Hóa lý 1 THUYẾT VSEPR TRONG ĐỀ THI HSG, OLYMPIC

MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................................................1
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT VSEPR....................................................................................................2
2. BÀI TẬP............................................................................................................................................5
2.1. 20 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM LIÊN QUAN ĐẾN VSEPR....................................................5
2.2. 10 CÂU BÀI TẬP TỰ LUẬN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI TRONG ĐỀ THI HSG, OLYMPIC
...............................................................................................................................................................10
2.2.1. Bài tập tự luận trong các đề thi học sinh giỏi....................................................................10
2.2.2 Bài tập tự luận trong các đề thi Olympic............................................................................16
3. KẾT LUẬN.....................................................................................................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................22


1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT VSEPR
Năm 1939, Pauling đưa ra thuyết VB đã giải thích được các tính chất của liên kết
(độ dài liên kết, năng lượng liên kết, định hướng khơng gian). Thuyết này giải thích định
hướng khơng gian của phân tử trên lý thuyết lai hóa.
Ví dụ:

Hình 1. Liên kết trong phân tử NH3; góc liên kết < 109,5°
Xét phân tử H2O và NH3: nguyên tử Oxi và Nitơ ở trạng thái lai hóa sp 3. Như
vậy góc liên kết phải là 109,5°. Tuy nhiên, thực nghiệm cấu trúc phân tử H 2O, góc liên
kết HOH, HNH là nhỏ hơn 109°. Theo thuyết VB, sở dĩ có sự sai lệch góc liên kết trên là
do tính khơng tương đương các obitan lai hóa.
Do đó để giải thích sự biến đổi cấu trúc phân tử các chất. Năm 1940, Sidewich và
Powell đưa ra thuyết về sự đẩy của các cặp electron hay cịn gọi là mơ hình VSEPR
(Valence Shell Electron Pair Repulsion) và được Lenard – Jones, Gillespie và Nyhlom
phát triển, bổ sung.
Ý chính của thuyết này là: sự sắp xếp các liên kết quanh một nguyên tử trung
tâm phụ thuộc vào cách phân bổ các cặp electron là cực tiểu hay “khoảng cách” giữa các
cặp electron là cực đại. Trước hết cách phân bố này phụ thuộc vào tổng số các cặp

electron đó (những electron hóa trị của nguyên tử này bao gồm các electron liên kết và
không liên kết) và những electron tham gia liên kết của các phối tử.
1


Trước đây, chúng ta vẫn coi các cặp electron là tương đương. Tuy nhiên, một sự
xem xét chi tiết đòi hỏi phải có sự phân biệt khác nhauu giữa các cặp electron liên kết và
khơng liên kết.

Hình 2. Cấu trúc của một số phân tử và ion theo thuyết Gillespie
Một cặp electron không liên kết chỉ bị hạt nhân nguyên tử hút. Nó chiếm vùng
khơng gian lớn hơn cặp electron liên kết. Chính vì vậy tương tác đẩy giữa hai cặp
electron không liên kết là lớn hơn cả. Rồi đến tương tác đẩy giữa cặp electron không liên
kết và cặp electron liên kết. Nhỏ nhất là tương tác đẩy giữa hai cặp electron liên kết. Từ
đây suy ra rằng sự có mặt của electron tự do đã gây ra sự giảm góc giữa các trục của các
obitan, nghĩa là giảm góc liên kết.
Theo mơ hình VSEPR, xét phân tử AXmEn. Trong đó:
-

A: Nguyên tử trung tâm có các cặp electron hóa trị tạo liên kết σ;
X: Cặp electron liên kết với nguyên tử trung tâm A;
n: số cặp electron tạo thành liên kết σ;
E: Cặp electron tự do;
m: Số lượng cặp electron tự do;
n + m = q là tổng số cặp electron hóa trị bao quanh A.
 n + m = 2 → Phân tử thẳng → A lai hoá sp
 n + m = 3 → Phân tử phẳng tam giác → A lai hoá sp2
 n + m = 4 → Phân tử tứ diện → A lai hoá sp3
 n + m = 5 → Phân tử tháp đơi đáy tam giác → A lai hố sp3d
 n + m = 6 → Phân tử tháp đơi đáy vng (bát diện) → A lai hố sp3d2

