Tính ∆Go298 của phản ứng: CH4 (k) + 2O2 (k) = 2H2O (ℓ) + CO2 (k). Cho biết thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của CH4(k), H2O(ℓ) và CO2(k) có giá trị lần lượt là: -50,7; -237,0; -394,4 kJ/mol.

Phân tích từng phát biểu:

(1) Sai. Trong phân tử H2SO4 chỉ tồn tại liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử H, S và O. Không có liên kết ion.

(2) Đúng. S là nguyên tử trung tâm, xung quanh có 4 vùng electron (2 liên kết đơn S-OH và 2 liên kết đôi S=O), do đó trạng thái lai hóa của S là sp3.

(3) Đúng. Số oxi hóa của H là +1, O là -2. Gọi số oxi hóa của S là x, ta có: 2(+1) + x + 4(-2) = 0 => x = +6.

Vậy, các phát biểu đúng là 2 và 3.

Để xác định trạng thái lai hóa của các nguyên tử carbon, ta cần xét số lượng liên kết σ và số lượng cặp electron tự do xung quanh mỗi nguyên tử carbon.

• Nguyên tử carbon ở vị trí số 1 (CH3): Có 4 liên kết σ (3 liên kết C-H và 1 liên kết C-C), do đó lai hóa sp3.
• Nguyên tử carbon ở vị trí số 2 (CH=): Có 3 liên kết σ (1 liên kết C-H, 1 liên kết C-C và 1 liên kết C=C), do đó lai hóa sp2.
• Nguyên tử carbon ở vị trí số 3 (=CH): Có 3 liên kết σ (1 liên kết C-H, 1 liên kết C-C và 1 liên kết C=C), do đó lai hóa sp2.
• Nguyên tử carbon ở vị trí số 4 (C≡): Có 2 liên kết σ (1 liên kết C-C và 1 liên kết C≡C), do đó lai hóa sp.
• Nguyên tử carbon ở vị trí số 5 (≡CH): Có 2 liên kết σ (1 liên kết C-H và 1 liên kết C≡C), do đó lai hóa sp.

Vậy, trạng thái lai hóa của các nguyên tử carbon từ trái qua phải là: sp3, sp2, sp2, sp, sp.

Ta có cấu hình electron của NO, NO⁺ và NO^- như sau:

• NO: (σ_2s)²(σ_2s^*)²(σ_2p)²(π_2p)⁴(π_2p^*)¹. Bậc liên kết = (10-5)/2 = 2,5
• NO⁺: (σ_2s)²(σ_2s^*)²(σ_2p)²(π_2p)⁴. Bậc liên kết = (10-4)/2 = 3
• NO^-: (σ_2s)²(σ_2s^*)²(σ_2p)²(π_2p)⁴(π_2p^*)². Bậc liên kết = (10-6)/2 = 2

Độ dài liên kết tỉ lệ nghịch với bậc liên kết. Do đó, độ dài liên kết tăng dần theo thứ tự: NO⁺ < NO < NO^-.

Phương án A: Sai. Góc liên kết giảm dần do độ âm điện của nguyên tử trung tâm và số lượng cặp electron tự do tăng lên. CH4 (109.5°) > NH3 (107°) > H2O (104.5°) > NF3 (nhỏ hơn NH3 do F có độ âm điện lớn hơn H, hút electron mạnh hơn làm giảm góc liên kết).
Phương án B: Đúng. Góc liên kết tăng dần theo số liên kết pi giảm: C2H2 (180°) > C2H4 (120°) > C2H6 (109.5°).
Phương án C: Sai. Góc liên kết giảm dần khi kích thước của các nguyên tử halogen tăng lên do lực đẩy giữa các nguyên tử lớn hơn làm giảm góc liên kết: NF3 > NCl3 > NBr3 > NI3.
Phương án D: Sai. CO2 (180°) > SO2 (119.5°) > NO2 (134°). NO2 có cấu trúc đặc biệt do có electron độc thân.