Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 bài 7 CTST

Hóa trị và công thức hóa học

Lý thuyết KHTN lớp 7 bài 7: Hóa trị và công thức hóa học được VnDoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Khoa học tự nhiên 7 sách Chân trời sáng tạo. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

A. Lý thuyết KHTN 7 bài 7

1.1. Hóa trị

a. Khái niệm hóa trị

- Trong hợp chất cộng hóa trị, các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

- Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử khác trong phân tử (Hóa trị được biểu thị bằng số La Mã: I, II,...).

Hình 7.1. Hình mô phỏng một số phân tử

b. Xác định hoá trị

- Xác định hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị bằng cách dựa vào hóa trị của nguyên tố đã biết làm đơn vị:

+ Hóa trị của H là I

+ Hóa trị của O là II

Ví dụ: Trong phân tử methane, nguyên tử C liên kết với 4 nguyên tử H, trong phân tử carbon dioxide, nguyên tử C liên kết với 2 nguyên tử O, người ta nói hóa trị của nguyên tử C bằng IV.

1.2. Quy tắc hóa trị

- Trong phân tử hợp chất, số nguyên tử của mỗi nguyên tố phụ thuộc vào hoá trị của chúng.

- Hoá trị và số nguyên tử của các nguyên tố trong một số hợp chất tuân theo một quy tắc nhất định, gọi là quy tắc hoá trị.

- Quy tắc hoá trị: Trong phân tử hợp chất hai nguyên tố, tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố này bằng tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố kia.

1.3. Công thức hóa học

- Phân tử của chất được tạo thành từ nguyên tử của một nguyên tố và được biểu diễn bằng công thức hoá học.

a. Công thức hoá học của đơn chất

- Công thức hoá học của đơn chất được biểu diễn bằng kí hiệu nguyên tố hoá học kèm với chỉ số ghi ở phía dưới, bên phải kí hiệu.

Đơn chất

Công thức hóa học (CTHH)

Một số đơn chất phi kim thể khí (ở điều kiện thường)

- CTHH: A_x

- Ví dụ: Phân tử khí hydrogen được tạo thành từ 2 nguyên tử hydrogen liên kết với nhau, CTHH là H₂

Một số đơn chất phi kim thể rắn

Đơn chất kim loại

- CTHH: kí hiệu hóa học của nguyên tố

- Ví dụ: CTHH của đơn chất carbon, phosphorus, ...tương ứng là C, P. Kim loại sodium có CTHH là Na, kim loại potassium có CTHH là K.

b. Công thức hóa học của hợp chất

- Công thức hoá học của hợp chất gồm kí hiệu hoá học của những nguyên tố tạo thành kèm chỉ số ở phía dưới, bên phải kí hiệu (Hình 7.3).

Hình 7.3. Cách biểu diễn công thức hóa học của hợp chất gồm 2 nguyên tố

Ví dụ: Phân tử nước gồm 2 nguyên tử hydrogen và 1 nguyên tử oxygen, công thức hóa học của phân tử nước là H₂O.

Hình 7.4. Hình mô phỏng phân tử nước và cách biểu diễn công thức hóa học

của phân tử nước

- Công thức hóa học của hợp chất tạo bởi:

+ Oxygen và nguyên tố khác có dạng: A x O y

+ A là kim loại và B là phi kim có dạng: A x B y

+ Hydrogen và nguyên tố A có dạng: AH x (nếu A thuộc các nhóm IA đến VA), H x A (nếu A thuộc các nhóm VIA đến VIIA).

1.4. Tính phần trăm nguyên tố trong hợp chất

- Phần trăm (%) nguyên tố trong hợp chất = khối lượng của nguyên tố trong một phân tử hợp chất : khối lượng phân tử (KLPT) của hợp chất

- Khối lượng của nguyên tố trong một phân tử hợp chất = khối lượng nguyên tử (KLNT). số nguyên tử của nguyên tố

Với hợp chất A_xB_y:

${\rm{\% A = }}\frac{{{\rm{KLNT(A)}}{\rm{.x}}}}{{{\rm{KLPT(}}{{\rm{A}}_{\rm{x}}}{{\rm{B}}_{\rm{y}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% }}$

- Tổng tất cả các phần trăm nguyên tố trong một phần tử luôn bằng 100%

Ví dụ: Tính phần trăm nguyên tố oxygen trong phân tử nitric acid có công thức hóa học là HNO₃.

