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

Giải Hoá Học 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 10 electron ở lớp vỏ ít hơn số proton trong hạt nhân là 11 proton.

- Ion oxide: có 10 electron ở lớp vỏ nhiều hơn số proton trong hạt nhân là 8 proton.

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:

Cách tích điện tích của ion thu được khi nguyên tử nhường hoặc nhận thêm electron:

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

- Ví dụ:

+ Ion sodium: điện tích = 11 – 10 = 1 ⇒ Điện tích là +1

+ Ion oxide: điện tích = 8 – 10 = -2 ⇒ Điện tích là -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⁺ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron ⇒ Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne ⇒ Bền vững về mặt hóa học.

- Ion O^2- có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron ⇒ Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne ⇒ Bền vững về mặt hóa học.

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:

- Các nguyên tố kim loại dễ nhường electron ⇒ Tạo thành cation.

- 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^- 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 10 electron ở lớp vỏ, lớp ngoài cùng có 8 electron và có 2 lớp electron 

⇒ Giống cấu hình electron của khí hiếm Ne: 1s²2s²2p⁶

- Ion Cl^- có 18 electron ở lớp vỏ và có 3 lớp electron 

⇒ Giống cấu hình electron của khí hiếm Ar: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

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 (Z = 12): 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 (Z = 8): 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 sẽ nhận 2 electron của nguyên tử Mg tạo thành ion O^2-.

- Hai ion là Mg²⁺ và O^2- liên kết với 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 của hình lập phương.

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

Ví dụ: xung quanh ion Na⁺ có 6 ion Cl^-

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

Lời giải:

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.

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:

Cần 12 thanh nối cho một lớp của tinh thể hình lập phương.

Tinh thể gồm 3 lớp ⇒ 12.3 = 36 thanh nối

3 lớp này được ghép với nhau bằng các thanh nối thẳng đứng ⇒ Gồm 9.2 = 18 thanh nối

Tổng cộng cần: 36 + 18 = 54 thanh 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 2300 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:

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}NaCl \to N{a}^{+} + C{l}^{-}\\ 58,5gam 23gam\end{array}\\ 5,0gam\to ?gam\end{array}$

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

⇒ 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 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.

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 nguyên tử Ca (Z = 20): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Nguyên tử Ca nhường 2 electron tạo thành ion Ca²⁺ có cấu hình electron là:

1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶ giống với cấu hình electron của khí hiếm Ar.

- Cấu hình electron của nguyên tử F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵

Nguyên tử F nhận 1 electron tạo thành ion F^- có cấu hình electron là:

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

- Cấu hình electron của nguyên tử Al (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Nguyên tử Al nhường 3 electron tạo thành ion Al³⁺ có cấu hình electron là:

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

- Cấu hình electron của nguyên tử N (Z = 7): 1s²2s²2p³

Nguyên tử N nhận 3 electron tạo thành ion N^3- có cấu hình electron là:

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

Vậy có 3 ion là F^-, Al³⁺ và N^3- có cấu hình electron giống với cấu hình electron của khí hiếm Ne.

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: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ giống 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) 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. Hợp chất ion chỉ được tạo bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

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

Lời giải:

Xem thêm lời giải bài tập SGK Hoá học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 7: Định luật tuần hoàn - Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 8: Quy tắc octet

Bài 10: Liên kết cộng hóa trị

Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống