Giáo án Bài 14. Ôn tập chương 3

HS nhận diện được bốn câu hỏi cần trả lời khi phân tích bất kì liên kết hay phân tử nào; từ đó xác định nhiệm vụ ôn tập của hai tiết học.

HS đọc bốn câu hỏi GV chiếu trên màn hình, sau đó trả lời nhanh bằng ý kiến cá nhân, không ghi điểm:

• Câu 1: Tổng electron hoá trị của các nguyên tử trong phân tử hoặc công thức là bao nhiêu?
• Câu 2: Các electron được nhường, nhận hay dùng chung?
• Câu 3: Liên kết và phân tử có phân cực không?
• Câu 4: Khi chuyển thể, tương tác nào chủ yếu bị thay đổi?
  GV đặt câu hỏi: “Khi gặp một chất mới, em nên bắt đầu từ câu hỏi nào? Vì sao không nên kết luận chỉ dựa vào một dấu hiệu như có nguyên tố oxygen hay chất tan trong nước?”
  Câu trả lời dự kiến: “Bắt đầu từ số electron hoá trị để vẽ sơ đồ Lewis.” “Không nên, vì còn phải xét cấu tạo và hình học của phân tử.”

Bốn câu hỏi được ghi vào vở, kèm một nhận xét của HS: cần đi từ electron hoá trị, sơ đồ Lewis, sau đó mới xét phân cực và lực liên phân tử; không suy luận từ một dấu hiệu đơn lẻ.

HS hệ thống hoá quy tắc octet; phân biệt cách hình thành liên kết ion và liên kết cộng hoá trị; xác định số cặp electron liên kết, số cặp không liên kết và số liên kết σ, π trong các phân tử đơn giản.

GV tổ chức kĩ thuật khăn trải bàn: mỗi nhóm 4 HS, khăn trải bàn chia 4 phần ứng với 4 nội dung; mỗi HS ghi kết quả cá nhân vào phần của mình, sau đó thống nhất ý kiến nhóm vào ô trung tâm. Nhóm làm theo Phiếu học tập số 1 gồm:
a) Phát biểu quy tắc octet và nêu ngoại lệ của nguyên tử helium.
b) Xác định electron nhường, nhận khi hình thành $\mathrm{Al^{3+}}$ và $\mathrm{O^{2-}}$; viết công thức $\mathrm{Al_2O_3}$ dựa trên bảo toàn điện tích.
c) Vẽ sơ đồ Lewis và điền bảng cho $\mathrm{N_2}$, $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{CO_2}$ (tổng electron hoá trị, số cặp electron liên kết, số cặp không liên kết, số liên kết σ và π).

Kết quả nhóm trên khăn trải bàn:

• Quy tắc octet: nguyên tử đạt 8 electron ở lớp ngoài cùng; riêng He đạt 2 electron, cấu hình bền vững.
• Liên kết ion: Al nhường 3 electron thành $\mathrm{Al^{3+}}$; O nhận 2 electron thành $\mathrm{O^{2-}}$. Để trung hoà điện: $2\mathrm{Al^{3+}}$ có tổng $+6$, $3\mathrm{O^{2-}}$ có tổng $-6$; công thức $\mathrm{Al_2O_3}$.
• Liên kết cộng hoá trị, bảng kết quả:
  • $\mathrm{N_2}$: tổng electron hoá trị 10; 3 cặp electron liên kết; mỗi nguyên tử N có 1 cặp không liên kết; 1 liên kết σ và 2 liên kết π.
  • $\mathrm{NH_3}$: tổng electron hoá trị 8; 3 cặp electron liên kết; N có 1 cặp không liên kết; 3 liên kết σ, không có liên kết π.
  • $\mathrm{CO_2}$: tổng electron hoá trị 16; 4 cặp electron liên kết (2 liên kết đôi $\mathrm{C=O}$); mỗi O có 2 cặp không liên kết; 2 liên kết σ và 2 liên kết π.

HS vận dụng hiệu độ âm điện để phân loại liên kết; giải thích phân tử phân cực phụ thuộc hình học; nêu được liên kết hydrogen, tương tác van der Waals và phân biệt biến đổi chuyển thể với biến đổi liên kết hoá học.

