3. Bài 6. Hóa trị, công thức hóa học

Hoá trị của một nguyên tố là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với

A. nguyên tử hydrogen

B. nguyên tử oxygen.

C. nguyên tử của nguyên tố khác.

D. nguyên tử helium.

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

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

→ Chọn C.

Chọn những phát biểu đúng trong các phát biểu dưới đây.

a) Mỗi nguyên tố chỉ có một hoá trị trong tất cả các hợp chất.

b) Mọi nguyên tố hoá học đều có từ hai hoá trị trở lên.

c) Hoá trị của H trong mọi hợp chất đều bằng I.

d) Trong các hợp chất, hóa trị của O thường bằng II.

e) Một số nguyên tố chỉ có một hoá trị trong các hợp chất.

Phương pháp giải:

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

- Hóa trị được biểu diễn bằng số La Mã.

- Trong hợp chất cộng hóa trị, hóa trị của nguyên tố được xác định bằng số cặp electron dùng chung của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử khác.

Lời giải chi tiết:

- Phát biểu a sai vì có một số nguyên tố có nhiều hóa trị khác nhau trong các hợp chất.

Ví dụ: nguyên tố N có hóa trị V trong hợp chất N₂O₅ hay hóa trị II trong hợp chất NO.

- Phát biểu b sai vì có một số nguyên tố chỉ có một hóa trị như Na, H, Ca,…

- Phát biểu c đúng.

- Phát biểu d đúng. Trong các hợp chất, O thường có hóa trị II. Trong một số hợp chất khác, nguyên tố O có hóa trị I, ví dụ như hợp chất H₂O₂,…

- Phát biểu e đúng, có một số nguyên tố chỉ có một hóa trị như Na, H, Ca,…

Chọn những từ cụm từ hoặc số la mã thích hợp đã cho điền vào chỗ ..., trong các câu sau: không góp chung, góp chung, I, II, III, IV.

a) Hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hoá trị bằng số electron mà nguyên tử nguyên tố đó đã ... với nguyên tử khác.

b) Nguyên tử của các nguyên tố Li, Na và K đều có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, vì vậy các nguyên tố trên có hoá trị ... trong các hợp chất.

c) Nguyên tử của các nguyên tố Mg, Ca và Ba đều có 2 electron ở lớp ngoài cùng, vì vậy các nguyên tố trên có hoá trị ... trong các hợp chất.

d) Trong hydrogen sulfide, một nguyên tử S liên kết với hai nguyên tử H, vậy S có hoá trị …; còn trong sulfur dioxide, một nguyên tử S liên kết với hai nguyên tử O, vậy S có hoá trị ...

Phương pháp giải:

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

- Hóa trị được biểu diễn bằng số La Mã.

- Trong hợp chất cộng hóa trị, hóa trị của nguyên tố được xác định bằng số cặp electron dùng chung của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử khác:

- Các kim loại nhóm A có hóa trị bằng số electron lớp ngoài cùng.

Lời giải chi tiết:

a) Hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hoá trị bằng số electron mà nguyên tử nguyên tố đó đã góp chung với nguyên tử khác.

b) Nguyên tử của các nguyên tố Li, Na và K đều có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, vì vậy các nguyên tố trên có hoá trị I trong các hợp chất.

c) Nguyên tử của các nguyên tố Mg, Ca và Ba đều có 2 electron ở lớp ngoài cùng, vì vậy các nguyên tố trên có hoá trị II trong các hợp chất.

d) Trong hydrogen sulfide, một nguyên tử S liên kết với hai nguyên tử H, vậy S có hoá trị II; còn trong sulfur dioxide, một nguyên tử S liên kết với hai nguyên tử O, vậy S có hoá trị IV.

Công thức hoá học của chất A cho biết những thông tin nào sau đây?

a) Những nguyên tố hoá học tạo ra chất A.

b) Số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phân tử chất A.

c) Trong điều kiện thường, chất A ở trạng thái khí, lỏng hay rắn.

d) Chất A là đơn chất hay hợp chất.

e) Chất A tan trong nước hay không tan trong nước.

Phương pháp giải:

- 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.

- Công thức hóa học cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử đó của mỗi nguyên tố có trong phân tử đó. Từ đó có thể tính được khối lượng phân tử.

Lời giải chi tiết:

Công thức hoá học của chất A cho biết những thông tin:

a) Những nguyên tố hoá học tạo ra chất A.

b) Số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phân tử chất A.

d) Chất A là đơn chất hay hợp chất.

a) Xác định hoá trị của Ba và Cr trong các hợp chất với O. Biết một nguyên tử Ba liên kết với một nguyên tử O, hai nguyên tử Cr liên kết với ba nguyên tử O.

b) Xác định hoá trị của Al trong hợp chất aluminium hydroxide. Biết một nguyên tử Al liên kết với ba nhóm (OH).

c) Xác định hoá trị của Cu trong hợp chất copper sulfate. Biết trong hợp chất này, mỗi nguyên tử Cu liên kết với một nhóm (SO₄).

