Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 Bài 6: Hóa trị, công thức hóa học - Cánh diều

Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 Bài 6: Hóa trị, công thức hóa học 

I. Hóa trị

1. Khái niệm về hóa trị

- Hóa trị là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với nguyên tử nguyên tố khác.

Ví dụ:

+ Trong phân tử hydrogen chloride, mỗi nguyên tử H và Cl góp chung 1 electron tạo ra đôi electron dùng chung giữa hai nguyên tử nên H và Cl có hóa trị I.

+ Trong phân tử khí carbonic, mỗi nguyên tử O góp chung 2 electron, nguyên tử C góp chung 4 electron. Như vậy nguyên tử C liên kết với 2 nguyên tử O bằng 4 đôi electron chung nên C có hóa trị IV và O có hóa trị II.

- Thông thường, hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị = số electron mà nguyên tử nguyên tố đó góp chung với nguyên tố khác.

- Trong hợp chất, H luôn có hóa trị I, O luôn có hóa trị II.

- Hóa trị của một số nguyên tố:

- Hóa trị của một số nhóm nguyên tử

2. Quy tắc hóa trị

- Quy tắc hóa trị: Khi các nguyên tử của hai nguyên tố A, B liên kết với nhau, tích giữa hóa trị và số nguyên tử của A bằng tích giữa hóa trị và số nguyên tử của B.

Ví dụ:

+ Trong phân tử nước, hóa trị và số nguyên tử tham gia liên kết của H và O như sau:

+ Trong phân tử sulfur dioxide (SO₂), hóa trị và số nguyên tử tham gia liên kết của S và O như sau:

II. Công thức hóa học

1. Công thức hóa học

- Công thức hóa học dùng để biểu diễn chất.

- Công thức hóa học gồm hai phần:

+ Phần chữ: gồm kí hiệu hóa học của nguyên tố tạo thành chất.

+ Phần số: gồm các số được ghi bên phải, dưới chân kí hiệu hóa học, ứng với số nguyên tử của nguyên tố trong một phân tử (nếu chỉ có một nguyên tử thì không ghi). Các số này được gọi là chỉ số.

- Công thức hóa học của hợp chất có hai kí hiệu hóa học trở lên.

Ví dụ: NaCl, CaO, HNO₃, BaSO₄,…

- Công thức hóa học của các đơn chất chỉ có một kí hiẹu hóa học.

+ Với phi kim, phân tử thường có hai nguyên tử.

Ví dụ: N₂, H₂, O₂, Br₂,…

+ Với kim loại và một số phi kim, kí hiệu hóa học của nguyên tố được coi là công thức hóa học của đơn chất.

Ví dụ: Kim loại: Fe, Cu, Al, Mg,… và phi kim: C, S, P,…

2. Ý nghĩa của công thức hóa học

Công thức hóa học của một số chất cho biết một số thông tin

+ Nguyên tố tạo ra chất.

+ Số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong một phân tử chất.

+ Khối lượng phân tử của chất.

Ví dụ: Công thức hóa học của nitric acid là HNO₃:

+ Nitric acid được tạo thành từ H, N và O.

+ Trong một phân tử nitric acid có 1 nguyên tử H, 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O.

+ Khối lượng phân tử của nitric là:

1 × 1 amu + 1 × 14 amu + 3 × 16 amu = 63 amu

Biết công thức hóa học tính được phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất

- Khi biết công thức hóa học của một chất, tính được thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố tạo ra chất theo các bước sau:

+ Tính khối lượng mỗi nguyên tố có trong một phân tử hợp chất.

+ Tính khối lượng phân tử.

+ Tính phần trăm khối lượng của nguyên tố theo công thức:

(Khối lượng nguyên tố : Khối lượng phân tử hợp chất) × 100%

Ví dụ: Tính phần trăm khối lượng của Cu, O trong hợp chất CuO.