Ví dụ: Trong BeH2 có m + n = 2 → Be có lai hố sp.
BH3 có m + n = 3 → B có lai hố sp2.
CH4 có m + n = 4 → C có lai hố sp3.
NH3 có m + n = 4 → N có lai hố sp3.
PCl5 có m + n = 5 → P có lai hố sp3d.
Bảng 1. Dạng hình học một số phân tử AXmEn
2


n+m

2

Đa diện phối

Cơng thức

Dạng phân

Phân tử liên

Phân tử liên

trí

cấu trúc

tử AXm

kết đơn

kết bội

Đoạn thẳng

AX2E0

Thẳng

BeH2,

CO2, HCN

HgCl2,
BeCl2

3

AX3E0

Tam giác

Tam giác

BH3, BF3,

SO3, NO3-,

đều

AlCl3

HClO2

Gấp khúc

SnCl2

đều
AX2E1

AX4E0

4

Tứ diện

Tháp đáy

AX3E1

Tứ diện

tam giác

AX2E2

Gấp khúc

BH4

3

A. Tứ diện, gấp khúc, tam giác, thẳng.
B. Tứ diện, tam giác, gấp khúc, thẳng.
C. Tứ diện, thẳng, gấp khúc, tam giác.
D. Tứ diện, thẳng, tam giác, gấp khúc.

Đáp án: A
3

+

OF2, SCl2
2

NH , H2S

Bài 1: Hình dạng của phân tử CH , H O, BF và BeH tương ứng là :
3

-

NH3, OH3

2.1. 20 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM LIÊN QUAN ĐẾN VSEPR
2

NOCl

CH4, NH4+,

2. BÀI TẬP

4

SO2, NO2,

SO42-, POCl3

SOBr2, ClO3-

ClO2-


Câu 2: Chọn phương án đúng:
Cho: 1H, 5B, 6C, 9F, 16S, 54Xe. Trong các tiểu phân sau, tiểu phân có cấu trúc tứ diện
đều là:
1)

2) SF4

3) XeF4

4) CH4

A. CH4 , SF4
B. CH4 , XeF4
C.

, CH4

D. CH4 ,

, XeF4

Đáp án: C
Câu 3: So sánh góc liên kết trong các hợp chất cộng hóa trị sau:
1) NH3
A.
B.
C.
D.

;

2) NF3 ;

3) NI3 ;

4) CO2

4<1<3<2
3<1<2<4
2<3<1<4
Khơng so sánh được

Đáp án: A
Câu 4: Chọn nguyên tử trung tâm Z thích hợp trong số các nguyên tử sau 6C, 7N, 16S để

các phân tử hoặc ion sau đây tồn tại thực và có dạng tương ứng:
1) [OZO] thẳng hàng.
A.
B.
C.
D.

2) [ZO3]- tam giác phẳng.

3) [ZO3]2- tháp tam giác.

1) S ; 2) N ; 3) C
1) C ; 2) N ; 3) S
1) N ; 2) S ; 3) C
1) N ; 2) C ; 3) S

Đáp án: D
Câu 5: Chọn phương án đúng: Cho: 1H, 4Be, 6C, 7N, 8O, 16S, 17Cl
Trong các tiểu phân sau, tiểu phân nào có cấu trúc dạng đường thẳng: CO2, BeCl2,
H2S, NH2-, COS (với C là nguyên tử trung tâm), NO2
4


A.
B.
C.
D.

CO2, H2S, NO2.
BeCl2, H2S, NH2-.

NH2-, COS, NO2.
CO2, BeCl2, COS.

Đáp án: B
Câu 6: Cho 5B, 9F. Chọn phương án đúng: Phân tử BF3 có đặc điểm cấu tạo:
A.
B.
C.
D.