Phương pháp giải:

- 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.

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

- Hóa trị được biểu diễn bằng số La Mã.

- 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 hóa trị của nguyên tố kia.

Ví dụ: \({\rm{P}}_{\rm{2}}^{\rm{V}}{\rm{O}}_{\rm{5}}^{{\rm{II}}}\), ta có: 2 . V = 5 . II.

- Quy ước:

+ Nguyên tố H có hóa trị I.

-> Nguyên tử của nguyên tố khác liên kết với bao nhiêu H thì hóa trị bằng bấy nhiêu,

+ Nguyên tố O có hóa trị II.

Lời giải chi tiết:

→ Công thức hóa học: BaO.

Gọi hóa trị của Ba cần tìm là A.

Ta có công thức dạng chung: \({\rm{Ba}}_{\rm{1}}^{{\rm{II}}}{\rm{O}}_{\rm{1}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị:

\(\begin{array}{l}{\rm{A }}{\rm{. 1  =  II }}{\rm{. 1}}\\ \Rightarrow {\rm{A  =  }}\frac{{{\rm{II }}{\rm{. 1}}}}{{\rm{1}}}{\rm{  =  II}}\end{array}\)

Vậy hóa trị của Ba trong hợp chất trên có hóa trị II.

Hai nguyên tử Cr liên kết với ba nguyên tử O.

→ Công thức hóa học: Cr₂O₃.

Gọi hóa trị của Cr cần tìm là A.

Ta có công thức dạng chung: \({\rm{Cr}}_{\rm{2}}^{\rm{A}}{\rm{O}}_{\rm{3}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị:

\(\begin{array}{l}{\rm{A }}{\rm{. 2  =  II }}{\rm{. 3}}\\ \Rightarrow {\rm{A  =  }}\frac{{{\rm{II }}{\rm{. 3}}}}{2}{\rm{  =  III}}\end{array}\)

Vậy hóa trị của Cr trong hợp chất trên có hóa trị III.

b) Một nguyên tử Al liên kết với ba nhóm (OH).

→ Công thức hóa học: Al(OH)₃

Hóa trị nhóm (OH) là I.

Gọi hóa trị của Al cần tìm là A.

Ta có công thức dạng chung: \({\rm{Al}}_{\rm{1}}^{\rm{A}}{\rm{(OH)}}_3^{\rm{I}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị:

\(\begin{array}{l}{\rm{A }}{\rm{. 1  =  I }}{\rm{. 3}}\\ \Rightarrow {\rm{A  =  }}\frac{{{\rm{I }}{\rm{. 3}}}}{{\rm{1}}}{\rm{  =  III}}\end{array}\)

Vậy hóa trị của Al trong hợp chất trên có hóa trị III.

c) Mỗi nguyên tử Cu liên kết với một nhóm (SO₄).

→ Công thức hóa học: CuSO₄

Hóa trị nhóm (SO₄) là II.

Gọi hóa trị của Cu cần tìm là A

Ta có công thức dạng chung:

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . A = y . II

                                      \(\begin{array}{l}{\rm{A }}{\rm{. 1  =  II }}{\rm{. 1}}\\ \Rightarrow {\rm{A  =  }}\frac{{{\rm{II }}{\rm{. 1}}}}{{\rm{1}}}{\rm{  =  II}}\end{array}\)

Vậy hóa trị của Cu trong hợp chất trên có hóa trị II.

a) Ca²⁺ và Br^-

b) O^2- và K⁺

c) Na⁺ và S^2-

d) Fe³⁺ và Cl^-

Phương pháp giải:

- 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.

- Liên kết ion được hình thành giữa các nguyên tử kim loại và nguyên tử phi kim, nguyên tử kim loại nhường electron, trở thành ion dương, nguyên tử phi kim nhận electron từ kim loại, trở thành ion âm. Các ion trái dấu hút nhau tạo thành liên kết trong hợp chất ion.

Lời giải chi tiết:

a) Ca²⁺ và Br^-

Nguyên tử Ca cho 2 electron, nguyên tử Br nhận 1 electron.

→ 1 nguyên tử Ca liên kết với 2 nguyên tử Br.

→ Công thức hóa học: CaBr₂.

b) O^2- và K⁺

Nguyên tử K cho 1 electron, nguyên tử O nhận 2 electron.

