Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 bài 7 KNTT

- Công thức hóa học của một chất là cách biểu diễn chất bằng kí hiệu hóa học của nguyên tố kèm theo chỉ số ở chân bên phải kí hiệu hóa học.

Ví dụ: Công thức hóa học của oxygen và carbon dioxide lần lượt là O₂ và CO₂.

b. Cách viết công thức hóa học

c. Ý nghĩa của công thức hóa học

- Công thức hóa học cho biết:

+ Các nguyên tố hóa học tạo nên chất.

+ Số nguyên tử hay tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố hóa học có trong phân tử.

+ Khối lượng phân tử của chất.

Ví dụ: Công thức hóa học của calcium carbonate là CaCO₃ cho biết:

- Calcium carbonate gồm ba nguyên tố là Ca, C, O.

- Trong một phần tử calcium carbonate có một nguyên tử Ca, một nguyên tử C, ba nguyên tử O và tỉ lệ số nguyên tử Ca : C : O là 1 : 1 : 3.

- Khối lượng phân tử bằng 40 + 12 + 3+ 16 = 100 (amu).

- Biết công thức hóa học, tính được phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất:

+ Bước 1: Tính khối lượng phân tử hợp chất.

+ Bước 2: Tính phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất:

% khối lượng nguyên tố = (khối lượng nguyên tử . số nguyên tử của nguyên tố . 100%) : khối lượng phân tử

Ví dụ: Tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân bón KNO₃

- Khối lượng phân tử KNO₃ bằng: 39.1+ 1+ 1+ 16:3 = 101 (amu).

- Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong KNO₃:

\(\% K = \frac{{39.1.100\% }}{{101}} = 38,6\%\)

\(\% N = \frac{{14.1.100\% }}{{101}} = 13,9\%\)

%O = 100% - 38,6% - 13,9% = 47,5%.

a. Khái niệm hóa trị

- Hóa trị là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với nguyên tử nguyên tố khác.

b. Cách xác định hóa trị

- Người ta quy ước nguyên tố H luôn có hoá trị I. Nguyên tử của nguyên tố khác liên kết được với bao nhiêu nguyên tử H thì nguyên tố đó có hóa trị bằng bấy nhiêu.

Ví dụ: Trong phân tử nước (H₂O), nguyên tử của nguyên tố O liên kết được với hai nguyên tử H nên có hóa trị II.

- Oxygen cũng được quy ước có hoá trị II. Từ đó người ta xác định được hóa trị cho các nguyên tố khác trong các hợp chất có chứa H hoặc O.

Ví dụ: Trong phân tử carbon dioxide (CO₂), nguyên tử của nguyên tố C liên kết được với hai nguyên tử O nên có hóa trị IV.

- Hoá trị của nhóm nguyên tử được xác định tương tự như cách xác định hóa trị của nguyên tố.

Ví dụ: Trong phân tử sulfuric acid (H₂SO₄), nhóm (SO₄) liên kết với 2 nguyên tử hydrogen nên có hóa trị II.

c. Quy tắc hóa trị

- Quy tắc hóa trị:

+ Trong công thức hóa học của hợp chất hai nguyên tố, tích của chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích của chỉ số và hoá trị của nguyên tố kia.

Ví dụ: P₂VO₅, ta có: 2 x = 5 x II.

+ Quy tắc được vận dụng chủ yếu cho các hợp chất vô cơ.

- Hóa trị của một số nguyên tố hóa học và nhóm nguyên tử được cho trong Bảng 7.2 và Bảng 7.3.

Bảng 7.2. Hóa trị thường gặp của một số nguyên tố hóa học

Bảng 7.3. Hóa trị của một số nguyên tử

a. Lập công thức hóa học của hợp chất khi biết hóa trị

Ví dụ: Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi lưu huỳnh có hóa trị IV và oxygen.

- Viết công thức dạng chung: \({S_x}^{IV}{O_y}^{II}\)

- Theo quy tắc hóa trị: x.IV = y.II.

- Chuyển biểu thức này thành tỉ lệ:

\(\frac{x}{y} = \frac{{II}}{{IV}} = \frac{1}{2}\)

- Thường thì tỉ lệ số nguyên tử trong phân tử là những số nguyên đơn giản nhất, vì vậy lấy: x =1 và y = 2.

- Công thức hóa học của hợp chất: SO₂.

b. Lập công thức hóa học của hợp chất theo phần trăm các nguyên tố

Ví dụ: Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi carbon và hydrogen, biết phần trăm khối lượng của C, H lần lượt là 75%, 25% và khối lượng phân tử của hợp chất là 16 amu.

- Bước 1: Viết công thức hợp chất là C_xH_y

- Bước 2: Khối lượng phân tử của hợp chất là: 12 x + y = 16.