${\rm{\% O = }}\frac{{{\rm{KLNT(O)}}{\rm{.3}}}}{{{\rm{KLPT(HN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% = }}\frac{{{\rm{16}}{\rm{.3}}}}{{{\rm{1 + 14 + 16}}{\rm{.3}}}}{\rm{.100\% = }}76,19\%$

1.5. Xác định công thức hóa học

a. Xác định CTHH dựa vào phần trăm nguyên tố và khối lượng phân tử

- Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm công thức tổng quát

- Bước 2: Lập biểu thức tính phần trăm nguyên tố có trong hợp chất

- Bước 3: Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết công thức hoá học cần tìm

Ví dụ: Một hợp chất có công thức N_xO_y, trong đó N chiếm 63,64%. Khối lượng phân tử hợp chất là 44 amu. Xác định công thức hóa học của hợp chất.

Ta có: %O = 100% – %N = 100% – 63,64% = 36,36%

$\begin{array}{l} {\rm{\% N = }}\frac{{{\rm{KLNT(N)}}{\rm{.x}}}}{{{\rm{KLPT(}}{{\rm{N}}_{\rm{x}}}{{\rm{O}}_{\rm{y}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% = }}\frac{{14.{\rm{x}}}}{{44}}{\rm{.100\% = }}63,64\% \\ = > {\rm{ x}} \approx {\rm{ 2}}\\ {\rm{\% O = }}\frac{{{\rm{KLNT(O)}}{\rm{.y}}}}{{{\rm{KLPT(}}{{\rm{N}}_{\rm{x}}}{{\rm{O}}_{\rm{y}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% = }}\frac{{16.{\rm{y}}}}{{44}}{\rm{.100\% = }}36,36\% \\ = > {\rm{ y}} \approx {\rm{ 1}} \end{array}$

Công thức hóa học của hợp chất là N₂O.

b. Xác định CTHH dựa vào quy tắc hóa trị

- Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm (công thức tổng quát)

- Bước 2: Lập biểu thức tính dựa vào quy tắc hóa trị, chuyển thành tỉ lệ các chỉ số nguyên tử

- Bước 3: Xác định số nguyên tử (những số nguyên đơn giản nhất, có tỉ lệ tối giản) và viết công thức hóa học cần tìm.

Với công thức hóa học chung: (trong đó x, y là chỉ số; a, b là hóa trị tương ứng của nguyên tố A, B)

Theo quy tắc hóa trị ta có: a.x = b.y (2)

Dựa vào (2) tính được tỉ lệ $\frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}$ từ đó suy ra công thức hoá học của hợp chất.

Ví dụ: Xác định công thức hoá học của hợp chất sulfur dioxide có cấu tạo từ S hoá trị IV và O.

- Bước 1: Công thức hóa học chung:

- Bước 2: Theo quy tắc hóa trị, ta có: x.IV = y.II

Chuyển thành tỉ lệ:

$\frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{II}}}}{{{\rm{IV}}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{2}}}{{\rm{4}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{1}}}{{\rm{2}}}$

- Bước 3: Chỉ số nguyên tử trong phân tử là những số nguyên đơn giản nhất và có tỉ lệ tối giản; vậy x = 1, y = 2. Công thức hóa học của hợp chất này là SO₂.

1. Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử khác trong phân tử.

2. Quy tắc hóa trị: Trong phân tử hợp chất hai nguyên tố, tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố này bằng tích hóa trị và số nguyên tử của nguyên tố kia.

3. Công thức hóa học dùng để biểu diễn chất, gồm một hoặc nhiều kí hiệu nguyên tố và chỉ số ở phía dưới, bên phải kí hiệu.

- Công thức chung của phân tử có dạng: A x B y ,...