Dạng tam giác đều, bậc liên kết 1; khơng có liên kết p.
Dạng tam giác đều, bậc liên kết 1,33; có liên kết p không định chỗ.
Dạng tháp tam giác, bậc liên kết 1; có liên kết p định chỗ.
Dạng tháp tam giác, bậc liên kết 1,33; có liên kết p khơng định chỗ.

Đáp án: C
Câu 7: Chọn so sánh đúng về góc liên kết:
A.
B.
C.
D.

CH4 > NH3 > H2O > NF3.
C2H6 > C2H4 > C2H2 (góc CĈH)
NF3 > NCl3 > NBr3 > NI3.
CO2 > SO2 > NO2.

Đáp án: C
Câu 8: Chọn phương án đúng:
Trong ion

A.
B.
C.
D.

, kiểu lai hóa của nguyên tử Cl và dạng hình học của ion

sp2 và góc
sp3 và góc
sp và thẳng hàng
sp3d và thẳng

Đáp án : A
Câu 9: Chọn phương án đúng:
Sắp xếp các hợp chất cộng hóa trị sau theo chiều tăng dần góc liên kết:
1)

2)

3)

A. 3, 1, 2
B. 2,3, 1
5

là:


C. 1, 2, 3
D. 3, 2,1

Đáp án: C
Câu 10: Chọn câu đúng:
Cấu hình khơng gian và cực tính của các phân tử (với 6C là nguyên tử trung tâm)
1) CHCℓ3 tứ diện, có cực

2) CF2O tháp tam giác, có cực

3) COCℓ2 tam giác phẳng, có cực

4) COS góc, có cực

A.
B.
C.
D.

1,3
1,2,4
2,3,4
3,4

Đáp án: A
Câu 11: Chọn nhóm các phân tử và ion đều có cấu hình khơng gian là tứ diện đều:
A.
B.
C.
D.

CH4, SiF4, CH3Cl, CH2Cl2.
SF4, NH3, H2O, COCl2.

BF3, CO2, SO2, CH2O.
CH4, SiH4,CCl4, NH4+, SO42-.

Đáp án: C
Câu 12: Chọn nhóm các phân tử và ion có trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm
giống nhau:
1) CH4 , SiH4, CCl4, NH4+ , SO42-.

3) CH4, SiF4, CH3Cl, CH2Cl2.

2) SO2, NO2, CO2, SiO2, ClO2.

4) CH4, NH3, PCl3, H2O, NF3.

A.
B.
C.
D.

1,2,3.
1,3,4.
1,2,3,4.
2,3.

Đáp án: D
6


Câu 13: Xác định trạng thái lai hóa của các nguyên tử cacbon trong các phân tử sau (từ
trái sang phải): C2H6, C2H4, C2H2, C6H6, CCl4.

A.
B.
C.
D.

sp3, sp2, sp, sp2, sp3.
sp, sp2, sp3, sp2, sp3.
sp, sp2, sp3, sp, sp3.
sp3, sp2, sp, sp, sp3.

Đáp án: A
Câu 14: Xác định thái lai hóa của các nguyên tử cacbon trong phân tử sau (từ trái sang
phải): CH3─CH═CH─C≡CH.
A.
B.
C.
D.

sp3, sp, sp, sp2, sp3.
sp, sp2, sp3, sp, sp2.
sp2, sp3, sp2, sp2, sp3.
sp3, sp2, sp2, sp, sp.

Đáp án: A
Câu 15: Chọn các phân tử hoặc ion có chứa đôi electron không liên kết ở nguyên tử trung
tâm:
CO2, SO2, NH3, CCl4, CS2, SO3, CH4, H2O, CO32-, SO42-, SO32-, NH2-.
A.
B.
C.

D.

CO2, CCl4, CH4, SO3, SO42-.
SO2, NH3, H2O, SO32-, NH2-.
CS2, SO3, CH4, H2O, CO32-.
SO2, NH3, SO3, CS2 , SO32-.

Đáp án: A
Bài 16 :Xác định phân tử có góc liên kết lớn nhất trong các phân tử sau:
A.
B.

