Khoa học tự nhiên lớp 7 · KNTT · Chương 3

Lý thuyết KHTN 7 Bài 7: Hóa trị và công thức hóa học

Chương 3: Phân tử. Liên kết hóa học · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 Bài 7: Hóa trị và công thức hóa học theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá kiến thức trọng tâm, sơ đồ minh hoạ, bảng so sánh và câu hỏi ôn tập có lời giải chi tiết.

Lớp

6 7 8 9

Môn

Toán học Ngữ văn Tiếng Anh Khoa học tự nhiên Lịch sử & Địa lý Giáo dục công dân Tin học Công nghệ

1. Khái niệm

- 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 của kí hiệu hóa học.

- Ví dụ: Công thức hóa học của oxygen là O₂; công thức hóa học của carbon dioxide là CO₂.

2. Cách viết công thức hóa học

- Công thức hóa học của đơn chất:

+ Đối với các đơn chất được tạo thành từ nguyên tố kim loại, khí hiếm và một số phi kim thì kí hiệu hóa học của nguyên tố được coi là công thức hóa học.

Ví dụ: Công thức hóa học của đồng là Cu, sắt là Fe; helium là He; carbon là C, lưu huỳnh là S, …

+ Một số phi kim có phân tử gồm hai hay ba nguyên tử liên kết với nhau thì thêm chỉ số này ở chân bên phải kí hiệu hóa học.

Ví dụ: Công thức hóa học của hydrogen là H₂; oxygen là O₂; ozone là O₃…

- Công thức hóa học của hợp chất:

+ Công thức hóa học của hợp chất gồm kí hiệu hóa học của những nguyên tố tạo ra hợp chất kèm theo chỉ số ở chân bên phải kí hiệu hóa học.

+ Chỉ số là những số nguyên, cho biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong hợp chất, chỉ số bằng 1 thì không ghi.

Ví dụ: Công thức hóa học của khí methane là CH₄, của muối ăn là NaCl …

3. 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 CaCO₃ cho biết:

+ Calcium carbonate gồm 3 nguyên tố là Ca, C và O.

+ Trong một phân 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:

Hình 1: Hóa trị và công thức hóa học (KHTN 7 Kết nối tri thức Bài 7)

Ví dụ:

Trong một phân tử copper sulfate (CuSO₄) có một nguyên tử Cu, một nguyên tử S và bốn nguyên tử O.

Khối lượng phân tử CuSO₄ bằng: 64.1 + 32.1 + 16.4 = 160 (amu)

Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong CuSO₄ là:

%O = 100% - 40% - 20% = 40%

1. 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.

- 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 nguyên tố khác.

Ví dụ: Trong phân tử nước, mỗi nguyên tử H có một cặp electron dùng chung với nguyên tử O nên H có hóa trị I; nguyên tử O có hai cặp electron dùng chung với hai nguyên tử H nên O có hóa trị II.

2. 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 hóa trị của nguyên tố kia.

Ví dụ: Trong phân tử nước, hóa trị và số nguyên tử tham gia liên kết của H và O như sau:

Nguyên tố	H	O
Hóa trị	I	II
Số nguyên tử	2	1
Tích hóa trị và số nguyên tử	I × 1 = II × 1

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

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

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

Ví dụ:

+ Trong hợp chất HCl, 1 Cl liên kết với 1 H nên Cl có hóa trị I.

+ Trong phân tử carbon dioxide CO₂, nguyên tử C liên kết với 2 nguyên tử O nên C có hóa trị IV.

- Hóa 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.

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

- Các bước xác định:

+ 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.

- Ví dụ: Lập công thức phân tử của khí hydrogen sulfide, biết lưu huỳnh trong hợp chất này có hóa trị II.

Hướng dẫn:

Gọi công thức của khí hydrogen sulfide là $H_{x}^{I} S_{y}^{I I}$ .

Theo quy tắc hóa trị: x.I = y.II

⇒ x = 2 và y = 1.

Vậy công thức của khí hydrogen sulfide là H₂S.

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

- Các bước xác định:

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

Bước 2: Tính khối lượng phân tử của hợp chất

Bước 3: Lập biểu thức tính phần trăm nguyên tố có trong hợp chất. Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết công thức hóa học cần tìm.

- Ví dụ: Khí carbon dioxide luôn có thành phần như sau: cứ 1 phần khối lượng carbon có tương ứng 2,667 phần khối lượng oxygen. Hãy lập công thức hóa học của khí carbon dioxide, biết khối lượng phân tử của nó là 44 amu.

Hướng dẫn

Gọi công thức của khí carbon dioxide là C_xO_y.

Khối lượng phân tử của khí carbon dioxide là: 12x + 16y = 44. (1)

Ta có:

Thế y = 2x vào (1) ta được: 12x + 16.2x = 44

⇒ x = 1 ⇒ y = 2

Vậy công thức của khí carbon dioxide là CO₂.

