bai tap ve chuyen de nguyen tu

bai tap ve nguyen tu

BÀI TẬP CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

Dạng 1: - Xác định khối lượng nguyên tử.

- Các bài toán về độ rỗng của nguyên tử, tỉ khối hạt nhân nguyên tử khi biết kích thước nguyên tử, hạt nhân và số khối.

Bài 1:Đối với nguyên tử Zn, bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử là

1.38Å và 65 g/mol

a Xác định khối lượng riêng trung bình của nguyên tử Zn (g/cm3)

b Biết tinh thể Zn không phải đặc khít mà có khoảng rỗng nên thực tế nó chỉ chiếm 74% thể tích tinh thể Xác định khối lượng riêng thực của Zn

Bài giải

a)

b)

Bài 2: Xác định bán kính gần đúng của các nguyên tử Ca, Fe và Au nếu tỉ khối

của các kim loại đó lần lượt là 1,55 , 7,9 và 19,3 Biết rằng trong tinh thể các nguyên tử của các nguyên tố trên chỉ chiếm 74% thể tích Cho Ca= 40,08; Fe= 55,935; Au =196,97

Bài giải Thể tích của một mol canxi bằng:

V = khối lượng mol củaCanxi tỉ khối = 40,081,55 =25,86 cm3

Thể tích thực của các nguyên tử Canxi chỉ chiếm 74%:25,86 × 0,74= 19,14 cm3

Thể tích của một nguyên tử Canxi:

V = 19,14

6.1023≈ 3 10

−23cm3

R=√3 3,3.10 −23

4.3,14

- Bán kính gần đúng của nguyên tử Canxi là 1,97.10-8cm

- Bán kính gần đúng của nguyên tử vàng là 1,44.10-8cm

- Bán kính gần đúng của nguyên tử sắt là 1,28.10-8cm

Dạng 2:Các dạng bài tập liên quan đến các hạt tạo thành nguyên tử.

Bài 1:Tổng só hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử một nguyên tố là 21.

a) Hãy xác định tên nguyên tố đó

b) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó

c) Tính tổng số obital nguyên tử của nguyên tố đó

Bài giải a) Gọi Z là số proton cũng bằng số electron

N là số nơtron

2Z + N=21 (1)

Z = (21- N) / 2 = 10,5 – N/ 2 nên Z ¿ 10, trong 80 nguyên tố có hạt nhân nguyên tử bền, nên ta áp dụng:

1¿

N

Z≤1,5 nên N ¿ 1,5Z thay vào (1) 2Z + 1,5Z ≥ 21 nên Z ≥ 6

=> 6 ¿ Z¿ 10

A = 21- Z

Vậy Z = 7 và A = 14 Nguyên tố đó là N

b) 1s2 2s2 2p3 

c) Có tất cả 5 obital

Bài 2: Phân tử X có công thức abc Tổng số hạt mang điện và không mang điện

trong phân tử X là 82 Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang

điện là 22, hiệu số khối giữa b và c gấp 10 lần số khối của a , tổng số khối của b

và c gấp 27 lần số khối của a Tìm công thức phân tử đúng của X

Bài giải Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử a là: Za ; Na ; Aa

Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử b là: Zb ; Nb ; Ab

Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử c là: Zc ; Nc ; Ac

Từ các dữ kiện của đầu bài thiết lập được các phương trình:

2(Za + Zb + Zc) + (Na + Nb + Nc) = 82 (1)

2(Za + Zb + Zc) - (Na + Nb + Nc) = 22 (2)

Ab - Ac = 10 Aa

Ab + Ac = 27Aa

Từ (1) và (2) : (Za + Zb + Zc) = 26 ; (Na + Nb + Nc) = 30 => Aa + Ab + Ac = 56 Giải được: Aa = 2 ; Ab = 37 ; Ac = 17 Kết hợp với (Za + Zb + Zc) = 26

Tìm được : Za = 1, Zb = 17 ; Zc = 8 các nguyên tử là:12H ;1737Cl; 168O

Công thức X: HClO

Bài 3:Phân tử AB2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 66, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22, số hạt mang điện của B nhiều hơn của A là 20

Viết công thức phân tử AB2 bằng kí hiệu hoá học đúng

Bài giải Đặt các kí hiệu :

 Số hạt proton của nguyên tử A : ZA ; Số hạt nơtron là NA ; Số hạt electron là EA

 Tương tự nguyên tử B là : ZB ; NB ; EB

Theo các dữ kiện đầu bài, thiết lập được các phương trình toán học :

(ZA + NA + EA) + 2(ZB + NB + EB) = 66

Vì ZA = EA ; ZB = EB nên

Giải được ZA = 6 ; ZB = 8

Công thức AB2 là CO2

Bài 4:Tổng số hạt mang điện và không mang điện của n nguyên tử 1 nguyên tố là

18 Xác định tên nguyên tố, viết cấu hình electron

Bài giải Đặt số hạt proton, nơtron trong 1 nguyên tử của nguyên tố là Z và N

Ta có: n(2Z + N) = 18

=> (2Z + N) =

18

n

điều kiện: (2Z + N) nguyên, dương, ¿ 2 và 1¿

N

Z≤1,5 Thoả mãn khi n = 1 ; 2 ; 3 ; 6 ; 9

* n = 1: 2Z + N = 18 => 5,1 ¿ Z¿ 6

=> Z = 6 =>126Ccấu hình: 1s22s22p2

=> 2,6 ¿ Z¿ 3 => Z = 3 số khối = 6

=> không có nguyên tố ứng với giá trị tìm được

* n = 3: 2Z + N = 6 => 1,7 ¿ Z¿ 2 => Z = 2 =>42He, cấu hình: 1s2

* n = 6: 2Z + N = 3 => 0,86 ¿ Z¿ 1 => Z = 1 =>12D , cấu hình: 1s1

* n = 9: 2Z + N = 2 => thoả mãn khi N = 0 => Z = 1 =>11 H,cấu hình: 1s1

Dạng 3: Bài tập về số khối, đồng vị và nguyên tử khối trung bình

Bài 1: Magie có 2 đồng vị là X và Y Đồng vị X có nguyên tử lượng là 24 Đồng

vị Y hơn X một nơtron Tính nguyên tử khối trung bình của Mg Biết số nguyên

tử trong 2 đồng vị tỷ lệ X : Y = 3:2

Bài giải Đồng vị X có MX : 24 Đồng vị Y có MY : 24+1 =25

Bài 2:Hòa tan 6,082 g kim loại M (hóa trị II) bằng dung dịch HCl dư được 5,6 lít

H2 (đkc)

a) Tìm nguyên tử lượng trung bình của M Gọi tên

b) M có 3 đồng vị với tổng số khối là 75 Biết số khối 3 đồng vị lập thành một cấp số cộng Đồng vị thứ III chiếm 11,4% số nguyên tử và số nơtron nhiều hơn số proton là 2 hạt, còn đồng vị thứ nhất có số proton = số nơtron

- Tìm số khối và số nơtron mỗi đồng vị

- Tìm % các đồng vị I và II

Bài giải a) Số mol H2 = 5,6 : 22,4 = 0,25

Phản ứng xảy ra:

 Nguyên tử lượng trung bình của M = 6,082 : 0,25 = 24,328 (dvc)

b) Hiệu số khối giữa đồng vị III và đồng vị I là 2, trong đó 3 số khối lập thành một cấp số cộng chứng tỏ 3 số khối này thuộc về 3 số tự nhiên lien tiếp Suy ra:M1 + M2 + M3 = 75

M2 - M1 = 1

M3 - M2 = 1 Giải ra ta được M1 = 24 ; M2 = 25 ; M3 = 26

Như vậy: đồng vị I có 24 : 2 = 12 nơtron, đồng vị II và III có 13 và 14 nơtron

Gọi x là % đồng vị I thì ( 100 – 11,4 –x) = (88,6 – x ) là % đồng vị II, do

đó ta có:

[ 24x + 25( 88,6 –x) + 26 11,4] : 100 = 24,328

Giải ra ta được x = 78,6

Vậy đồng vị I chiếm 78,6% : đồng vị II chiếm 10%

Bài 3:Một nguyên tố X có 3 dồng vị với thành phần phần trăm số nguyên tử lần

lượt là 92,3% ; 4,7%; và 3% Biết tổng số khối 3 đồng vị là 87 Nếu cho 2,8107 gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy sau phản ứng thu được 4,48 lít H2

(đkc) theo phương trình

X + 2NaOH + H2O = Na2XO3 + 2H2

a) Tìm số khối 3 đồng vị nêu trên, biết rằng hạt nhân đồng vị II chứa nhiều hơn hạt nhân đồng vị I là 1 nơtron

b) Tìm số nơtron mỗi đồng vị, biết có một đồng vị có cùng số proton và số nơtron

Bài giải a) Số mol H2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol

 số mol X đã phản ứng = 0,1 mol

 X có nguyên tử lượng = 2,8107 : 0,1 = 28,107

Giải hệ :

X1 + X2 + X3 = 87

X2 = X1 + 1 (92,3X1 + 4,7X2 + 3X3) :100 = 28,107

Ta được X1 = 28; X2 = 29; X3 = 30

b) Đồng vị I có 28:2 = 14 nơtron

Đồng vị II có 15 nơtron

Đồng vị 3 có 16 nơtron

Bài 4:Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử A là 16, trong nguyên

tử B là 58 Tìm số proton,nơtron và số khối của các nguyên tử A,B Giả sử sự chênh lệch giữa số khối với khối lượng nguyên tử trung bình là không quá một đơn vị

Bài giải

*Xác định A : 2Z + N = 16

N = 16 – 2Z (1)

N

Z≤1,5 Thay vào (1) : 4,5¿ Z ¿ 5,2

Suy ra Z = 5 => A= 11

Vậy A là Bo (B)

*Xác định B

Ta có 2Z + N = 58

N = 58 – 2Z

Mặt khác: 1¿

N

Z ≤1,5 Thay vào (2) : 16,5¿ Z ¿ 19,3

Theo đề bài sự chênh lệch giữa số khối với khối lượng nguyên tử trung bình là không quá 1 đơn vị nên B là Kali (K) và Argon (Ar)

Dạng 4:Bài tập về cấu hình electron và các số lượng tử

Bài 1: Xác định tên nguyên tố mà nguyên tử có electron ngoài cùng điền vào cấu

hình electron có bộ số lượng tử như sau:

a) n= 2, l= 0, m=0, s= +1/2

b) n=3, l=1, m=-1, s= -1/2

c) n=4, l=0, m=0, s= +1/2

d) n=4, l=1, m= -1, s= +1/2

Xác định tên nguyên tố

Bài giải

ngoài cùng Cấu hình e nguyên tử

Tên nguyên tố

1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Kali: K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 Crom: Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 Đồng: Cu

1

 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p1 Gali: Ga

Bài 2:

a) Cho biết số thứ tự nguyên tố của Ni là 28 và lớp ngoài cùng có 2 electron, hãy:

(1)Viết cấu hình electron của Ni và ion Ni2+

(2)Xác định số thứ tự, chu kỳ và nhóm của Ni

b) Cho 2 nguyên tố X,Y có bộ số lượng tử của electron cuối cùng là:

X: n=3; l=1; m=0; ms=-1/2

Y: n=3; l=0; m=0; ms=-1/2

Viết cấu hình electron của X,Y Xác định vị trí của X, Y trong bảng tuần hoàn





Bài giải a) Cấu hình electron:

Ni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

Ni2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8

b) X: 3p5 cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Y: 3s2 cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2

X: chu kỳ 3, ô số 17, nhóm VIIA

Y: chu kỳ 3, ô số 12, nhóm IIA

Bài 3: Phi kim X có electron sau cùng ứng với 4 số lượng tử có tổng đại số bằng

2,5.Xác định phi kim X Biết rằng electron lần lượt chiếm các obitan bắt đầu từ m

có trị số nhỏ trước

Bài giải

X là phi kim nên l=1(không phải H, He)

Khi l=1 m có giá trị từ -1,0,+1 và n≥2

Như vậy có 3 trường hợp là có nghiệm phù hợp

n=2;l=1; m=-1; ms=+1/2 2p1(bo)

n=2; l=1; m=0; ms=-1/2 2p5(flo)

n=3; l=1; m=-1; ms=-1/2 3p4(lưu huỳnh)

Bài 4: Nguyên tử của nguyên tố A có electron năng lượng cao nhất ứng với số

lượng tử: n=3; l=1; m=+1; ms=-1/2

a) Xác định vị trí của A trong bảng tuần hoàn A là nguyên tố gì?

b) B là một đơn chất có tính oxi hóa mạnh tạo bởi nguyên tố mà ion tương ứng của nó có cấu hình electron giống cấu hình electron của A Xác định công thức phân tử của B

Bài giải

a) Electron cuối cùng của A ở lớp thứ 3, phân lớp p và thuộc obitan thứ 3 Sơ

đồ obitan tương ứng của lớp electron ngoài cùng của nguyên tử A là :

