Bài tập về sự hình thành liên kết sigma, liên kết pi lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về sự hình thành liên kết sigma, liên kết pi lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về sự hình thành liên kết sigma, liên kết pi.

I. Kiến thức cần nắm vững

Liên kết cộng hóa trị được hình thành khi các orbital nguyên tử của hai nguyên tố xen phủ lẫn nhau. Sự xen phủ này có thể xảy ra theo hai cách là xen phủ trục và xen phủ bên, hình thành nên hai loại liên kết cộng hóa trị tương ứng là liên kết sigma ($\sigma$) và liên kết pi ($\pi$).

Chú ý: Liên kết cộng hóa trị được hình thành từ cặp electron dùng chung. Để tạo nên một cặp electron chung, hai AO chứa electron độc thân (hoặc giữa 1 AO trống và 1 AO bão hòa electron) cần xen phủ với nhau.

1. Sự hình thành liên kết sigma ($\sigma$)

Liên kết sigma ($\sigma$) là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital. Vùng xen phủ trục nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.

Phần tài liệu này chỉ xét đến sự xen phủ của AO s và AO p.

Xen phủ trục là xen phủ giữa hai AO dọc theo trục nối (trục z) của hai nguyên tử. Có ba khả năng xen phủ trục:

- Xen phủ giữa AO s với AO s:

- Xen phủ giữa AO s với AO p:

- Xen phủ giữa AO p với AO p:

2. Sự hình thành liên kết pi ($\pi$)

Sự xen phủ, trong đó trục của các orbital tham gia liên kết song song với nhau và vuông góc với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết, được gọi là xen phủ bên. Sự xen phủ bên tạo ra liên kết $\pi$ (pi).

Liên kết pi ($\pi$) là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

Nhận xét:

Các liên kết cộng hóa trị đơn đều là liên kết $\sigma$. Trong liên kết s, mật độ xác suất tìm thấy electron lớn nhất dọc theo trục liên kết.

Liên kết đôi gồm một liên kết $\sigma$ và một liên kết $\pi$. Liên kết ba gồm một liên kết $\sigma$ và hai liên kết $\pi$.

Liên kết $\sigma$ bền vững hơn liên kết $\pi$ bởi vùng xen phủ AO chứa electron chung chắn giữa hai hạt nhân, làm giảm lực đẩy giữa chúng. Để phân tử bền vững thì trong phân tử phải luôn có liên kết $\sigma$.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Mô tả sự tạo thành liên kết bằng sự xen phủ các orbital nguyên tử trong

a) phân tử hydrogen (H₂).

b) phân tử fluorine (F₂).

Hướng dẫn giải

a) Phân tử hydrogen (H₂).

Cấu hình electron của nguyên tử H (Z = 1): 1s¹.

Cấu hình electron theo ô orbital của H: .

$\to$ AO 1s của hai nguyên tử H xen phủ với nhau theo trục liên kết, hình thành liên kết $\sigma$ trong phân tử H₂.

b) Phân tử fluorine (F₂).

Cấu hình electron theo orbital của F (Z = 9): .

$\to$ AO 2p (còn electron độc thân) của hai nguyên tử F xen phủ với nhau theo trục liên kết (trục z), hình thành liên kết $\sigma$ trong phân tử F₂.

Ví dụ 2: Mô tả sự tạo thành liên kết bằng sự xen phủ các orbital nguyên tử trong phân tử hydrogen fluoride (HF).

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron theo orbital của H (Z = 1):

Cấu hình electron theo orbital của F (Z = 9):

$\to$ AO 1s của nguyên tử hydrogen (H) xen phủ với AO 2p (orbital còn electron độc thân) của nguyên tử fluorine (F) hình thành liên kết $\sigma$ trong phân tử hydrogen fluoride (HF).

Ví dụ 3: Mô tả sự tạo thành liên kết bằng sự xen phủ các orbital nguyên tử trong phân tử oxygen (O₂).

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron theo orbital của O (Z = 8):

Vậy:

Mỗi nguyên tử O dùng một AO 2p_z (quy ước lấy trục z làm trục liên kết) để tạo liên kết giữa hai nguyên tử theo kiểu xen phủ trục tạo liên kết $\sigma$.

Mỗi nguyên tử O dùng một AO 2p_y để tạo liên kết giữa hai nguyên tử theo kiểu xen phủ bên tạo liên kết $\pi$.

Công thức cấu tạo của O₂: O=O (liên kết đôi: gồm một liên kết $\sigma$ và một liên kết $\pi$).