C.
D.

Đáp án: C
Bài 17 : Theo thuyết VSEPR thì trạng thái lai hóa của ngun tử Ni trong
phức là:
7


A.

B.

C.

D.

Đáp án:B

Bài 18 : Với phân tử C. Các trị số góc liên kết CCC theo chiều từ trái sang
phải của phân tử trên là:
A. 120, 109
B. 109, 120

C. 120, 180
D. 109, 109

Bài 19 : Chọn phát biểu không đúng về thuyết VSEPR:
A.
B.
C.
D.

Thuyết được sử dụng để dự đoán độ âm điện của các nguyên tố.
Cho rằng các cặp electron ở lớp hóa trị sẽ đẩy nhau.
Thuyết được sử dụng để dự đốn cấu trúc hình học phân tử.
Cặp electron tự do cồng kềnh hơn cặp electron liên kết.

Đáp án: A
Bài 20: Trong ion thì trạng thái lại hóa của Pt là:
A.
B. sp
C.
D.
Đáp án: D
2.2. 10 CÂU BÀI TẬP TỰ LUẬN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI TRONG ĐỀ THI HSG,
OLYMPIC
2.2.1. Bài tập tự luận trong các đề thi học sinh giỏi
Bài 1:(Đề thi chọn Học sinh giỏi Quốc gia THPT, 2012 – Bộ Giáo dục và Đào Tạo)

Phân tử NH3 có dạng hình chóp tam giác đều (ngun tử N ở đỉnh hình chóp). Ion có
dạng hình tứ diện đều (ngun tử N nằm ở tâm của tứ diện đều). Dựa vào sự xen phủ của
các orbitan, hãy mô tả sự hình thành các liên kết trong phân tử NH3 và ion .
Hướng dẫn giải:

8


Vận dụng công thức kinh nghiệm Gillespie, ta xác định số các orbital lai hóa của NH 3 và
NH4+:
 NH3: Phân tử NH3có 4 orbital lai hóa sp3 với 1 cặp điện tử tự do.
 NH4+: Ion NH4+ có 4 orbital lai hóa sp3.
Kết hợp với lý thuyết lai hóa trong khuôn khổ phương pháp VB, ta nhận xét:
– Trong phân tử NH3: có 3 liên kết σ với 3 ngun tử hidro bởi 3 orbital lai hóa, cịn 1
cặp điện tử tự do nằm trên orbital lai hóa cịn lại.
– Trong ion NH4+: ngoài 3 liên kết với các ngun tử hidro như NH 3 cịn có liên kết giữa
orbital có 2 điện tử với nguyên tử hidro H được kích thích thành H + – orbital 1s trống, tạo
liên kết σ thứ tư.
Bài 2:(Kì thi học sinh giỏi thành phố, Thành phố Đà Nẵng 2004 – 2005)
Xét hai phân tử PF3 và PF5
1. Cho biết trạng thái lai hóa của ngun tử trung tâm và dạng hình học phân tử
của chúng?
2. Cho biết sự phân cực của hai phân tử trên. Giải thích?
Hướng dẫn giải:
1. Sử dụng cơng thức kinh nghiệm Gillespie để dự đốn dạng lai hóa của:
 PF3: = 4 phân tử PF3 có 4 orbital lai hóa sp3 và có 1 cặp điện tử tự do.
 PF5: = 5 phân tử PF5 có 5 orbital lai hóa sp3
Sử dụng mơ hình VSEPR, ta xác định được phân tử:
 PF3 có phân phối hình học tháp tam giác.
9

 PF5 có phân phối hình học lưỡng tháp tam giác.
2. Theo thuyết liên kết hóa học: Nguyên tử flo âm điện hơn nguyên tử photpho
nên các cặp điện tử liên kết lệch về các nguyên tử flo hơn photpho.
 Phân tử PF3 phân cực mạnh do tổng momen lưỡng cực phân tử lớn có chiều
hướng xuống dưới mặt phẳng 3 nguyên tử flo.
 Phân tử PF5 không phân cực vì tổng momen lưỡng cực 3 liên kết phẳng
bằng 0 – đạt được góc liên kết FOF lý tưởng 1200 và tổng momen lưỡng cực
2 liên kết ngược chiều ở trục phân tử cũng bằng 0.
Bài 3: (Đề thi HSG Hóa Học 12 cấp tỉnh, 2011-2012 – Sở Giáo Dục và Đào tạo Đồng
Nai).
Cho 3 nguyên tố A, B, D được xác định như sau:
-

Nguyên tử A mất 1 electron được gọi là proton.

