệt độ tăng. Do đó vào mùa lạnh, cá có thể thở dễ dàng bằng lượng oxygen hòa tan trong nước, còn mùa hè lượng oxygen hòa tan trong nước ít hơn nên chúng thường ngoi lên mặt nước để thở.