HS làm việc theo cặp đôi, hoàn thành Phiếu học tập số 2 gồm:
a) Dựa vào hiệu độ âm điện, nêu cách phân loại liên kết: liên kết cộng hoá trị không cực, liên kết cộng hoá trị có cực, liên kết ion; cho ví dụ.
b) Giải thích vì sao $\mathrm{CO_2}$ có liên kết $\mathrm{C=O}$ phân cực nhưng phân tử không phân cực; so sánh với $\mathrm{H_2O}$ gấp khúc và $\mathrm{NH_3}$ hình chóp.
c) Nêu liên kết hydrogen và tương tác van der Waals. Khi $\mathrm{H_2O}$ lỏng bay hơi, tương tác nào bị phá vỡ? Liên kết O–H có bị phá không?
d) $\mathrm{NaCl}$ tinh thể có gồm các phân tử $\mathrm{NaCl}$ riêng biệt không? Vì sao?

Kết quả thống nhất của cặp đôi:

• Liên kết cộng hoá trị không cực khi hiệu độ âm điện bằng không hoặc rất nhỏ (ví dụ H–H); liên kết cộng hoá trị có cực khi hiệu độ âm điện đáng kể (ví dụ H–Cl); liên kết ion khi hiệu độ âm điện rất lớn, thường giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình (ví dụ Na–Cl).
• Phân tử phân cực phụ thuộc hình học: $\mathrm{CO_2}$ thẳng và đối xứng nên moment của hai liên kết $\mathrm{C=O}$ triệt tiêu, phân tử không phân cực; $\mathrm{H_2O}$ gấp khúc và $\mathrm{NH_3}$ hình chóp không triệt tiêu nên phân cực.
• Liên kết hydrogen là lực hút giữa nguyên tử H đã liên kết với N, O, F và nguyên tử N, O, F của phân tử khác; van der Waals là tương tác yếu giữa các phân tử. Khi $\mathrm{H_2O}$ lỏng bay hơi, các tương tác giữa phân tử bị phá; liên kết O–H không bị phá, phân tử $\mathrm{H_2O}$ vẫn giữ công thức.
• $\mathrm{NaCl}$ tinh thể là mạng ion, các ion $\mathrm{Na^+}$ và $\mathrm{Cl^-}$ xen kẽ đều đặn; không tồn tại phân tử $\mathrm{NaCl}$ riêng biệt.

HS vận dụng bảo toàn điện tích, sơ đồ Lewis và khái niệm liên kết π để trả lời nhanh các câu hỏi định lượng cơ bản về liên kết.

Trò chơi “Đội nhanh trí”: GV chiếu lần lượt 5 câu hỏi (mỗi câu 1 phút). Các nhóm viết đáp án ngắn gọn lên bảng nhóm và giơ đồng loạt.

1. $\mathrm{Al^{3+}}$ và $\mathrm{O^{2-}}$ tạo $\mathrm{Al_2O_3}$. Tổng điện tích dương của $2\mathrm{Al^{3+}}$ theo đơn vị $e$ là bao nhiêu?
2. Một phân tử $\mathrm{NH_3}$ có bao nhiêu cặp electron liên kết?
3. Nguyên tử N trung tâm trong $\mathrm{NH_3}$ còn bao nhiêu cặp electron không liên kết?
4. Một phân tử $\mathrm{N_2}$ có bao nhiêu electron trong các cặp liên kết?
5. Hai liên kết đôi trong $\mathrm{CO_2}$ có tổng bao nhiêu liên kết π?

Đáp án đúng:

1. $6$ (2 × 3 = +6; cần 3 ion $\mathrm{O^{2-}}$ để cân bằng −6).
2. $3$ (ba liên kết N–H cho 3 cặp electron dùng chung).
3. $1$ (N có 5 electron hoá trị, 3 electron dùng tạo liên kết, 2 electron còn lại thành 1 cặp không liên kết).
4. $6$ (3 cặp × 2 electron = 6 electron).
5. $2$ (mỗi liên kết đôi có 1 liên kết π, tổng 2).

HS phân tích được phản ví dụ, nhận biết cấu trúc ion và phân tử, phân biệt biến đổi chuyển thể với biến đổi liên kết và kiểm tra lại kiến thức toàn chương.