-

Ion B2- có tổng điện tích âm là -1,6.10-18 (C).

-

Tổng số hạt trong nguyên tử D là 18 (ZD ≤ ND ≤ 1,5ZD)

a) Tìm tên A, B, D.
b) Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tố trung tâm trong các phân tử DA 4, BA2,
DB2 và cho biết hình dạng của các phân tử này.
Hướng dẫn giải:
a)

-

Nguyên tử A mất 1 điện tử thì được gọi là proton A là nguyên tố hidro.

10


Ion B2- có = -1,6.10-18 (C) nguyên tử B có = -1,6.10 -18 – 2.(-1,6.10-19) = -1,28.10-

-

18

-

(C) Tổng số điện tử của nguyên tử B bằng B là nguyên tố oxi.

Trong nguyên tử D:
Ta có: 2Z + N = 18 mà ZD ≤ ND ≤ 1,5ZD, 2Z + 1,5Z = 18 hoặc 2Z + Z = 18 với N =
1,5Z hoặc N = Z.
+ Với N = 1,5Z, ta có Z = 5,14.
+ Với N = Z, ta có Z = 6.
Do Z (N*) ta chọn Z = 6 D là nguyên tố cacbon.

b) Từ a) DA4, BA2 và DB2 lần lượt là CH4, H2O và CO2.
Vận dụng công thức Gillespie để dự đốn dạng lai hóa và hình học phân tử:
-

Phân tử CH4 có orbital lai hóa sp3 xung quanh nguyên tử trung tâm – cacbon.
Phân tử CH4 có phân phối hình học dạng tứ diện đều với góc liên kết 109,50.

-

Phân tử H2O có orbital lai hóa sp3 và 2 cặp điện tử tự do xung quanh nguyên tử
trung tâm – oxi. Phân tử H2O có phân phối hình học dạng góc với góc liên kết
104,50.

-

Phân tử CO2 có orbital lai hóa và 1 cặp điện tử tự do xung quanh nguyên tử trung
tâm – cacbon. Phân tử CO2 có phân phối hình học dạng đường thẳng.

Bài 4: (Đề thi HSG Hóa Học 12 cấp tỉnh, 2006-2007 – Sở Giáo Dục và Đào tạo Đồng
Nai)
Cho các chất: CO2, C2H5OH, CH4, NH3. Hãy sắp xếp các chất theo thứ tự từ trái sang
phải có độ tan tăng dần trong nước, trong CCl 4 và trong dung dịch NaOH. Giải thích
(ngắn gọn) tại sao chúng có độ tan tăng dần.
11


Cho biết các góc liên kết trong các phân tử như sau: HCH = 109,5 0 , OCO = 1800 , CCH
= 109,50, COH = 109,50 , HNH = 1070, HOH = 104,50 , ClCCl= 109,50
Hướng dẫn giải
Vận dụng công thức Gillespie và bảng VSEPR trong phương pháp liên kết hóa học:
-

Phân tử CH4 có orbital lai hóa sp3 và đạt cấu hình hình học bền, các góc liên kết HCH
= 109,50. Phân tử không phân cực với cả 4 liên kết đơn, bền σ.

-

Phân tử CO2 có orbital lai hóa sp và có cấu hình hình học thẳng với góc liên kết OCO
= 1800. Phân tử khơng phân cực và có 2 liên kết yếu π trong phân tử.

-

Phân tử NH3 có orbital lai hóa sp3 và 1 cặp điện tử tự do. Phân tử phân cực và có xu
hướng liên kết giữa cặp điện tử tự do với các tiểu phân khác loại.

