Lý thuyết Quy tắc octet (Cánh diều 2024) Hóa 10

Lý thuyết Hóa học lớp 10 Bài 9: Quy tắc octet

A. Lý thuyết Quy tắc octet

I. Quy tắc octet

Quy tắc octet lần đầu được đưa ra bởi Lewis (nhà hóa học, vật lí người Mỹ) để lí giải xu hướng các nguyên tử trở nên bền vững hơn trong phản ứng hóa học.

- Quy tắc octet: Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng hình thành lớp vỏ bền vững như của khí hiếm.

- Các nguyên tử khí hiếm bền vững hơn rất nhiều so với các nguyên tử nguyên tố khác trong cùng chu kì nên rất khó tham gia các phản ứng hóa học. Điều này là do chúng có lớp electron ngoài cùng đã bão hòa với 8 electron (trừ He với 2 electron).

Hình 9.1. Mô hình cấu tạo nguyên tử của He và Ne

- Các nguyên tử liên kết với nhau theo xu hướng chung là tạo ra lớp electron ngoài cùng như của khí hiếm gần nhất để mỗi nguyên tử đó trở nên bền vững hơn.

II. Vận dụng quy tắc octet trong quá trình hình thành liên kết hóa học của các nguyên tố nhóm A

- Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt được cấu hình electron bền vững như của khí hiếm gần nhất với 8 electron ở lớp ngoài cùng (hoặc có 2 electron ở lớp ngoài cùng như của He).

Ví dụ 1: O (Z = 8) có cấu hình electron là 1s22s22p4

Oxygen có 6 electron lớp ngoài cùng. Vậy xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài cùng như của khí hiếm Ar.

Sơ đồ nguyên tử O nhận thêm 2 electron vào lớp ngoài cùng:

Hình 9.2. Sơ đồ nguyên tử oxygen nhận thêm 2 electron vào lớp ngoài cùng

Ví dụ 2: K (Z = 19) có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p64s1. Vậy K có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử K có xu hướng nhường đi 1 electron để trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là K+.

Hình 9.3. Sơ đồ nguyên tử potassium nhường đi 1 electron vào lớp ngoài cùng

Ví dụ 3: Nguyên tử N (Z = 7) có cấu hình electron là 1s22s22p3

Nguyên tử H (Z = 1) có cấu hình electron là 1s1

Để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất, nguyên tử N cần thêm 3 electron, nguyên tử H cần thêm 1 electron. Vì vậy mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử N để tạo thành 3 cặp electron chung.

Các cặp electron chung cho phân tử NH3

Hình 9.4. Sơ đồ góp chung electron của các nguyên tử trong phân tử NH3

Nhận xét:

- Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng có xu hướng nhường bớt toàn bộ các electron này để tạo thành ion dương tương ứng có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

- Trong cùng chu kì, nguyên tử có 1 electron ở lớp ngoài cùng (các kim loại kiềm) dễ nhường electron hơn nên có tính kim loại mạnh nhất.

- Ngoài cách các nguyên tử nhường và nhận electron để hình thành liên kết ion, quy tắc octet có thể đạt được bằng cách góp chung electron.

Lưu ý: Quy tắc octet có một số ngoại lệ như: SF6 (lớp vỏ ngoài cùng của S có 12 electron); PCl5 (lớp vỏ ngoài cùng của S có 10 electron), ...

B. Trắc nghiệm Quy tắc octet

Câu 1. Xu hướng tạo lớp vỏ bền vững hơn của nguyên tử thể hiện như thế nào khi kim loại điểm hình tác dụng với phi kim điển hình

A. Kim loại nhường electron để phi kim nhận để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

B. Kim loại nhận electron của phi kim nhường để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

C. Kim loại và phi kim cùng góp chung electron để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

D. Kim loại và phi kim cùng nhường electron để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

Đáp án: A

Giải thích:

Kim loại có xu hướng nhường electron, phi kim có xu hướng nhận electron.

⇒ Kim loại nhường electron, phi kim nhận electron từ nguyên tử kim loại để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

Câu 2. Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng hình thành lớp vỏ bền vững như

A. kim loại;

B. phi kim;

C. helium;

D. khí hiếm.

Đáp án: D

Giải thích: Theo quy tắc octet: Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng hình thành lớp vỏ bền vững như khí hiếm (helium, neon, argon, …)

Câu 3. Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng có xu hướng

A. nhường 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion dương

B. nhường 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion âm

C. nhận 7, 6 hoặc 5 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion dương

D. nhận 7, 6 hoặc 5 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion âm

Đáp án: A

Giải thích: Các kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng có xu hướng nhường 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion dương tương ứng có 8 electron lớp ngoài cùng.