Bảng tổng hợp & so sánh kiến thức trọng tâm

Hợp chất	Thành phần nguyên tố	Hóa trị tương ứng	Quy tắc hóa trị ( $x \cdot a = y \cdot b$ )	Ý nghĩa công thức hóa học
Nước ( $H_2O$ )	Hydrogen (H) và Oxygen (O)	H có hóa trị I, O có hóa trị II	$2 \times \text{I} = 1 \times \text{II} = 2$	Gồm 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O; phân tử khối 18 amu
Carbon dioxide ( $CO_2$ )	Carbon (C) và Oxygen (O)	C có hóa trị IV, O có hóa trị II	$1 \times \text{IV} = 2 \times \text{II} = 4$	Gồm 1 nguyên tử C và 2 nguyên tử O; phân tử khối 44 amu
Muối ăn ( $NaCl$ )	Sodium (Na) và Chlorine (Cl)	Na có hóa trị I, Cl có hóa trị I	$1 \times \text{I} = 1 \times \text{I} = 1$	Gồm 1 ion Na và 1 ion Cl liên kết ion; khối lượng 58,5 amu
Aluminium oxide ( $Al_2O_3$ )	Aluminium (Al) và Oxygen (O)	Al có hóa trị III, O có hóa trị II	$2 \times \text{III} = 3 \times \text{II} = 6$	Gồm 2 nguyên tử Al và 3 nguyên tử O; phân tử khối 102 amu

Ghi nhớ trọng tâm "Em đã học"

📌 Các điểm then chốt cần ghi nhớ:

Kiến thức then chốt 1: Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử nguyên tố khác.
Kiến thức then chốt 2: Quy ước: Nguyên tố H luôn có hóa trị I, nguyên tố O luôn có hóa trị II.
Kiến thức then chốt 3: Quy tắc hóa trị: Trong hợp chất gồm hai nguyên tố $A_x B_y$ , tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố kia ( $x \cdot a = y \cdot b$ ).
Kiến thức then chốt 4: Công thức hóa học của đơn chất: $A$ (với kim loại, khí hiếm) hoặc $A_n$ (với phi kim); của hợp chất: $A_x B_y$ hoặc $A_x B_y C_z$ .
Kiến thức then chốt 5: Ý nghĩa công thức hóa học: Cho biết các nguyên tố tạo nên chất, số nguyên tử mỗi nguyên tố trong một phân tử và khối lượng phân tử của chất đó.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với nguyên tử nguyên tố khác.
Quy ước: Nguyên tố H luôn có hóa trị I, nguyên tố O luôn có hóa trị II.
Quy tắc hóa trị: Trong hợp chất gồm hai nguyên tố $A_x B_y$ , tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố kia ( $x \cdot a = y \cdot b$ ).
Công thức hóa học của đơn chất: $A$ (với kim loại, khí hiếm) hoặc $A_n$ (với phi kim); của hợp chất: $A_x B_y$ hoặc $A_x B_y C_z$ .
Ý nghĩa công thức hóa học: Cho biết các nguyên tố tạo nên chất, số nguyên tử mỗi nguyên tố trong một phân tử và khối lượng phân tử của chất đó.

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Hóa trị của một nguyên tố là gì và quy ước hóa trị chuẩn như thế nào?

Hóa trị là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với nguyên tử nguyên tố khác. Quy ước: Nguyên tố H luôn được gán hóa trị I, nguyên tố O luôn được gán hóa trị II. Một nguyên tử của nguyên tố khác liên kết được với bao nhiêu nguyên tử H thì có hóa trị bấy nhiêu.

Phát biểu quy tắc hóa trị áp dụng cho hợp chất hai nguyên tố

A_x B_y

Trong hợp chất hai nguyên tố

A_x^a B_y^b

(với

a, b

là hóa trị của A và B;

x, y

là chỉ số số nguyên tử), tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích giữa chỉ số và hóa trị của nguyên tố kia:

x \cdot a = y \cdot b

Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi Aluminium (Al hóa trị III) và Oxygen (O hóa trị II).

Gọi công thức hóa học là

Al_x O_y

. Theo quy tắc hóa trị:

x \cdot \text{III} = y \cdot \text{II} \Rightarrow \frac{x}{y} = \frac{\text{II}}{\text{III}} = \frac{2}{3}

. Chọn

x = 2, y = 3

. Vậy công thức hóa học của hợp chất là

Al_2O_3

(Aluminium oxide).

Một hợp chất có công thức

Fe_2O_3

. Hãy xác định hóa trị của nguyên tố Iron (Fe) trong hợp chất này.

Gọi hóa trị của Fe là

a

. Biết O có hóa trị II. Áp dụng quy tắc hóa trị:

2 \cdot a = 3 \cdot \text{II} = 6 \Rightarrow a = \frac{6}{2} = 3

. Vậy trong hợp chất

Fe_2O_3

, nguyên tố Iron có hóa trị III.