Hướng dẫn giải:

Ta có: Khối lượng của nguyên tố O trong CuO là:

m_O = 1 × 16 amu = 16 amu

Khối lượng của nguyên tố Cu trong CuO là:

m_Cu = 1 × 64 amu = 64 amu

Khối lượng của phân tử CuO là: M_CuO = 16 + 64 = 80 (amu)

Phần trăm khối lượng của Cu trong hợp chất CuO là:

$\%{\mathrm{m}}_{\mathrm{Cu}}=\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{Cu}}}{{\mathrm{M}}_{\mathrm{CuO}}}\times 100\%=\frac{64}{80}\times 100\%=80\%$

Phần trăm về khối lượng của O trong hợp chất CuO là:

%m_O = 100% - %m_Cu = 100% - 80% = 20%

Biết công thức hóa học và hóa trị của một nguyên tố, xác định được hóa trị của nguyên tố còn lại trong hợp chất

- Cách xác định hóa trị khi biết công thức hóa học và hóa trị của một nguyên tố:

+ Đặt hóa trị của nguyên tố chưa biết là a.

+ Xác định a dựa vào quy tắc hóa trị.

Ví dụ: Xác định hóa trị của Al trong hợp chất có công thực hóa học Al₂O₃.

Giải:

Gọi hóa trị của Al trong hợp chất là a.

Vì O có hóa trị II nên ta có biểu thức: a × 2 = II × 3 → a = III

Vậy Al có hóa trị III trong hợp chất Al₂O₃.

3. Xác định công thức hóa học của hợp chất khi biết hóa trị hoặc phần trăm khối lượng của các nguyên tố

a) Biết hóa trị của các nguyên tố, lập công thức hóa học của hợp chất tạo thành từ hai nguyên tố

- Nếu hai nguyên tố A, B có hóa trị tương ứng là a, b thì công thức hóa học của hợp chất tạo thành từ A và B được xác định như sau:

+ Đặt công thức hóa học của hợp chất A_xB_y.

+ Áp dụng quy tắc hóa trị, xác định tỉ lệ $\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{y}}=\frac{\mathrm{a}}{\mathrm{b}}$ 

+ Xác định x, y (x, y thường là những số nguyên tố nhỏ nhất thỏa mãn tỉ lệ trên).

Ví dụ: Lập công thức hóa học của hợp chất được tạo bởi S hóa trị IV và O.

Hướng dẫn giải

+ Đặt công thức của hợp chất là S_xO_y.

+ Theo quy tắc hóa trị: x × IV = y × II

+ Ta có tỉ lệ: $\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{y}}=\frac{\mathrm{II}}{\mathrm{IV}}=\frac{1}{2}$ 

+ Công thức hóa học của hợp chất là: SO₂.

b) Xác định công thức hóa học của hợp chất khi biết phần trăm khối lượng của các nguyên tố và khối lượng phân tử của hợp chất

- Khi biết phần trăm khối lượng của hai nguyên tố A, B tạo nên hợp chất và khối lượng phân tử của chất đó, xác định công thức hóa học theo bước sau:

+ Đặt công thức hóa học của hợp chất A_xB_y.

+ Tính khối lượng của A, B trong một phân tử chất.

+ Tìm x, y.

Ví dụ: R là hợp chất của Fe và O, khối lượng phân tử của R là 72 amu. Biết phần trăm khối lượng của oxygen trong R là 22,22%. Hãy xác định công thức hóa học của R.

Hướng dẫn giải

+ Đặt công thức hóa học của R là Fe_xO_y.

+ Khối lượng của nguyên tố O trong một phân tử R là:

$\frac{72.22,22}{100}\approx 16\left(\mathrm{amu}\right)$

+ Khối lượng của nguyên tố S trong một phân tử R là:

72 – 16 = 56 (amu)

+ Ta có: 16 amu × y = 16 amu ⇒ y = 1

               56 amu × x = 56 amu ⇒ x = 1

Vậy công thức hóa học của R là FeO.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 sách Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 1: Nguyên tử

Lý thuyết Bài 2: Nguyên tố hóa học

Lý thuyết Bài 3: Sơ lược về bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Lý thuyết Bài 4: Phân tử, đơn chất, hợp chất

Lý thuyết Bài 5: Giới thiệu về liên kết hóa học