Cấuhình electron của A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

A thuộc chu kỳ 3, nhóm VIIIA là nguyên tố Ar(argon)

b) B có tính oxi hóa mạnh nên B phải là một phi kim thuộc chu kỳ 3 vì tạo ra ion có cấu hình electron của Ar Các phi kim thuộc chu kỳ 3 có Si, P, S, Cl Đơn chất B phải là Cl2 vì tính oxi hóa mạnh

Bài 5: Cho nguyên tố A, nguyên tử của A tạo được hiđrua có công thức là HA ở

thể khí(ở điều kiện thường) Điện tử cuối cùng của nguyên tử A có tổng n+1=5( với n,l là số lượng tử chính và số lượng tử phụ)

a) Viết cấu hình điện tử của A, xác định vị trí của A trong bảng tuần hoàn b) Viết phương trình phản ứng chứng minh đơn chất của A có tính oxi hóa, tính khử, tính tự oxi hóa khử

Bài giải a) HA ở thể khí vì thế A ở nhóm VIIA Cấu hình electron hóa trị ns2 np5, nên l=1 và n=4 như vậy cấu hình electron đầy đủ của A là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

3d10 4s2 4p5 Vậy A ở chu kỳ 4, nhóm VIIA

b) Tính oxi hóa: Br2 + H22HBr

Tính khử: Br2 + 2KClO3Cl2+2KBrO3

Bài 6: Cho 2 nguyên tố A, B đứng kế nhau trong bảng HTTH có tổng số ( n+l)

bằng nhau; trong đó số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chính của B Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trong B là 4,5 Hãy xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A, B



3s2

3p6

Bài giải

A, B đứng kế tiếp nhau trong HTTH có ( n +l) bằng nhau , nA> nB suy ra cấu hình ngoài cùng

B : np6

A : ( n+1)s1

Suy ra n+ 1 + 1 – 1/2 = 4,5

n = 3 Vậy bộ 4 số lượng tử của

Bài 7: Cho 3 nguyên tố X,Y,Z thuộc cùng một chu kỳ trong bảng tuần

hoàn(ZX<ZY<ZZ) Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng số hiệu nguyên

tử của X và Z Nguyên tử Y có 4 số lượng tử của electron cuối cùng là n=3; l=1;m=1;s=+1/2

Xác định số hiệu nguyên tử và gọi tên 3 nguyên tố trên biết chỉ có 2 trong 3 nguyên tố này có khả năng tạo hợp chất khí với hiđro

Bài giải Nguyên tử của nguyên tố y có 4 số lượng tử của electron cuối cùng là n=3; l=1;m=1;s=+1/2 p3

Cấu hình electron của nguyên tử Y: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3(Z=15)

Vậy Y là photpho thuộc chu kỳ 3

X,Z cùng chu kỳ với Y X,Z thuộc chu kỳ 3, mawtk khác:

ZX + ZZ = 15×2=30

X,Z có thể là : Mg-Ar; Al-Cl hoặc Si-S

Vì chỉ có 2 trong 3 nguyên tố này có khả năng tạo hợp chất khí với hiđro nên X là

Al và Z là Cl(ZX> ZZ)

Dạng 5: Bài tập tổng hợp

Bài 1:Một hợp chất ion cấu tạo từ M2+ và ion X- Trong phân tử MX2 có tổng số hạt(p,n,e) là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt Số khối của ion M2+ lớn hơn số khối của ion X- là 21 Tổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn trong ion X- là 27 Viết cấu hình electron của các ion

M2+, X

-Bài giải

MX2 trong đó M2+X- Gọi các hạt trong M là pm, nm,em và các hạt trong X là

px,nx,ex Ta có 4 phương trình sau(pm=em; px=ex)

(nm+pm+pm-2)+2(nx+px+px+1)=186 (1)

[(pm+pm-2)+2(px+px+1)]-(nm+2nx)]=54 (2)

(nm+pm)-(nx+px)=21 (3)

(nm+pm+pm-2)-(nx+px+px+1)=27 (4)

Nhóm (1) và (2)

(2pm+4px)+(nm+2nx)=186

(2pm+4px)-(nm+2nx)=54

2(2pm+4px)=240

pm+2px=240/4=60

nm+2nx=186-120=66

(nm+pm)+2(nx+px)=126

(nm+pm)-(nx+px)=21

3(nx+px)=105

nx+px=105/5=35

nm +pm=21+35=56

Thay các giá trị của phương trình (6),(7) vào (1) và (4)