- Công thức hóa học cho biết: thành phần nguyên tố, số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phần tử đó, khối lượng phân tử

4. Tính phần trăm nguyên tố trong hợp chất

Hợp chất A x B y :

${\rm{\% A = }}\frac{{{\rm{KLNT(A)}}{\rm{.x}}}}{{{\rm{KLPT(}}{{\rm{A}}_{\rm{x}}}{{\rm{B}}_{\rm{y}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% }}$

5. Xác định công thức hóa học

- Dựa vào phần trăm nguyên tố và khối lượng phân tử

- Dựa vào quy tắc hóa trị

B. Bài tập minh họa

Bài 1: Đường glucose là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho hoạt động sống của con người. Đường glucose có công thức hóa học là C 6 H 12 O 6 .

Hãy cho biết:

a) Glucose được tạo thành từ những nguyên tố nào?

b) Khối lượng mỗi nguyên tố trong một phân tử glucose là bao nhiêu?

c) Khối lượng phân tử glucose là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Glucose được tạo thành từ những nguyên tố: C, H và O

b) Nguyên tố C: Có 6 nguyên tử C (khối lượng nguyên tử: 12 amu)

→ Khối lượng nguyên tố C trong 1 phân tử glucose = 12 amu x 6 = 72 amu

- Nguyên tố H: Có 12 nguyên tử H (khối lượng nguyên tử: 1 amu)

→ Khối lượng nguyên tố H trong 1 phân tử glucose = 1 amu x 12 = 12 amu

- Nguyên tố O: Có 6 nguyên tử O (khối lượng nguyên tử: 16 amu)

→ Khối lượng nguyên tố O trong 1 phân tử glucose = 16 amu x 6 = 96 amu

c) Khối lượng phân tử glucose = khối lượng nguyên tố C + khối lượng nguyên tố H + khối lượng nguyên tố O

= 72 amu + 12 amu + 96 amu = 180 amu

Bài 2: Hợp chất (E) là oxide của nguyên tố M có hoá trị VI. Biết (E) có khối lượng phân tử bằng 80 amu. Hãy xác định công thức hoá học của hợp chất (E).

Hướng dẫn giải

- Gọi công thức hóa học chung của E là: M x O y (M có hóa trị VI và O có hóa trị II)

- Theo quy tắc hóa trị ta có: x.VI = y.II

Chuyển về tỉ lệ:

$\frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{II}}}}{{{\rm{VI}}}}{\rm{ = }}\frac{1}{3}$

- Chọn x = 1; y = 3. Vậy công thức hóa học của hợp chất E là MO 3 .

- Khối lượng phân tử của E bằng 80:

KLPT(MO 3 ) = KLNT(M) + 16.3 = 80 amu

⇒ KLNT (M) = 32 amu. Vậy M là S.

Công thức hóa học của hợp chất E là SO 3 .

Bài 3: Ammonium carbonate là hợp chất được dùng nhiều trong phòng thí nghiệm, công nghiệp, nông nghiệp, y tế, ... Nó còn được gọi là ammonia của thợ làm bánh và là tiền thân của các chất men hiện đại hơn như baking soda và bột nở.

a) Hãy xác định công thức hoá học của hợp chất ammonium carbonate.

b) Tính phần trăm (%) của nguyên tố N trong hợp chất trên.

Hướng dẫn giải

a) Công thức hóa học chung:

Theo quy tắc hóa trị, ta có: I.x = II.y

Chuyển về tỉ lệ:

$\frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{II}}}}{{\rm{I}}}{\rm{ = }}\frac{2}{1}$

Chọn x = 2; y = 1

Vậy công thức hóa học của hợp chất là (NH 4 ) 2 CO 3

b) Trong (NH 4 ) 2 CO 3 có:

${\rm{\% N = }}\frac{{{\rm{KLNT(N)}}{\rm{.2}}}}{{{\rm{KLPT((N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{)}}}}{\rm{.100\% = }}\frac{{14.2}}{{(14 + 1.4).2 + 12 + 16.3}}{\rm{.100\% = 29,2\% }}$