-

Phân tử C2H5OH phân cực và có dạng phân cực và có dạng lai hóa gần giống H 2O, có
các cầu liên kết hidro với nhau ở nhóm –OH.

Do H2O, CCl4 và NaOH lần lượt là các dung dịch: phân cực, không phân cực và phân cực
mạnh nên thứ tự độ tan của CO2, C2H5OH, CH4, NH3 sẽ là:
-

Trong H2O: CH4 < CO2 < NH3 < C2H5OH.

Do các liên kết π của CO2 có thể được thế bởi H+ của nước; nhóm hydroxyl của C2H5OH
tạo liên kết hidro với oxi của nước tốt hơn so với việc nhận H + của cặp điện tử tự do
trong NH3.
– Trong CCl4: NH3 < C2H5OH < CO2 < CH4.
Do C2H5OH có gốc CH3– khơng phân cực nên tan tốt hơn NH3.
– Trong NaOH: CH4 < NH3 < CO2 < C2H5OH.
12


Do C2H5OH tạo được các liên kết hidro, ảnh hưởng của cân bằng NH 3 + H2O NH4+ +

OH–.
Bài 5: (Đề thi HSG duyên hải bắc bộ lần 5 năm 2011, hố học 10)
Viết cơng thức Lewis, dự đốn dạng hình học của các phân tử và ion sau (có giải thích)
và trạng thái lai hóa của ngun tử trung tâm? SO2; SO3; SO42- ; SF4; SCN-.
Hướng dẫn giải:
Phân

Công thức Lewis

Cơng thức cấu

Dạng lai hóa của

Dạng hình học của

tử
SO2

trúc
AX2E

NTTT
sp2

phân tử
Gấp khúc

SO3

AX3

sp2

Tam giác đều

SO42-

AX4

sp3

Tứ diện

SF4

AX4E

sp3d

Cái bập bênh

SCN-

AX2

Sp

Đường thẳng

Bài 6:( Câu 2, ý 1 đề thi HSG Vĩnh Phúc 2012-2013)

Hãy cho biết dạng lai hóa của nguyên tố trung tâm và dạng hình học theo mơ hình
VSEPR của các phân tử, ion sau: SF4; HClO2; HOCl; ICl ; IF7; BrF5; HNO3; C2H6.
Hướng dẫn giải:
* SF4: (AX4E) lai hóa sp3d. Hình dạng cái bập bênh
* HClO2: (AX3E2) lai hóa sp3d. Hình dạng chữ T
* HClO : (AX2E3) lai hóa sp3d. Hình dạng đường thẳng
* ICl : (AX4E2) lai hóa sp3d2 . Hình dạng vng phẳng
* IF7: (AX7) lai hóa sp3d3. Hình dạng lưỡng chóp ngũ giác
* BrF5: (AX5E) lai hóa sp3d2 . Hình dạng tháp vng
* HNO3: (AX3) lai hóa sp2 . Hình dạng tam giác phẳng
13


* C2H6: (AX4) lai hóa sp3 . Hình dạng 2 tứ diện chung đỉnh
Bài 7: Viết công thức Liuyt, dự đốn cấu trúc phân tử, góc liên kết của các phân tử sau:
SF2, SF6, S2F4. (Câu 1, đề thi HSG Thái Ngun 2011-2012)
Hướng dẫn:
Phân tử

SF2

SF6

F

S2F4
F

Cơng thức
Liuyt

S

F
F

S’

F

F
S: sp3d (MX4E)

Trạng thái
lai hố của

S

sp3

sp3d2

S’: sp3 (MX2E2)

S
Cái bập bênh nối với chữ
Hình học
phân tử

V

Chữ V

Bát diện
đều

< 109o28’ vì S cịn 2 cặp e khơng

- Góc SS’F< 109o28’ bởi

Góc liên

liên kết nên ép góc liên kết. Góc

S’ cịn 2 cặp e khơng liên

kết

liên kết vào khoảng 103o

90o

kết
- Góc FSF<90o, góc FSF<
1200 do S cịn 1 cặp e
không liên kết

2.2.2 Bài tập tự luận trong các đề thi Olympic
Bài 8: (Olympic Hóa học sinh viên tồn quốc 2005 – Bảng A)
1) Hãy cho biết cấu hình hình học của phân tử và ion dưới đây, đồng thời sắp xếp các
góc liên kết trong chúng theo chiều giảm dần. Giải thích:

a) NO2; NO2+; NO2-.

b) NH3; NF3.