→ 2 nguyên tử K liên kết với 1 nguyên tử O.

→ Công thức hóa học: K₂O.

c) Na⁺ và S^2-

Nguyên tử Na cho 1 electron, nguyên tử S nhận 2 electron.

→ 2 nguyên tử Na liên kết với 1 nguyên tử S.

→ Công thức hóa học: Na₂S.

d) Fe³⁺ và Cl^-

Nguyên tử Fe cho 3 electron, nguyên tử Cl nhận 1 electron.

→ 1 nguyên tử Fe liên kết với 3 nguyên tử Br.

→ Công thức hóa học: FeCl₃.

Xác định công thức hoá học của:

a) Potassium oxide. Biết K có hoá trị I và khối lượng phân tử của Potassium oxide là 94 amu.

b) Copper oxide. Biết Cu có hoá trị II và khối lượng phân tử của copper oxide là 80 amu.

c) Iron Oxide. Biết Fe có hoá trị III và khối lượng phân tử của iron oxide là 160 amu.

d) Aluminium sulfide. Biết Al có hoá trị III, S có hoá trị II và khối lượng phân tử của aluminium sulfide là 150 amu.

Phương pháp giải:

- 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 hóa trị của nguyên tố kia.

Ví dụ: \({\rm{P}}_{\rm{2}}^{\rm{V}}{\rm{O}}_{\rm{5}}^{{\rm{II}}}\), ta có: 2 . V = 5 . II.

- Khối lượng phân tử (KLPT) của một chất bằng tổng khối lượng của các nguyên tử trong phân tử khối của chất đó.

Lời giải chi tiết:

a) Potassium oxide

Ta có công thức dạng chung của potassium oxide là \({\rm{K}}_{\rm{x}}^{\rm{I}}{\rm{O}}_{\rm{y}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . I = y . II

                                      \( \Rightarrow \frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{II}}}}{{\rm{I}}}{\rm{  =  }}\frac{{\rm{2}}}{{\rm{1}}}\)

→ Chọn x = 2; y = 1.

→ Công thức hóa học cần tìm là K₂O.

→ KLPT (K₂O) = 2.39 + 16 = 94 (amu) → Thỏa mãn với yêu cầu của bài.

b) Copper oxide

Ta có công thức hóa học dạng chung của copper oxide là \({\rm{Cu}}_{\rm{x}}^{{\rm{II}}}{\rm{O}}_{\rm{y}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . II = y . II

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

→ Chọn x = 1; y = 1.

→ Công thức hóa học cần tìm là CuO.

→  KLPT (CuO) = 64 + 16 = 80 (amu) → Thỏa mãn với yêu cầu của bài.

c) Iron Oxide

Ta có công thức hóa học dạng chung của iron (III) oxide là \({\rm{Fe}}_{\rm{x}}^{{\rm{III}}}{\rm{O}}_{\rm{y}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . III = y . II

                                      \( \Rightarrow \frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{III}}}}{{{\rm{II}}}}{\rm{  =  }}\frac{3}{{\rm{2}}}{\rm{ }}\)

→ Chọn x = 3; y = 2.

→ Công thức hóa học cần tìm là Fe₂O₃

→ KLPT (Fe₂O₃) = 2.56 + 3.16 = 160 (amu) → Thỏa mãn với yêu cầu của bài.

d) Aluminium sulfide

Ta có công thức hóa học dạng chung của aluminium sulfide là \({\rm{Al}}_{\rm{x}}^{{\rm{III}}}{\rm{S}}_{\rm{y}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . III = y . II

                                      \( \Rightarrow \frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{III}}}}{{{\rm{II}}}}{\rm{  =  }}\frac{3}{{\rm{2}}}{\rm{ }}\)

→ Chọn x = 3; y = 2.

→ Công thức hóa học cần tìm là Al₂S₃.

→ KLPT (Al₂S₃) = 2.27 + 3.32 = 150 (amu) → Thỏa mãn với yêu cầu của bài.

Vitamin C có công thức hoá học là C₆H₈O₆

a) Vitamin C là đơn chất hay hợp chất?

b) Tính khối lượng phân tử của vitamin C.

c) Tính thành phần phần trăm khối lượng của mỗi nguyên tố trong vitamin C.

Phương pháp giải:

+ Phân tử đơn chất được tạo nên bởi các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học.

+ Phân tử hợp chất được tạo nên bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau.

+ Khối lượng phân tử (KLPT) của một chất bằng tổng khối lượng của các nguyên tử trong phân tử khối của chất đó.

