Giải Hóa 10 Bài 9 ( Chân trời sáng tạo ): Liên kết ion

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 9: Liên kết ion

Video giải Hóa lớp 10 Bài 9: Liên kết ion

Mở đầu trang 55 Hóa học 10: Hơn 50% dược phẩm sử dụng trong y tế được sản xuất dưới dạng muối với mục đích thúc đẩy sự hấp thu các dược chất vào máu, tăng cường hiệu quả điều trị. Trong đó, thường gặp nhất là các muối hydrochloride, sodium hoặc sulfate.

Muối thường là các hợp chất chứa liên kết ion. Liên kết ion là gì?

Lời giải:

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

1. Ion và sự hình thành liên kết ion

Câu hỏi 1 trang 55 Hóa học 10: Quan sát Hình 9.1, nhận xét số electron trên lớp vỏ với số proton trong hạt nhân của mỗi ion tạo thành

Lời giải:

- Ion sodium có số electron trên lớp vỏ ít hơn số proton trong hạt nhân.

- Ion oxide có số electron trong lớp vỏ nhiều hơn số proton trong hạt nhân.

Câu hỏi 2 trang 55 Hóa học 10: Trình bày cách tính điện tích của các ion thu được khi nguyên tử nhường hoặc nhận thêm electron trong Hình 9.1

Lời giải:

Điện tích ion = số đơn vị điện tích hạt nhân – số electron của ion.

+ Điện tích ion sodium = 11 – 10 = +1

+ Điện tích ion oxide = 8 – 10 = -2.

Câu hỏi 3 trang 55 Hóa học 10: Ion Na⁺ và ion O^2- thu được có bền vững về mặt hóa học không? Chúng có cấu hình electron giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố nào?

Lời giải:

- Ion Na⁺ và ion O^2- thu được đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng nên bền vững về mặt hóa học.

- Hai ion Na⁺ và O^2- đều có cấu hình electron giống với khí hiếm He với 2 lớp electron và 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Câu hỏi 4 trang 56 Hóa học 10: Trong các nguyên tố kim loại và phi kim, nguyên tử của những nguyên tố nào có xu hướng tạo thành cation hoặc anion? Giải thích

Lời giải:

- Nguyên tử các nguyên tố kim loại dễ nhường electron tạo thành cation.

- Nguyên tử các nguyên tố phi kim dễ nhận electron tạo thành anion.

Câu hỏi 5 trang 56 Hóa học 10: Quan sát Hình 9.2, hãy trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl khi sodium tác dụng với chlorine

Lời giải:

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^- mang điện tích trái dấu hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử NaCl.

Phương trình hóa học: 2Na + Cl₂ → 2NaCl.

Câu hỏi 6 trang 56 Hóa học 10: Các ion Na⁺ và Cl^- có cấu hình electron nguyên tử của các khí hiếm tương ứng nào?

Lời giải:

- Ion Na⁺ có 2 lớp electron, lớp ngoài cùng có 8 electron ⇒ Cấu hình electron ion Na⁺ giống cấu hình electron của khí hiếm Ne.

- Ion Cl^- có 3 lớp electron, lớp ngoài cùng có 8 electron ⇒ Cấu hình electron ion Cl^- giống với cấu hình electron của khí hiếm Ar.

Luyện tập trang 56 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử MgO khi magnesium tác dụng với oxygen.

Lời giải:

- Nguyên tử Mg (cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²) có 2 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron của khí hiếm, tạo thành ion Mg²⁺.

- Nguyên tử O (cấu hình electron: 1s²2s²2p⁴) có 6 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận 2 electron của Mg để đạt cấu hình electron của khí hiếm, tạo thành ion O^2-.

- Hai ion Mg²⁺ và O^2- tạo thành mang điện tích trái dấu, hút nhau tạo thành phân tử MgO

2. Tinh thể ion

Câu hỏi 7 trang 56 Hóa học 10: Quan sát Hình 9.3, cho biết:

a) Tinh thể NaCl có cấu trúc của hình khối nào.

b) Các ion Na⁺ và Cl^- phân bố trong tinh thể như thế nào

c) Xung quanh mỗi loại ion có bao nhiêu ion ngược dấu gần nhất

Lời giải:

a) Tinh thể NaCl có cấu trúc là hình lập phương.

b) Các ion Na⁺ và Cl^- được xếp xen kẽ nhau đều đặn trên các đỉnh và tâm các mặt của hình lập phương.

c) Xung quanh mỗi loại ion có 6 ion ngược dấu gần nhất.

Câu hỏi 8 trang 56 Hóa học 10: Em hiểu thế nào về tinh thể ion?

Lời giải:

Tinh thể ion là loại tinh thể được tạo nên bởi các cation và anion. Các ion được sắp xếp theo trật tự nhất định trong không gian theo kiểu mạng lưới (ở các nút mạng các cation và anion xếp luân phiên liên kết chặt chẽ với nhau do cân bằng lực hút và lực đẩy).

Câu hỏi 9 trang 57 Hóa học 10: Quan sát các bước trong Hình 9.4, cho biết cần bao nhiêu thanh nối và khối cầu mỗi loại để lắp ráp thành mô hình một ô mạng tinh thể NaCl.

Lời giải:

Quan sát hình 9.4 ta có:

- Số lượng quả cầu cần là: 3 × 3 × 3 = 27 quả.

- Số lượng mỗi que nối cần là: 12 × 3 + 9 × 2 = 54 que nối.

