Giải Hóa 10 Bài 10 ( Cánh diều): Liên kết ion

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 10: Liên kết ion

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 10: Liên kết ion

Mở đầu trang 53 Hóa học 10: Phát biểu nào dưới đây phù hợp với sơ đồ phản ứng ở Hình 10.1?

(1) Nguyên tử Na nhường, nguyên tử Cl nhận electron để trở thành các ion.

(2) Nguyên tử Na và Cl góp chung electron để trở thành các ion.

Trả lời:

Phát biểu đúng:

(1) Nguyên tử Na nhường, nguyên tử Cl nhận electron để trở thành các ion.

Cụ thể theo sơ đồ ta thấy:

+ Nguyên tử Na (Z = 11) nhường đi 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Na⁺.

+ Nguyên tử Cl (Z = 17) nhận 1 electron từ nguyên tử Na trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là Cl^-.

Các ion Na⁺ và Cl^- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử NaCl.

I. Khái niệm và sự hình thành liên kết ion

1. Khái niệm

Câu hỏi 1 trang 53 Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là đúng?

a) Liên kết ion chỉ có trong đơn chất.

b) Liên kết ion chỉ có trong hợp chất.

c) Liên kết ion có trong cả đơn chất và hợp chất.

Trả lời:

Phát biểu đúng là b) Liên kết ion chỉ có trong hợp chất.

Vì liên kết ion được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Chỉ trong hợp chất mới có các ion mang điện tích trái dấu.

Luyện tập 1 trang 54 Hóa học 10: Hãy nêu một số hợp chất ion:

a) Tạo nên bởi các ion đơn nguyên tử.

b) Tạo nên bởi ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử.

c) Tạo nên bởi các ion đa nguyên tử.

Trả lời:

a) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử: KCl, NaF, BaO ….

K⁺ + Cl^- → KCl

Na⁺ + F^- → NaF

Ba²⁺ + O^2- → BaO

b) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử: KNO₃; CaSO₄; NH₄Cl …

K⁺ + NO₃^- → KNO₃

Ca²⁺ + SO₄^2- → CaSO₄

NH₄⁺ + Cl^- → NH₄Cl

c) Hợp chất ion tạo nên bởi các ion đa nguyên tử: (NH₄)₂SO₄; NH₄NO₃ …

2NH₄⁺ + SO₄^2- → (NH₄)₂SO₄

NH₄⁺ + NO₃^- → NH₄NO₃

2. Sự hình thành liên kết ion từ phản ứng giữa các nguyên tử

Câu hỏi 2 trang 54 Hóa học 10: Viết hai giai đoạn của sự hình thành CaO từ các nguyên tử tương ứng (kèm theo cấu hình electron).

Trả lời:

Giai đoạn 1: Hình thành các ion trái dấu từ các quá trình Ca nhường electron và O nhận electron.

Giai đoạn 2: Hai ion trái dấu Ca²⁺ và O^2- hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo nên hợp chất ion.

Ca²⁺ + O^2- → CaO

Luyện tập 2 trang 54 Hóa học 10: Cho các ion: Li⁺, Ca²⁺, Al³⁺, F^-, O^2-, PO₄^3-. Hãy viết công thức tất cả các hợp chất ion (tạo nên từ một loại cation và một loại anion) có thể được tạo thành từ các ion đã cho. Biết rằng tổng điện tích của các ion trong hợp chất bằng 0.

Trả lời:

Công thức các hợp chất ion có thể tạo thành là: LiF, Li₂O, Li₃PO₄, CaF₂, CaO, Ca₃(PO₄)₂, AlF₃, Al₂O₃, AlPO₄.

Li⁺ + F^- → LiF

2Li⁺ + O^2- → Li₂O

3Li⁺ + PO₄^3- → Li₃PO₄

Ca²⁺ + 2F^- → CaF₂

Ca²⁺ + O^2- → CaO

3Ca²⁺ + 2PO₄^3- → Ca₃(PO₄)₂

Al³⁺ + 3F^- → AlF₃

2Al³⁺ + 3O^2- → Al₂O₃

Al³⁺ + PO₄^3- → AlPO₄

Luyện tập 3 trang 54 Hóa học 10: Cho các chất sau: SiO₂ là thành phần chính của thạch anh, CaCO₃ là thành phần của đá vôi. Hãy cho biết chất nào được tạo nên bởi liên kết ion? Giải thích.