Câu 4. Nguyên tử nitrogen và nguyên tử nhôm có xu hướng nhận hay nhường lần lượt bao nhiêu electron để đạt được cấu hình electron bền vững?

A. Nhận 3 electron, nhường 3 electron

B. Nhận 5 electron, nhường 5 electron

C. Nhường 3 electron, nhận 3 electron

D. Nhường 5 electron, nhận 5 electron

Đáp án: A

Giải thích:

Nitrogen (Z = 7) có cấu hình electron: 1s22s22p3⇒ là phi kim với 5 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhận 3 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Nhôm (Z = 13) có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1⇒ là kim loại với 3 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhường 3 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Câu 5. Nguyên tử nguyên tố nào sau đây có xu hướng nhường đi 1 electron khi hình thành liên kết hóa học?

A. Helium

B. Fluorine

C. Aluminium

D. Sodium

Đáp án: D

Giải thích:

Helium (Z = 2) có cấu hình electron: 1s2 ⇒ là khí hiếm với 2 electron lớp ngoài cùng ⇒ đây là cấu hình electron bền vững nên không có xu hướng nhường hoặc nhận electron.

Fluorine (Z = 9) có cấu hình electron: 1s22s22p5 ⇒ là phi kim với 7 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhận 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Aluminium (Z = 13) có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1⇒ là kim loại với 3 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhường 3 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Sodium (Z = 11) có cấu hình electron: 1s22s22p63s1⇒ là kim loại với 1 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhường 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Câu 6. Nguyên tử nguyên tố nào sau đây có xu hướng nhận thêm 2 electron khi hình thành liên kết hóa học?

A. Oxide

B. Neon

C. Carbon

D. Magnesium

Đáp án: A

Giải thích:

Oxide (Z = 8) có cấu hình electron: 1s22s22p4⇒ là phi kim với 6 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhận 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Neon (Z = 10) có cấu hình electron: 1s22s22p6⇒ là khí hiếm với 8 electron lớp ngoài cùng ⇒ đây là cấu hình electron bền vững nên không có xu hướng nhường hoặc nhận electron.

Carbon (Z = 6) có cấu hình electron: 1s22s22p2⇒ là phi kim với 4 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhận 4 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Magnesium (Z = 12) có cấu hình electron: 1s22s22p63s2⇒ là kim loại với 2 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhường 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững.

Câu 7. Lớp electron ngoài cùng bão hòa với

A. 10 electron;

B. 8 electron;

C. 2 electron;

D. 8 electron (trừ He với lớp electron ngoài cùng bão hòa với 2 electron).

Đáp án: D

Giải thích: Lớp electron ngoài cùng bão hòa với 8 electron (trừ He với lớp electron ngoài cùng bão hòa với 2 electron).

Câu 8. Nguyên tử có lớp electron ngoài cùng bền vững là

A. Na (Z = 11)

B. Cl (Z = 17)

C. Ne (Z = 10)

D. O (Z = 8)

Đáp án: C

Giải thích:

Lớp electron ngoài cùng bền vững khi bão hòa với 8 electron (trừ He với lớp electron ngoài cùng bão hòa với 2 electron).

Na (Z = 11) có cấu hình electron: 1s22s22p63s1⇒ có 1 electron lớp ngoài cùng.

Cl (Z = 17) có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p5⇒ có 7 electron lớp ngoài cùng.

Ne (Z = 10) có cấu hình electron: 1s22s22p6⇒ có 8 electron lớp ngoài cùng.

O (Z = 8) có cấu hình electron: 1s22s22p4⇒ có 6 electron lớp ngoài cùng.

Vậy Ne có 8 electron lớp ngoài cùng. Do đó Ne có lớp electron ngoài cùng bền vững.

Câu 9. Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng ………….. để đạt được cấu hình electron bền vững như của khí hiếm gần nhất với 8 electron lớp ngoài cùng (hoặc 2 electron ở lớp ngoài cùng như của helium).

Cụm từ thích hợp điền vào chỗ chấm trên là

A. nhường electron

B. nhận electron

C. góp chung electron

D. nhường, nhận hoặc góp chung electron

Đáp án: D

Giải thích: Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt được cấu hình electron bền vững như của khí hiếm gần nhất với 8 electron lớp ngoài cùng (hoặc 2 electron ở lớp ngoài cùng như của helium).