III. Bài tập vận dụng

Câu 1. Liên kết cộng hóa trị được hình thành từ cặp electron dùng chung. Để tạo nên một cặp electron chung,

A. hai AO chứa electron độc thân (hoặc giữa 1 AO trống và 1 AO bão hòa electron) cần xen phủ với nhau.

B. hai AO chứa electron bão hòa (hoặc giữa 1 AO trống và 1 AO bão hòa electron) cần xen phủ với nhau.

C. hai AO s chứa electron bão hòa cần xen phủ với nhau.

D. hai AO p chứa electron bão hòa cần xen phủ với nhau.

Câu 2. Liên kết sigma ($\sigma$) là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành do

A. sự xen phủ bên của hai orbital, vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

B. sự xen phủ bên của hai orbital, vùng xen phủ trục nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.

C. sự xen phủ trục của hai orbital, vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

D. sự xen phủ trục của hai orbital, vùng xen phủ trục nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.

Câu 3. Nhận xét nào sau đây không đúng khi nói về liên kết pi ($\pi$)?

A. Liên kết pi ($\pi$) là liên kết ion.

B. Liên kết pi ($\pi$) được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital.

C. Vùng xen phủ của hai orbital nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

D. Liên kết pi ($\pi$) kém bền hơn liên kết sigma ($\sigma$).

Câu 4. Các liên kết cộng hóa trị đơn

A. đều là liên kết $\sigma$.

B. đều là liên kết $\pi$.

C. có thể là liên kết $\sigma$ hoặc liên kết $\pi$.

D. phần lớn là liên kết $\sigma$.

Câu 5. Liên kết đôi gồm

A. hai liên kết $\sigma$.

B. hai liên kết $\pi$.

C. một liên kết $\sigma$ và hai liên kết $\pi$.

D. một liên kết $\sigma$ và một liên kết $\pi$.

Câu 6. Phân tử nào dưới đây có chứa liên kết ba?

A. Cl₂.

B. HCl.

C. O₂.

D. N₂.

Câu 7. Sự xen phủ có sự tham gia của orbital nào luôn là xen phủ trục?

A. Orbital s.

B. Orbital p.

C. Orbital d.

D. Orbital f.

Câu 8. Vùng xen phủ giữa các orbital càng lớn thì

A. liên kết càng bền.

B. liên kết càng kém bền.

C. liên kết tạo thành thường là liên kết $\sigma$.

D. liên kết tạo thành thường là liên kết $\pi$.

Câu 9. Khi hình thành phân tử giữa hai nguyên tử, vị trí của các AO như sau:

Sự xen phủ giữa hai orbital p trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết $\sigma$? Trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết $\pi$?

A. Hai AO p_z xen phủ với nhau tạo liên kết $\pi$; hai AO p_x hoặc hai AO p_y xen phủ với nhau tạo liên kết $\sigma$.

B. Hai AO p_z xen phủ với nhau tạo liên kết $\sigma$; hai AO p_x hoặc hai AO p_y xen phủ với nhau tạo liên kết $\pi$.

C. Hai AO p_x xen phủ với nhau tạo liên kết $\sigma$; hai AO p_y hoặc hai AO p_z xen phủ với nhau tạo liên kết $\pi$.

D. Hai AO p_x xen phủ với nhau tạo liên kết $\pi$; hai AO p_y hoặc hai AO p_z xen phủ với nhau tạo liên kết $\sigma$.

Câu 10. Liên kết trong phân tử H₂ tạo ra là do

A. sự xen phủ của AO 2s và AO 2p.

B. sự xen phủ của AO 1s và AO 2p.

C. sự xen phủ giữa hai AO p (trục z).

D. sự xen phủ giữa hai AO 1s.

Câu 11. Liên kết $\sigma$ trong phân tử Cl₂ được tạo ra do

A. sự xen phủ giữa hai AO 3s.

B. sự xen phủ giữa hai AO 3p (trục z).

C. sự xen phủ giữa hai AO 3p (trục y).

D. sự xen phủ giữa AO 3s và AO 3p.

Câu 12. Liên kết $\sigma$ trong phân tử HF tạo thành do

A. sự xen phủ của AO 1s của H và hai AO 2p của F.

B. sự xen phủ của AO 1s của H và AO 1s của F.

C. sự xen phủ của AO 1s của H và AO 2p của F.

D. sự xen phủ của AO 1s của H và AO 2s của F.

Câu 13. Các liên kết trong phân tử nitrogen (N₂) được tạo thành là do sự xen phủ của

A. các orbital s với nhau và các orbital p với nhau.

B. 3 orbital p với nhau.

C. 1 orbital s và 2 orbital p với nhau.

D. 3 orbital p giống nhau về hình dạng và kích thước nhưng khác nhau về định hướng không gian với nhau.

Câu 14. Trong phân tử: CHCl=CHCl, số liên kết $\sigma$ và liên kết $\pi$ lần lượt là

A. 2 và 3.

B. 4 và 1.

C. 5 và 1.

D. 3 và 3.

Câu 15. Số liên kết $\sigma$ và liên kết $\pi$ trong phân tử C₂H₂ lần lượt là

A. 1 và 2.

B. 2 và 2.

C. 4 và 1.

D. 3 và 2.

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học 10 hay, chi tiết khác:

• Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất
• Trắc nghiệm lí thuyết Phản ứng oxi hóa – khử
• Bài tập xác định số oxi hóa của các nguyên tố hóa học
• Xác định chất khử, chất oxi hóa, quá trình oxi hóa, quá trình khử
• Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---