Trả lời:

- CaCO₃ được tạo nên bởi liên kết ion. Giải thích:

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃

- SiO₂ được tạo nên từ hai nguyên tố phi kim, liên kết trong phân tử SiO₂ là liên kết cộng hóa trị.

II. Tinh thể ion

1. Khái niệm

Thực hành 1 trang 55 Hóa học 10: Lắp ráp mô hình tinh thể NaCl: Quan sát hình 10.2 để lắp ráp mô hình tinh thể NaCl từ các quả cầu minh họa cho ion Na⁺, Cl^- và que nối.

Trả lời:

Học sinh lắp ráp mô hình tinh thể NaCl từ các quả cầu (hoặc đất nặn) minh họa cho ion Na⁺, Cl^- và que nối.

Sản phẩm minh họa

Thực hành 2 trang 55 Hóa học 10: Từ mô hình NaCl, hãy cho biết xung quanh mỗi ion Na⁺ có bao nhiêu ion Cl^- (ở gần nhất với Na⁺)?

Trả lời:

Từ mô hình tinh thể NaCl xác định được, xung quanh mỗi ion Na⁺ có 6 ion Cl^- (ở gần nhất với Na⁺).

2. Đặc điểm của hợp chất ion

Vận dụng 1 trang 55 Hóa học 10: Hãy kể tên một số hợp chất ion có xung quanh em và cho biết trong điều kiện thường, chúng tồn tại ở thể nào.

Trả lời:

Một số hợp chất ion có xung quanh em: NaCl (muối ăn); CaO (vôi sống); CaCO₃ (đá vôi) …

Trong điều kiện thường các hợp chất trên đều tồn tại ở thể rắn.

Bài tập (trang 56)

Bài 1 trang 56 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

Hợp chất tạo nên bởi ion Al³⁺ và O^2- là hợp chất

(a) cộng hóa trị. (b) ion.

(c) có công thức Al₂O₃ (d) có công thức Al₃O₂

Trả lời:

Đáp án đúng là:

(b) ion;

(c) có công thức Al₂O₃.

Hai ion Al³⁺ và O^2- trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo hợp chất Al₂O₃

2Al³⁺ + 3O^2- → Al₂O₃

⇒ Hợp chất tạo nên bởi ion Al³⁺ và O^2- là hợp chất ion.

Bài 2 trang 56 Hóa học 10: Những tính chất nào sau đây là tính chất điển hình của hợp chất ion?

(a) Tồn tại ở thể khí trong điều kiện thường.

(b) Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

(c) Thường tồn tại ở thể rắn trong điều kiện thường.

(d) Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp.

Trả lời:

Những tính chất là tính chất điển hình của hợp chất ion:

(b) Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

(c) Thường tồn tại ở thể rắn trong điều kiện thường.

Bài 3* trang 56 Hóa học 10:

a) Giải thích vì sao bán kính nguyên tử Na, Mg lớn hơn bán kính của các ion kim loại tương ứng.

b) Vì sao cả Na₂O và MgO đều là chất rắn ở điều kiện thường?

c) Vì sao nhiệt độ nóng chảy của MgO (2 852^oC) cao hơn rất nhiều so với Na₂O (1 132^oC)?

Trả lời:

a) Nguyên tử kim loại có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 1, 2, 3 electron này để đạt cấu hình bền vững giống như khí hiếm. Khi nhường electron các ion kim loại mất đi một lớp electron ngoài cùng. Do đó bán kính ion kim loại nhỏ hơn bán kính nguyên tử kim loại tương ứng.

⇒ Xét cụ thể với Na và Mg ta có bán kính nguyên tử Na, Mg lớn hơn bán kính của các ion kim loại tương ứng.

b) Na₂O; MgO là các hợp chất ion do đó chúng đều là chất rắn ở nhiệt độ thường.

c) Lực hút tĩnh điện được tính theo công thức sau: $F=k\frac{\left|q_1\right|\left|q_2\right|}{r^2}$

(q1, q2) là giá trị điện tích của hai điện tích điểm, đơn vị là C (coulomb);

r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm; đơn vị là m (meter);

k là hằng số coulomb).