2) So sánh momen lưỡng cực giữa hai phân tử NH3và NF3. Giải thích.
14


3) Thực nghiệm xác định được momen lưỡng cực của phân tử H 2O là 1,85D, góc liên
kết ∠ HOH là 104,5°, độ dài liên kết O-H là 0,0957nm. Tính độ ion của liên kết
O-H trong phân tử oxy (bỏ qua momen tạo ra do các cặp electron hóa trị không
tham gia liên kết của oxy).
Cho biết số thứ tự Z của các nguyên tố: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S)
1D = 3,33.10-30C.m. Điện tích của electron là -1,6.10-19C; 1nm = 10-9m.
Bài giải:
1) Để giải thích câu này ta có thể dùng thuyết VSEPR hoặc thuyết lai hóa (hoặc kết
hợp cả hai).
a)

O
O

N⨁

O

O

꞉N
O

Sp2

sp

O
sp2

(1) và (3): hình gấp khúc
(2): thẳng
Góc liên kết giảm theo thứ tự sau: (2) – (1) – (3) do ở (2) khơng có lực đẩy
electron hóa trị của N khơng tham gia liên kết, ở (1) có một electron hóa trị của n khơng
liên kết đẩy làm góc ONO hẹp lại đơi chút. Ở (3) góc liên kết giảm nhiều hơn do có 2
electron khơng liên kết của N đẩy.
b)
H

H

sp3

H

15


F

F

sp3

F
Góc liên kết giảm theo chiều ∠HNH - ∠FNF vì độ âm điện của F lớn hơn của H
là điện tích lệch về phía F nhiều hơn => Lực đẩy kém hơn.
µ(NH3) > µ(NF3)
Giải thích: Ở NH3, chiều của các momen liên kết và của cặp electron của N cùng
hướng về momen tổng cộng của phân tử khác với NF3.

3)
µ1
O
µ2

H
µ
H

µ của phân tử bằng tổng các momen của hai liên kết (O-H). Từ đó sử dụng các hệ
thức lượng trong tam giác ta tính được momen của liên kết O – H là: 1,51D
Giả thiết độ ion của liên kết O – H là 100% ta có:
µ(lt) =
Ta dễ dàng suy ra độ ion của liên kết O – H là 32,8%.
Bài 9: (Đề thi đề nghị Olympic XVIII, 2012 – Trường THPT chuyên Nguyễn Bỉnh
Khiêm, Vĩnh Long)
1. Tại sao trong các phân tử H2O, NH3 các góc liên kết (104,50) và (107,50) lại
nhỏ hơn góc tứ diện (109028’)?
2. Xét hai phân tử H2O và H2S, tại sao góc (92015’) lại nhỏ hơn góc (104028’)?
3. Xét hai phân tử H2O và F2O, tại sao góc (103015’) lại nhỏ hơn góc (104,50)?
Hướng dẫn giải:

1. Vận dụng công thức Gillespie cho phân tử H2O và phân tử NH3:
H2O: phân tử H2O có 4 orbital lai hóa sp3 với 2 cặp điện tử tự do.
16