Câu 10. Các phi kim với 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng có xu hướng

A. nhường 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion dương

B. nhường 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion âm

C. nhận 3, 2 hoặc 1 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion dương

D. nhận 3, 2 hoặc 1 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion âm

Đáp án: D

Giải thích: Các phi kim với 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng có xu hướng nhận 3, 2 hoặc 1 electron lớp ngoài cùng để tạo thành ion âm tương ứng có 8 electron lớp ngoài cùng.

Câu 11. Xu hướng tạo lớp vỏ bền vững hơn của nguyên tử thể hiện như thế nào khi phi kim tác dụng với phi kim là

A. Một phi kim nhận và một phi kim sẽ nhường electron để cả kim loại và phi kim cùng đạt cấu hình electron bền vững.

B. Cả hai phi kim cùng nhận electron để cùng đạt cấu hình electron bền vững.

C. Cả hai phi kim cùng góp chung electron để cùng đạt cấu hình electron bền vững.

D. Cả hai phi kim cùng nhường electron để cùng đạt cấu hình electron bền vững.

Đáp án: C

Giải thích:

Hai phi kim đều có xu hướng nhận thêm electron.

⇒ Cả hai phi kim sẽ cùng góp chung electron để cùng đạt cấu hình electron bền vững.

Câu 12. Nguyên tử Lithium (Z = 3) có xu hướng tạo ra lớp electron ngoài cùng như khí hiếm

A. Ne

B. Ar

C. He

D. Kr

Đáp án: C

Giải thích: Lithium (Z = 3) có cấu hình electron: 1s22s1 ⇒ có 1 electron lớp ngoài cùng ⇒ có xu hướng nhường 1 electron tạo ra lớp ngoài cùng bền vững như khí hiếm He: 1s2

Câu 13. Nguyên tử X có điện tích hạt nhân là +20. Khi hình thành liên kết hóa học X có xu hướng

A. nhường 8 electron

B. nhận 6 electron

C. nhận 2 electron

D. nhường 2 electron

Đáp án: D

Giải thích:

Nguyên tử X có điện tích hạt nhân là +20

⇒ ZX = 20

⇒ cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s2

⇒ có 2 elctron lớp ngoài cùng

⇒ xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Câu 14. Nguyên tử C và H trong các hydrocarbon nào dưới đây thỏa mãn quy tắc octet? Biết rằng mỗi gạch (−) trong công thức biểu diễn 2 electron hóa trị chung.

A. H – C ≡ C – H

B. H2C = CH2

C. H3C – CH3

D. Cả A, B và C

Đáp án: D

Giải thích:

Xét H – C ≡ C – H

Mỗi nguyên tử C có 4 gạch (−) xung quanh ⇒ có 4 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Mỗi nguyên tử H có 1 gạch (−) xung quanh ⇒ có 1 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm He.

⇒ Công thức H – C ≡ C – H thỏa mãn quy tắc octet.

Xét H2C = CH2

Mỗi nguyên tử C có 4 gạch (−) xung quanh (2 gạch giữa C với C và 2 gạch với H) ⇒ có 4 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Mỗi nguyên tử H có 1 gạch (−) xung quanh ⇒ có 1 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm He.

⇒ Công thức H2C = CH2 thỏa mãn quy tắc octet.

Xét H3C – CH3

Mỗi nguyên tử C có 4 gạch (−) xung quanh (1 gạch giữa C với C và 3 gạch với H) ⇒ có 4 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Mỗi nguyên tử H có 1 gạch (−) xung quanh ⇒ có 1 đôi electron chung xung quanh ⇒ có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng ⇒ đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm He.

⇒ Công thức H3C – CH3 thỏa mãn quy tắc octet.

Câu 15. Nguyên tử Y có xu hướng nhận 3 electron để đạt được lớp electron ngoài cùng bền vững của khí hiếm Ar. Y là

A. Nitrogen

B. Phosphorus

C. Aluminium

D. Boron

Đáp án: B

Giải thích:

Cấu hình electron của Ar: 1s22s22p63s23p6

Nguyên tử Y có xu hướng nhận 3 electron để đạt được lớp electron ngoài cùng bền vững của khí hiếm Ar nên cấu hình electron của Y là: 1s22s22p63s23p3

⇒ ZY = 15

⇒ Y là phosphorus.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 9: Quy tắc octet - Cánh diều