Xét hai phân tử Na2O và MgO ta có:

+ Bán kính ion Na+ > bán kính ion Mg2+

+ Điện tích ion Mg2+ > điện tích ion Na+

⇒ $F_{MgO}>F_{N{a}_{2}O}$ hay liên kết trong MgO bền hơn nhiều so với trong Na2O. Điều này dẫn đến nhiệt độ nóng chảy của MgO cao hơn nhiều so với Na2O.

Lý thuyết Liên kết ion

I. Khái niệm và sự hình thành liên kết ion

1. Khái niệm

- Liên kết ion được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

Ví dụ: Liên kết ion trong hợp chất NaCl tạo bởi lực hút tính điện giữa cation Na⁺ và anion Cl^-.

Na⁺ + Cl^- $\stackrel{}{\to }$ NaCl

- Liên kết ion cũng có thể được hình thành từ ion đa nguyên tử.

Ví dụ các quá trình:

$N{H}_4^{+}$ + $N{O}_3^{-}$ $\stackrel{}{\to }$NH₄NO₃

Na⁺ + $N{O}_3^{-}$ $\stackrel{}{\to }$ NaNO₃

- Các hợp chất được tạo nên từ cation (ion mang điện tích dương) và anion (ion mang điện tích âm) gọi là hợp chất ion.

Lưu ý: Theo quy ước, điện tích của ion được viết số trước, dấu (+ hoặc -) sau để tránh nhầm lẫn với số oxi hóa.

Ví dụ: $N{O}_3^{-}$, $P{O}_4^{3-}$, $C{O}_3^{2-}$

2. Sự hình thành liên kết ion từ phản ứng giữa các nguyên tử

- Quá trình hình thành liên kết ion diễn ra như sau:

+ Hình thành các ion trái dấu từ các quá trình nguyên tử kim loại nhường electron (tạo thành cation) và nguyên tử phi kim nhận electron (tạo thành anion) theo quy tắc octet.

+ Các ion trái dấu hút nhau bằng lực hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo nên hợp chất ion. Các ion trái dấu kết hợp với nhau theo tỉ lệ sao cho tổng điện tích của các ion trong hợp chất phải bằng 0.

Ví dụ: Quá trình hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl:

Nguyên tử Na nhường 1 electron ở lớp electron ngoài cùng cho nguyên tử Cl để tạo thành ion dương Na⁺. Nguyên tử Cl nhận vào lớp electron ngoài cùng 1 electron của nguyên tử Na để tạo thành ion âm Cl^-. Hai ion Na⁺ và Cl^- được tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhau để hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl.

Na⁺ + Cl^- $\stackrel{}{\to }$ NaCl

Hình 10.1. Quá trình hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl

Nhận xét: Liên kết ion thường được hình thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình.

II. Tinh thể ion

Ở điều kiện thường, các hợp chất ion tồn tại ở dạng tinh thể, đó là các chất rắn mà sự sắp xếp các cation và anion trong không gian tuân theo một trật tự nhất định tạo nên tinh thể ion.

1. Khái niệm

- Tinh thể ion là loại tinh thể được tạo nên bởi các cation và anion.

Ví dụ: Tinh thể muối ăn (NaCl) được hình thành từ các ion Na⁺ và Cl^- sắp xếp cạnh nhau một cách luân phiên.

Hình 10.2. Mô hình cấu trúc tinh thể NaCl

2. Đặc điểm của hợp chất ion

- Ở điều kiện thường, các hợp chất ion thường là tinh thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

Ví dụ: NaCl nóng chảy ở 801^oC, sôi ở 1465^oC; CaO nóng chảy ở 2572^oC, sôi ở 2850^oC.

- Giải thích: Các phần tử tạo nên hợp chất ion là các cation và anion. Chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Do vậy, các phần tử này không chuyển động tự do được.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 11: Liên kết cộng hóa trị

Bài 12: Liên kết hydrogen và tương tác Van Der Waals

Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 10: Liên kết ion

Trắc nghiệm Bài 10: Liên kết ion