Với các nguyên tố phân nhóm chính, electron hoá trị là những electron ở lớp ngoài cùng.. Với các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ, thì electron hoá trị là các electron lớp ngoài cùng và phâ
Trang 1Chương I: Các câu hỏi lý thuyết trọng điểm về nguyên tử
Thứ sáu, 15 Tháng 5 2009 17:02 Thầy Trung Hiếu
TRUNG HIẾU 1: Phân biệt các khái niệm: hoá trị, electron hoá trị, điện hoá trị, cộng hoá trị.
HƯỚNG DẪN GIẢI:
* Hoá trị: Số liên kết của nguyên tử trong phân tử (hoá trị là số nguyên không dấu)
Ví dụ: Trong NH4, N có hoá trị 4 (số oxi hoá: 3); trong NH3, N có hoá trị 3 (số oxi hoá: 3)
* Electron hoá trị: Là những electron ở lớp ngoài, có khả năng tham gia vào việc tạo thành liên kết hoá học Với các nguyên tố phân nhóm chính, electron hoá trị là những electron ở lớp ngoài cùng Với các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ, thì electron hoá trị là các electron lớp ngoài cùng và phân lớp d sát lớp ngoài cùng
Ví dụ:
Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6: có 2e ở lớp ngoài cùng → số electron hoá trị là 2
Mn 1s2s21p63p63d54s2: các electron hoá trị bao gồm các e ở phân lớp 4s và 3d (tổng số là 7)
* Điện hoá trị: Hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất ion (còn gọi là hoá trị ion), bằng điện tích của nguyên tử các nguyên tố đó
Ví dụ: Na+Cl-: Na, Cl đều có điện hoá trị là I (trước đây là 1+ với Na, và 1- với Cl.)
* Cộng hoá trị: hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hoá trị, bằng số liên kết giữa một nguyên tử của nguyên tố đó với nguyên tử khác trong phân tử
Ví dụ: CH4 : C có cộng hoá trị 4, H có cộng hoá trị 1
* Số oxi hoá: là số đại số để chỉ điện tích của nguyên tử trong phân tử nếu giả thiết rằng phân tử chỉ gồm các ion
Ví dụ: Trong CH4: S.o.h (C) = 4; S.o.h (H)= +1
TRUNG HIẾU 2:
a) Cho biết số thứ tự Ni là 28 và lớp e ngoài cùng có 2 electron Hãy viết cấu hình electron của Ni và ion
Ni2+, xác định số thứ tự chu kỳ, phân nhóm của Ni
b) Viết cấu hình electron của các ion Fe2+, Fe3+, S2- Biết S ở ô 16, Fe ở ô 26 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
c) Biết hiệu nguyên tử của Cu là 29 và lớp e ngoài cùng có 1 electron Viết cấu hình electron của Cu,
Cu+, Cu2+ Hãy xác định số thứ tự chu kỳ và phân nhóm củ Cu
HƯỚNG DẪN GIẢI
Trang 2a) Cấu hình e:
Ni: 1s22s22p63s23p63d84s2
Ni2+: 1s22s22p63s23p63d8
Ni ở chu kỳ 4 (có 4 lớp e), phân nhóm phụ nhóm VIII (có phân lớp d kề ngoài đang điền phân e và tổng
số e ở lớp ngoài và kề ngoài là 10)
b) Cấu hình e: Fe2+: 1s2 2s2 2d6 3s2 3p6 3d6
Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
S2-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
c) Cấu hình e:
Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
Cu+: 1s2 2s2 2p6 2s2 3p6 3d10