56+pm-2+2(35+px+1)=186

56+pm-2-(35+px+1)=27

pm – px=27-56+2+35+1=9

3px=51

px=17 X là Cl; pm=17+9=26 M là Fe

X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 X: chu kỳ 3, nhóm VIIA

M:1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6 4s2  M: chu kỳ 4, nhóm VIIIB

Bài 2: Cho 3 nguyên tố có kí hiệu là A, B, C chưa biết, có đặc điểm:

- A, B, C có tổng ( n+l) bằng nhau, trong đó nA > nB> nC

- Tổng số electron phân mức cuối của A và B bằng số electron phân mức cuối của C A và C đứng kế tiếp nhau trong bảng HTTH

- Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của C là 3,5 a) Hãy xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của A, B, C b) Viết cấu hình electron và cho biết vị trí của A, B, C trong bảng HTTH

Bài giải

Ta có nA > nC và A, C kế tiếp nhau chứng tỏ A và C có cấu hình electron là A (n + 1)s1 và C : np6 ( hoặc 1s2)

Trong C : n + l + m + ms = 3,5 với l = 1, m = 1, ms = -1/2

Suy ra n =2 Vậy C có cấu hình electron: 1s22s22p6

A có cấu hình electron: 1s22s22p63s1

B có tổng ( n+ l) bằng A, B có nA > nB suy ra C, B có electron cuối cùng ở phân lớp 2p

Tổng số electron trên mức cuối của A và B bằng số electron trên phân mức cuối của C nên B: 1s22s22p5

a) Bộ 4 số lượng tử:

A: n = 3 l = 0 m = 0 ms = +1/2

b) Cấu hình electron và vị trí của A, B, C

A: 1s22s22p63s1

ZA =11, A thuộc chu kỳ 3, nhóm IA, thuộc ô thứ 11

B: 1s22s22p5

ZB = 9, B thuộc chu kỳ 2, nhóm VIIA, thuộc ô thứ 9

C: 1s22s22p6

ZC = 10, B thuộc chu kỳ 2, nhóm VIIIA, thuộc ô thứ 10

Bài 3:Hợp chất Z được tạo bởi 2 nguyên tố M, R có công thức MaRb trong đó R chiếm 6,667% về khối lượng Trong hạt nhân nguyên tử M có n = p+4, còn trong hạt nhân của R có n’ = p’, trong đó n, p, n’, p’ là số nowtron và proton tương ứng của M và R Biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z = 84 và a +b =4 Tìm công thức phân tử của Z

Bài giải

Số khối của nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’

% mR trong MaRb = (2p’.b) : [a(2p+4) + 2p’.b] = 6,667/100 =1/15

p’ b / (a p + p’b + 2a) = 1/15 (1)

- tổng số hạt proton trong MaRb = ap + p’b = 84 (2)

( 1) và ( 2) suy ra p’b/ ( 84 + 2a) = 1/15

(2) suy ra 15 p’b = 84 + 2a

p’b = 84 - ap Suy ra :

p=

1176

a−2

15

Từ (3) suy ra 1 ≤ a ≤ 3

Với a = 1 thì p = 78,26 loại

Với a =2 thì p = 39,07 loại

Với a =3 thì p = 26 Fe

a = 3 suy ra b =1 , p’ = 6 ( cacbon)

Vậy CTPT của Z là Fe3C

Bài 4:cho m gam kim loại X tác dụng vừa đủ với 7,81gam khí clo thu được

14,05943 gam muối clorua với hiệu suất 95% Kim loại X có 2 đồng vị A và B có đặc điểm:

- Tổng số phần tử trong 2 nguyên tử A và B bằng 186

- Hiệu số hạt không mang điện của A và B bằng 2

- Một hỗn hợp có 3600 nguyên tử A và B Nếu ta thêm vào hỗn hợp này 400 nguyên tử A thì hàm lượng nguyên tử B trong hỗn hợp sau ít hơn trong hỗn hợp đầu là 7,3%

a) Xác định khối lượng m và nguyên tử khối của kim loại X

b) Xác định số khối của A,B và số proton

c) Xác định số nguyên tử A có trong khối lượng muối nói trên

Bài giải

- Số gam muối clorua theo lý thuyết:

- Khối lượng kim loại X trong muối: 14,7994 – 7,81 = 6,9894 gam

- Kim loại X có hóa trị x Muối clorua có công thức XClx

nCl trong muối:

7,81 35,5=0,22

nX trong muối

0,22

x

M x = 6,9894 x0,22 =31,37 x

Với x=1 ta có MX =31,37 (loại)