Vận dụng trang 57 Hóa học 10: Ion Na⁺ đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa huyết áp của cơ thể. Tuy nhiên, nếu cơ thể hấp thụ một lượng lớn ion này sẽ dẫn đến các vấn đề về tim mạch và thận. Các nhà khoa học khuyến cáo lượng ion Na⁺ nạp vào cơ thể nên thấp hơn 2 300 mg, nhưng không ít hơn 500 mg mỗi ngày đối với một người lớn để đảm bảo sức khỏe.

Giả sử, nếu một người sử dụng 5,0 g muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na⁺ mà người ấy nạp vào cơ thể có vượt mức giới hạn cho phép không?

Lời giải:

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}NaCl\to N{a}^{+}+C{l}^{-}\\ 58,5gam23gam\end{array}\\ 5,0gam\to ?gam\end{array}$

Lượng ion Na⁺ mà người này nạp vào cơ thể là:

$\frac{5,0.23}{58,5}$= 1,966 gam = 1966 mg

Ta có: 500 < 1966 < 2300 nên nếu một người sử dụng 5,0 g muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na⁺ mà người ấy nạp vào cơ thể không vượt mức giới hạn cho phép.

Bài tập (trang 58)

Bài 1 trang 58 Hóa học 10:Ion Mg²⁺ có cấu hình electron giống cấu hình electron của khí hiếm nào?

A. Helium

B. Neon

C. Argon

D. Krypton

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Cấu hình electron nguyên tử Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²

Nguyên tử Mg nhường 2 electron tạo thành ion Mg²⁺ có cấu hình electron là:

1s²2s²2p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm neon.

Bài 2 trang 58 Hóa học 10: Cho các ion sau: Ca²⁺, F^-, Al³⁺ và N^3-. Số ion có cấu hình electron của khí hiếm neon là

A. 4

B. 2

C. 1

D. 3

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

- Cấu hình electron của ion Ca²⁺ là: 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm agon.

- Cấu hình electron của ion F^- là: 1s²2s²2p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm neon.

- Cấu hình electron của ion Al³⁺ là: 1s²2s²2p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm neon.

- Cấu hình electron của ion N^3- là:1s²2s²2p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm neon.

Bài 3 trang 58 Hóa học 10: Potassium và magnesium là các nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể sinh vật sống.

a) Viết cấu hình electron của các ion được tạo thành từ nguyên tử của các nguyên tố này. Chúng có cấu hình electron của những nguyên tử khí hiếm nào?

b) Có hợp chất ion nào chỉ tạo bởi các ion trên với nhau không? Vì sao?

Lời giải:

a)

– Potassium (K, Z = 19) có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Nguyên tử K nhường 1 electron tạo thành ion K⁺ có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶giống với cấu hình electron của khí hiếm Ar.

- Cấu hình electron của nguyên tử Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²

Nguyên tử Mg nhường 2 electron tạo thành ion Mg²⁺ có cấu hình electron là:1s²2s²2p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm neon.

b) Hợp chất ion được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

Do đó không có hợp chất ion nào chỉ tạo bởi các ion K⁺ và Mg²⁺ với nhau vì hai ion này cùng mang điện tích dương.

Bài 4 trang 58Hóa học 10: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

Lời giải:

Bài 5 trang 58Hóa học 10: Sodium oxide (Na₂O) có trong thành phần thủy tinh và các sản phẩm gốm sứ. Trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử sodium oxide.

Lời giải:

- Nguyên tử Na (Z = 11, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s¹) có 1 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình electron của khí hiếm, tạo thành ion Na⁺.

- Nguyên tử O (Z = 8, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁴) có 6 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận 2 electron để đạt cấu hình electron của khí hiếm, tạo thành ion O^2-.

Nguyên tử O nhận 2 electron của hai nguyên tử Na tạo thành ion là O^2-.

- Hai ion Na⁺ và ion O^2- hút nhau tạo thành phân tử Na₂O.

I. Ion và sự hình thành liên kết ion

1. Sự tạo thành ion

- Khi nhường electron, nguyên tử trở thành ion dương (cation)

Ví dụ:

Viết gọn: Mg → Mg²⁺ + 2e

- Khi nhận electron, nguyên tử trở thành ion âm (anion)

Ví dụ:

Viết gọn: O + 2e → O^2-

Chú ý: Giá trị điện tích trên cation hoặc anion bằng số electron mà nguyên tưr nhường hoặc nhận.

2. Liên kết ion

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

- Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình.

- Ví dụ: Sự hình thành liên kết ion trong phân từ sodium chloride:

+ 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.

Phương trình hóa học: 2Na + Cl₂ → 2NaCl.

II. Tinh thể ion

- Tinh thể ion là hợp chất ion ở dạng rắn. Chúng gồm các ion liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo thành một mạng tinh thể.

- Ô mạng tinh thể là đơn vị nhỏ nhất của mạng tinh thể, hiển thị cấu trúc không gian ba chiều của toàn bộ tinh thể.

- Tinh thể của một chất có thể xem là một ô mạng lặp đi lặp lại trong không gian ba chiều.

- Do các hợp chất ion có cấu trúc tinh thể nên trong điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở trạng thái rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi và không dẫn điện ở trạng thái rắn. Hợp chất ion thường dễ tan trong nước tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện.

Ví dụ: NaCl là hợp chất ion phổ biến. Trong điều kiện thường, hợp chất này tồn tại dưới dạng tinh thể rắn, cứng, dễ tan trong nước và có nhiệt độ nóng chảy cao.