- Bước 3: Lập biểu thức tính phần trăm khối lượng của C, H để tìm x và y:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {\% C = \frac{{12.x.100\% }}{{16}} = 75\% }\\ {\% H = \frac{{1.y.100\% }}{{16}} = 25\% } \end{array}\)

→ x = 1; y = 4.

Vậy công thức của hợp chất là CH₄

- Nguyên tố H có hoá trị I. Hoá trị của nguyên tố khác được xác định từ hoá trị của H.

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 C₆H₁₂O₆.

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: Xác định hóa trị của mỗi nguyên tố có trong các hợp chất sau đây, biết trong các hợp chất H có hóa trị I còn O có hóa trị II.

a) NH₃, H₂S, H₃PO₄

b) FeO, Na₂O, SiO₂

Hướng dẫn giải

a)

- Trong phân tử NH 3 , N có hóa trị III do một nguyên tử N liên kết được với ba nguyên tử H.

- Trong phân tử H 2 S, S có hóa trị II do một nguyên tử S liên kết được với hai nguyên tử H.

- Trong phân tử H 3 PO 4 , nhóm PO 4 có hóa trị III do nhóm PO 4 liên kết được với ba nguyên tử H.

b)

- Trong phân tử FeO, Fe có hóa trị II do một nguyên tử Fe liên kết với một nguyên tử O.

- Trong phân tử Na 2 O, Na có hóa trị I do hai nguyên tử Na mới liên kết được với một nguyên tử O.

- Trong phân tử SiO 2 , Si có hóa trị IV do một nguyên tử Si liên kết được với hai nguyên tử O.

Bài 3: Tính hóa trị của Fe trong hợp chất.

a) FeCl₂ biết Cl có hóa trị I

b) Fe₂(SO₄)₃ biết nhóm SO₄ có hóa trị II.

Hướng dẫn giải

a) Gọi hoá trị của sắt là a:

1. a = 2.I ⇒ a = II

Vậy hóa trị của Fe trong hợp chất FeCl₂ là II

b. Gọi hoá trị của sắt là b:

2.b = 3.II ⇒ a = III

Vậy hóa trị của Fe trong hợp chất Fe 2 (SO 4 ) 3 là III

Bài 4: Lập công thức hóa học của các hợp chất sau:

a) Hợp chất tạo bởi S (VI) và oxi

b) Hợp chất tạo bởi Na (I) và (SO₄) (II)

c) Hợp chất tạo bởi P (III) và H

d) Hợp chất tạo bởi Cu(II) và (SO₄) (II)

e) Hợp chất tạo bởi Ca(II) và (NO₃) (I)

Hướng dẫn giải

Các bước lập công thức hóa học:

- Viết CTHH dạng chung A_xB_y

- Gọi a,b là hóa trị lần lượt của A, B

- Áp dụng quy tắc hóa trị: x.a = b.y

- Chuyển thành tỉ lệ

\(\frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{b}}}{{\rm{a}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{b'}}}}{{{\rm{a'}}}}\)

- Lấy x = b hay b’ và y = a hay a’ ( nếu a’, b’ là những số nguyên đơn giản hơn so với a, b)

- Viết Công thức hóa học của hợp chất

a) Hợp chất tạo bởi S (VI) và oxi là SO₂

b) Hợp chất tạo bởi Na (I) và (SO₄) (II) là Na₂SO₄

c) Hợp chất tạo bởi P (III) và H là là PH₃

d) Hợp chất tạo bởi Cu(II) và (SO₄) (II) là CuSO₄

e) Hợp chất tạo bởi Ca(II) và (NO₃) (I) là Ca(NO₃)₂

Bài 5: Hợp chất A chứa Ca, C và O. Biết thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố Ca, C, O lần lượt là: 40%, 12%, 48%. Lập công thức hóa học của A biết khối lượng phân tử của hợp chất là 100 amu.

Hướng dẫn giải

CTHH của hợp chất A có dạng Ca_xC_yO_z

Khối lượng phân tử của A là: 40x + 12y + 16z = 100

Theo đề ta có:

\(\begin{array}{l} {\rm{\% Ca = }}\frac{{{\rm{40x}}{\rm{.100}}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = 40}}\\ \Rightarrow {\rm{x = 1}} \end{array}\)

\(\begin{array}{l} {\rm{\% C = }}\frac{{{\rm{12y}}{\rm{.100}}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = 12}}\\ \Rightarrow {\rm{y = 1}} \end{array}\)

\(\begin{array}{l} {\rm{\% O = }}\frac{{{\rm{16z}}{\rm{.100}}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = 48}}\\ \Rightarrow {\rm{z = 3}} \end{array}\)

Vậy CTHH của hợp chất A là CaCO₃