HS làm việc theo nhóm 4 người, dùng học liệu NeoEdu (bài tập tương tác) để đối chiếu đáp án sau khi tự làm. Đề gồm:
6. Phân tử nào là phản ví dụ cho nhận định “liên kết phân cực thì phân tử phân cực”? A. $\mathrm{H_2O}$ gấp khúc; B. $\mathrm{NH_3}$ hình chóp; C. $\mathrm{CO_2}$ thẳng đối xứng; D. $\mathrm{HCl}$.
7. Chất nào không gồm các phân tử $\mathrm{NaCl}$ riêng biệt? A. Hơi $\mathrm{H_2O}$; B. Khí $\mathrm{CO_2}$; C. Tinh thể $\mathrm{NaCl}$; D. Khí $\mathrm{N_2}$.
8. Thay đổi nào cần phá liên kết cộng hoá trị trong phân tử? A. Các phân tử $\mathrm{N_2}$ tách xa hơn; B. $\mathrm{H_2O}$ lỏng bay hơi; C. Phân huỷ $\mathrm{H_2O}$ thành các chất khác; D. $\mathrm{I_2}$ thăng hoa mà vẫn giữ $\mathrm{I_2}$.
9. Mô hình giả định gồm 4 liên kết, mỗi liên kết cần 100 kJ/mol để phá, không tạo liên kết mới. Tổng năng lượng cho 1 mol hệ mô hình là bao nhiêu kJ?
10. Đúng hay sai: a) Công thức ion phải trung hoà điện. b) He buộc phải đạt 8 electron để bền. c) Năng lượng phá liên kết là năng lượng cần cung cấp để phá liên kết khí. d) Ether có O nên chắc chắn tự cho liên kết O–H trong chất tinh khiết.

Đáp án:
6. C (moment của hai liên kết C=O đối hướng triệt tiêu).
7. C (NaCl là mạng ion mở rộng, không có phân tử NaCl riêng biệt).
8. C (đổi chất đòi hỏi thay đổi liên kết; nhiều chuyển thể giữ nguyên công thức phân tử).
9. 400 (4 × 100 = 400 kJ; đây là bài toán giả định, không phải dữ liệu của chất thật).
10. a) Đ; b) S (He bền với 2 electron, không phải 8); c) Đ; d) S (ether không có liên kết O–H để cho liên kết kiểu đó).

HS vận dụng bốn câu hỏi ôn tập để phân tích loại liên kết, mức độ phân cực và lực liên phân tử của một chất gặp hằng ngày; phân biệt được mô hình sơ đồ Lewis, mạng ion và dữ liệu giả định khi trình bày.

Nhiệm vụ nhóm (có thể hoàn thành ở nhà và nộp lại ở tiết sau): chọn một trong ba chất $\mathrm{NaCl}$ (muối ăn), $\mathrm{CO_2}$ (khí trong nước ngọt có ga), $\mathrm{H_2O}$ (nước uống). Trả lời bốn câu hỏi ôn tập cho chất đã chọn:

• Tổng electron hoá trị hoặc cách xác định electron trong ion.
• Electron được nhường, nhận hay dùng chung.
• Liên kết và phân tử có phân cực không; giải thích dựa trên hình học.
• Khi chất chuyển thể (ví dụ nước sôi, nước ngọt có ga mở nắp), tương tác nào chủ yếu bị thay đổi?
  Nhóm trình bày bằng sơ đồ hoặc poster, ghi rõ mô hình được dùng (sơ đồ Lewis, mạng ion hay dữ liệu giả định).

Sản phẩm mẫu của nhóm:

• Với $\mathrm{H_2O}$: tổng electron hoá trị 8; mỗi O–H có cực; phân tử gấp khúc nên phân cực; khi bay hơi phá liên kết hydrogen và van der Waals, liên kết O–H còn nguyên. Mô hình: sơ đồ Lewis và hình học gấp khúc.
• Với $\mathrm{CO_2}$ trong nước ngọt: tổng electron hoá trị 16; 2 liên kết đôi C=O có cực nhưng phân tử thẳng đối xứng nên không phân cực; khi khí thoát ra khỏi dung dịch, tương tác giữa các phân tử CO₂ bị thay đổi, công thức CO₂ không đổi.
• Với $\mathrm{NaCl}$: liên kết ion, công thức NaCl trung hoà điện; tinh thể là mạng ion, không có phân tử riêng; khi tan trong nước, các ion tách ra và được bao quanh bởi phân tử nước.
  Bài làm nêu rõ mô hình đã dùng và không coi sơ đồ là ảnh thực nghiệm.