Cu2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9
Cu ở chu kỳ 4 (có 4 lớp e), phân nhóm phụ nhóm I (có phân lớp d kề ngoài đang điền e và tổng số e ở lớp ngoài và kề ngoài là 11)
TRUNG HIẾU 3: Một hợp chất ion có công thức AB Hai nguyên tố A, B thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong
bảng hệ thống tuần hoàn A thuộc PNC I hoặc II còn B thuộc PNC VI hoặc VII Xác định A,B biết rằng tổng số electron trong AB bằng 20
HƯỚNG DẪN GIẢI:
Do ZA+ZB= 20 nên A, B phải ở chu kỳ nhỏ, nhưng không thể thuộc chu kỳ 1 Chu kỳ 1 chỉ có 2 nguyên tố
là H và He: He là khí trơ, còn nếu A là H (Z=1) thì b là K (Z= 19), hai nguyên tố này không thuộc 2 chu kỳ liên tiếp Vậy chúng chỉ ở chu kỳ 2 hoặc 3:
* A ở chu kỳ 2, B ở chu kỳ 3:
- Nếu A PNC I thì B thuộc PNC VII:
A: 1s22s1 → A là Li (Z = 3)
B: 1s22s22p63s23p5 → B là Cl (Z = 7)
→ Hợp chất ion của AB là LiCl
- Nếu A ở PNC II thì B thuộc PNC VI:
A: 1s22s2 → A là Be (Z = 4)
B: 1s22s22p63s23p4 → B là S (Z = 16)
→ Hợp chất ion của AB là BeS
* A ở chu kỳ 3, B ở chu kỳ 2:
Trang 3- Nếu A PNC I và B thuộc PNC VII:
A: 1s22s22p63s1 → A là Na (Z = 11)
B: 1s22s22p5 → B là F (Z = 9)
→ Hợp chất ion của AB là NaF
- Nếu A PNC II và B thuộc PNC VI:
A: 1s22s22p63s2 → A là Mg (Z = 12)
B: 1s22s22p4 → B là O (Z = 8)
→ Hợp chất ion của AB là MgO
TRUNG HIẾU 4: A,B là hai nguyên tố thuộc cùng một phân nhóm và ở hai chu kỳ liên tiếp trong bảng hệ
thống tuần hoàn Tổng số proton trong 2 hạt nhân nguyên tử của A và B bằng 32 Viết cấu hình electron của A và B cà các ion của A và B
HƯỚNG DẪN GIẢI:
Gọi ZA và ZB lần luợt là proton trong nguyên tử của A và B
Ta có: ZA+ ZB= 32 (1)
Giả sử ZA< ZB, ta có:
2ZA< ZA+ ZB= 32 → ZA<16
→ A ở chu kỳ nhỏ và và ở phân nhóm chính
B cùng phân nhóm với A nên cũng ở phân nhóm chính:
* Nếu ZB - ZA= 8 (2) Giải (1) và (2)→ ZA= 12 (Mg) và ZB= 20 (Ca)
Cấu hình e của Mg: 1s22s22p63s2
Cấu hình e của Ca: 1s22s22p63s23p64s2
→ Chu kỳ 3 và B chu kỳ 4 cùng PNC II
* Nếu ZB - ZA=18 (3) Giải (1) và (3) ZA= 7(N) và ZB= 25 (Mn)
Cấu hình e của N: 1s22s22p3
Cấu hình e của Mn: 1s22s22p3
→ A ở chu kỳ 2 và B ở chu kỳ 4, không liên tiếp (loại)
Trang 4Cấu hình e của Mg: 1s 2s 2p 3s Mg : 1s 2s 2p
Cấu hình e của Ca: 1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 Ca2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
TRUNG HIẾU 5: Cho 3 nguyên tố A, M, X có cấu hình e ở lớp ngoài cùng (n = 3) tương ứng là ns1, ns2,
np1, ns2 np5 Hãy xác định vị trí (chu kỳ, nhóm, phân nhóm, số thứ tự) của A, M, X trong bảng hệ thống tuần hoàn
HƯỚNG DẪN GIẢI:
Lớp e
(ngoài cùng)
Thứ tự Chu kỳ
nguyên tố
TRUNG HIẾU 6: Viết cấu hình electron của các nguyên tố có thể tạo thành cation (1+, 2+) và anion (1, 2)
có cấu hình electron của khí hiếm Argon: Các ion đó có thể đóng vai trò chất oxi hoá hay chất khử? HƯỚNG DẪN GIẢI:
