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

Giải Hóa học 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.

Lời giải:

Phát biểu đúng:

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

Cụ thể:

+ 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

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.

Lời giải:

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.

Lời giải:

a) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử: NaCl, KF, BaCl₂ ….

Na⁺ + Cl^- → NaCl

K⁺ + F^- → KF

Ba²⁺ + 2Cl^- → BaCl₂

b) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử: NaNO₃; K₂SO₄; CaCO₃; NH₄Cl …

Na⁺ + NO₃^- → NaNO₃

2K⁺ + SO₄^2- → K₂SO₄

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃

NH₄⁺ + Cl^- → NH₄Cl

c) Tạo nên bởi các ion đa nguyên tử

2NH₄⁺ + SO₄^2- → (NH₄)₂SO₄

NH₄⁺ + NO₃^- → NH₄NO₃

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).

Lời giải:

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.

Lời giải:

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.

Lời giải:

CaCO₃ được tạo nên bởi liên kết ion.

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃

Si và O đều là hai nguyên tố phi kim nên không tạo được ion trái dấu. Si và O sẽ góp chung electron để hình thành liên kết cộng hóa trị.

II. Tinh thể ion

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.

Lời giải:

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.

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⁺)?

Lời giải:

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

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.

Lời giải:

Một số hợp chất ion có xung quanh em:

NaCl (muối ăn) điều kiện thường tồn tại ở thể rắn.

CaO (vôi sống) điều kiện thường tồn tại ở thể rắn.

CaCO₃ (đá vôi) điều kiện thường 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   

Lời giải:

Đáp án đúng là: (b) ion.

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.

Lời giải:

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)?

Lời giải:

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 1 lớp electron ngoài cùng. Do đó bán kính ion kim loại nhỏ hơn bán kính nguyên tử kim loại tương ứng.

- Nguyên tử Na có 3 lớp electron, 1 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử Na đã nhường đi 1 electron ở lớp thứ 3 để trở thành ion Na⁺. Khi đó ion Na⁺ chỉ còn 2 lớp electron

⇒ Bán kính Na⁺ nhỏ hơn bán kính nguyên tử Na.

- Nguyên tử Mg có 3 lớp electron, 2 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử Mg đã nhường đi 2 electron ở lớp thứ 3 để trở thành ion Mg²⁺. Khi đó ion Mg²⁺ chỉ còn 2 lớp electron

⇒ Bán kính Mg²⁺ nhỏ hơn bán kính nguyên tử Mg²⁺.

b) Mỗi nguyên tử Na đã nhường 1 electron, nguyên tử O nhận 2 electron từ nguyên tử Na để hình thành hợp chất ion Na₂O.

2Na⁺ + O^2- → Na₂O

Vì Na₂O là hợp chất ion ⇒ Ở điều kiện thường Na₂O tồn tại ở thể rắn.

Nguyên tử Mg nhường 2 electron, nguyên tử O nhận 2 electron từ nguyên tử Mg để hình thành hợp chất ion MgO.

Mg²⁺ + O^2- → MgO

Vì MgO là hợp chất ion ⇒ Ở điều kiện thường MgO tồn tại ở thể rắn.

c) Ta có:

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

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

Vậy nhiệt độ nóng chảy của MgO (2852^oC) cao hơn rất nhiều so với Na₂O (1132^oC) do năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích ion và tỉ lệ nghịch với bán kính ion.

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

Bài 8: Định luật tuần hoàn và ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 9: Quy tắc octet

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