+ Với hợp chất A_xB_y, ta có:

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

Lời giải chi tiết:

a) Vitamin C là hợp chất vì trong phân tử vitamin C được tạo bởi 3 nguyên tố là C, H và O.

b) KLPT (C₆H₈O₆) = 6.12 + 8.1 + 6.16 = 176 (amu)

c) Tính thành phần phần trăm khối lượng của mỗi nguyên tố trong vitamin C.

\(\begin{array}{l}{\rm{\% C  =  }}\frac{{{\rm{12 }}{\rm{. 6}}}}{{176}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%  }} \approx {\rm{ 40,91\% }}\\{\rm{\% H  =  }}\frac{{{\rm{1}}{\rm{. 8}}}}{{176}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%  }} \approx {\rm{ 4,55\% }}\\ \Rightarrow {\rm{ \% O  =  100\%   -  40,91\%   -  4,55\%   =  54,54\% }}\end{array}\)

Lactic acid có chứa nhiều trong rau quả muối chua và trong sữa chua. Khối lượng phân tử của latic acid là 90 amu. Trong đó, thành phân phần trăm khối lượng C là 40%, H là 6,67% và O là 53,33%. Hãy xác định công thức phân tử của latic acid.

Phương pháp giải:

+ 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.+ Phân tử đơn chất được tạo nên bởi các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học.

+ Phân tử hợp chất được tạo nên bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau.

+ Khối lượng phân tử (KLPT) của một chất bằng tổng khối lượng của các nguyên tử trong phân tử khối của chất đó.

+ Với hợp chất A_xB_y, ta có:

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

Lời giải chi tiết:

Gọi công thức của acid lactic là C_xH_yO_z.

Ta có: KLPT (C_xH_yO_z) = 90 (amu)

\(\begin{array}{l}{\rm{\% C  =  }}\frac{{{\rm{12 }}{\rm{. x}}}}{{90}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%  }} = 40{\rm{\% }}\\ \Rightarrow {\rm{x  =  }}\frac{{{\rm{90 }}{\rm{. 40\% }}}}{{{\rm{12 }}{\rm{. 100\% }}}}{\rm{ =  3}}\\{\rm{\% H  =  }}\frac{{{\rm{1}}{\rm{. y}}}}{{90}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%  }} = 6,67\% \\ \Rightarrow y{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{90 }}{\rm{. 6,67\% }}}}{{{\rm{1 }}{\rm{. 100\% }}}} \approx 6\\{\rm{\% O  =  }}\frac{{{\rm{16}}{\rm{. z}}}}{{90}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%  }} = 53,33\% \\ \Rightarrow z{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{90 }}{\rm{. 53,33\% }}}}{{{\rm{16 }}{\rm{. 100\% }}}} \approx 3\end{array}\)

-> Công thức của acid lactic là C₃H₆O₃.

Hợp chất được tạo thành từ nguyên tố A và oxygen có khối lượng phân tử là 160 amu. Trong đó, khối lượng của A chiếm 70%. Biết trong hợp chất trên, A có hoá trị III. Hãy xác định nguyên tố A và công thức hoá học của hợp chất.

Phương pháp giải:

+ 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.+ Phân tử đơn chất được tạo nên bởi các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học.

+ Phân tử hợp chất được tạo nên bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau.

+ 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 hóa trị của nguyên tố kia.

+ Khối lượng phân tử (KLPT) của một chất bằng tổng khối lượng của các nguyên tử trong phân tử khối của chất đó.

+ Với hợp chất A_xB_y, ta có:

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

Lời giải chi tiết:

Ta có công thức hóa học dạng chung của A và oxygen là \({\rm{A}}_{\rm{x}}^{{\rm{III}}}{\rm{O}}_{\rm{y}}^{{\rm{II}}}\)

Áp dụng quy tắc hóa trị: x . III = y . II

                                      \( \Rightarrow \frac{{\rm{x}}}{{\rm{y}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{III}}}}{{{\rm{II}}}}{\rm{  =  }}\frac{3}{{\rm{2}}}{\rm{ }}\)

→ Chọn x = 3; y = 2.

→ Công thức hóa học của A và oxygen là A₂O₃

KLPT (A₂O₃) = 90 (amu)

Ta có:

 \(\begin{array}{l}{\rm{\% A  =  }}\frac{{{\rm{KLNT(A) }}{\rm{. 2}}}}{{{\rm{160}}}}{\rm{ }}{\rm{. 100\%   =  70\% }}\\ \Rightarrow {\rm{ KLNT(A) = }}\frac{{{\rm{160 }}{\rm{. 70\% }}}}{{{\rm{2 }}{\rm{. 100\% }}}}{\rm{  =  56 (amu)}}\end{array}\)

→ A là ion (Fe).

→ Công thức hóa học cần tìm là Fe₂O₃