NH3: phân tử NH3 có 4 orbital lai hóa sp3 với 1 cặp điện tự tự do.
Theo phương pháp liên kết hóa học: do sự tồn tại của các cặp điện tử không liên kết làm
xuất hiện các lực tương tác làm thay đổi giá trị góc liên kết với xu hướng nhỏ hơn góc
liên kết tứ diện lý tưởng – 109028’.
2. Xét 2 phân tử H2O và H2S:
– Độ âm điện µ của oxi µ O lớn hơn µS momen lưỡng cực của liên kết O – H lớn hơn
momen lưỡng cực của liên kết S – H tương tác đẩy giữa các cặp điên tử liên kết trong
phân tử H2O lớn hơn tương tác cùng vị trí trong phân tử H2S.
Do đó, góc liên kết lại nhỏ hơn góc liên kết .
3. Xét 2 phân tử H2O và F2O theo phương pháp liên kết hóa học:
– Phân tử F2O:
 Flo âm điện hơn oxi cặp điện tử liên kết lệch về phía nguyên tử flo, liên kết dài
ra, momen lưỡng cực phân tử hướng về 2 nguyên tử flo.
 Bán kính nguyên tử của flo nhỏ hơn oxi khoảng cách tương tác giữa 2 nguyên
tử flo nhỏ.
– Phân tử H2O:
 Oxi âm điện hơn hidro cặp điện tử liên kết lệch về phía nguyên tử oxi, liên kết
ngắn lại, momen lưỡng cực phân tử hướng về nguyên tử oxi.
 Bán kính nguyên tử hidro lớn khoảng cách tương tác giữa 2 nguyên tử hidro
lớn.
Bài 10: (Đề thi đề nghị Olympic XVIII, 2012 – Trường THPT Phan Châu Trinh, Đà
Nẵng)

17

Xét các phân tử BF3, NF3, và IF3. Hãy
- Viết công thức electron Lewis của các chất trên.
- Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết trạng thái lai hóa của ngun tử
trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử. Xác định xem phân tử nào là phân cực và
khơng phân cực. Giải thích kết quả đã chọn.
Hướng dẫn giải:
- Công thức electron Lewis của BF3, NF3, và IF3 lần lượt là:
- Dựa theo thuyết lai hóa AO trong phương pháp VB:
 Trong phân tử BF3: nguyên tử bo ở trạng thái lai hóa sp 2, có dạng hình tam giác
phẳng, góc liên kết.
 Trong phân tử NF3: nguyên tử nito ở trạng thái lai hóa sp 3, có dạng tháp tam
giác, góc liên kết.
 Trong phân tử IF3: nguyên tử Iôt ở trạng thái lai hóa sp3d, có dạng hình chữ T.

18


3. KẾT LUẬN
Sau gần 1 tháng nỗ lực em đã hoàn thành bài tiểu luận với đề tài: Thuyết VSEPR
trong đề thi HSG, Olympic.
Về nội dung, bài tiểu luận của em đã trình bày được các phần như sau:
-

Phần 1: Em đã tổng quan lại những nội dung cơ bản của thuyết VSEPR.
Phần 2: Vận dụng thuyết VSEPR vào các bài tập trắc nghiệm, bài tập tự luận trong
các đề thi HSG, Olympic.
Về kiến thức, sau khi làm xong bài tiểu luận này em rút ra được cho mình rất

nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm trong việc làm tiểu luận, tìm hiểu những nội dung

bổ ích liên quan tới đề tài nói riêng và Hóa lý nói chung.
Tuy nhiên, do thời gian làm đề tài có hạn, thời gian tìm hiểu cịn ít và lượng kiến
thức cịn rất là nhiều nên khơng tránh khỏi những sai sót trong q trình làm. Em kính
mong thầy cùng các bạn trong lớp đóng góp ý kiến để bài báo cáo của em được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

19


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1.] Nguyễn Hữu Quốc, Hóa học đại cương, Tp. HCM 2014.
[2.] Nguyễn Huyền, Bài tập lớn Vận dụng thuyết cấu tạo Hoá học để giải một số bài tập
định tính phần phi kim trong đề thi học sinh giỏi Hóa học và đề thi Olympic Hóa học,
7/8/2019.
[3.] Nhóm tác giả: Huỳnh Kỳ Phương Hạ, Nguyễn Sơn Bạch, Trần Minh Hương, Nguyễn
Thị Bạch Tuyết, Nguyễn Minh Kha, Nguyễn Lệ Trúc, Bài tập trắc nghiệm Hóa đại cương,
tháng 9, 2012.

20