Cấu hình e của Argon: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (Z =18)
* Cl (Z = 17) nhận e tạo thành ion Cl
-S (Z = 16) nhận 2e tạo thành ion -S
2-→ Đạt cấu hình e của Ar
* K (Z = 19) bớt 1e tạo thành K+
Ca (Z = 20) bớt 2e tạo thành ion Ca2+
→ Đạt cấu hình e của Ar
Các anion Cl-, S2- mang số oxi hoá âm thấp nhất: Chất khử;
Các cation K+, Ca2+ mang số oxi hoá dương lớn nhất: Chất oxi hoá
Trang 5TRUNG HIẾU 7: Hợp chất X được tạo thành từ cation M và anion Y Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên Tổng số Proton trong M+ Là 11, tổng số electron trong Y2- là 50 Hãy xác định CTPT
và gọi tên X, biết rằng 2 nguyên tố trong Y2- thuộc cùng phân nhóm và ở 2 chu kỳ liên tiếp
HƯỚNG DẪN GIẢI:
Đặt công thức của hợp chất: M2Y
Ion M+ gồm 2 nguyên tố A, B:
AxBy+ với x + y = 5 (1)
và: xZA + yZB = 11 (2)
Ion Y2- gồm 2 nguyên tố R, Q: RnQm2- với: n + m =5 (3)
và: nZR+mZQ= 48 (4)
Từ (1) và (2) ta có số proton trung bình của A và B:
ZAB = 11/5 = 2,2 → có 1 nguyên tố có Z < 2,2 đó là H hoặc He, ta chỉ nhận H (do He không tạo hợp chất), giả sử B là H Như thế là từ (1) và (2):
(2): x ZA + y 1 = 11
(1): x + y = 5
→ (ZA - 1) x = 6 chỉ có nghiệm x = 1 và ZA = 7
(Nitơ là nhận được, vậy M+ là NH4
Từ (3) và (4) ta cũng có số proton trung bình của R và Q:
ZRQ = 48/5 = 9,6 → Có 1 nguyên tố có số proton là < 9,6 tức thuộc chu kỳ 2 (giả sử R) thế là Q thuộc chu
kỳ 3 R và Q ở cùng phân nhóm và đều thuộc các chu kỳ nhỏ, nên số proton sai biệt 8:
ZQ - ZR = 8
n + m = 5
nZR + mZQ = 48
→ 5ZR - 8n = 8 → n = 4 và ZR = 8 (Oxi)
→ m = 1 và ZQ = 16 (S)
Vậy Y2- là và hợp chất X phải tìm là (NH4)2SO4: amoni sunphat
TRUNG HIẾU 8: Một hợp chất ion, cấu tạo từ ion M+ và ion X2- Trong phân tử M2X có tổng số hạt (p,n,e)
là 140 hạt, trong số đó hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 hạt Số khối của ion M+
lớn hơn số khối của ion X2- là 23 Tổng số hạt (p, n, e) trong ion M+ nhiều hơn trong ion X2- là 31 hạt
Trang 6a) Viết cấu hình electron của ion M và X
b) Xác định vị trí của M và X trong bảng hệ thống tuần hoàn
HƯỚNG DẪN GIẢI:
Tổng số hạt trong nguyên tử M: 2p+n; số khối p+n
Tổng số hạt nguyên tữ: 2p'= n'; số khối p'= n'
Tổng số hạt trong phân tử M2X:
4p + 2p' + 2n + n' =140 (1)
Hiệu số hạt mang điện tích và số hạt không mang điện:
(4p+2p') - (2n +n') = 44 (2)
Hiệu số hạt trong M+ và số hạt trong X2:
(2p + n -1) - (2p'+ n')= 23 (3)
Hiệu số hạt trong M+ và số hạt trong X2:
(2p + n - 1) - (2p'+ n'+2) = 31 (4)
Giải 4 phương trình trên, ta được:
p = 19; p'= 8; n= 20; n'= 8
Cấu hình e
M: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
M+:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
X: 1s2 2s2 2p4
X2-: 1s2 2s2 2p6
M ở chu kỳ 4, PNC nhóm I
X ở chu kỳ 2, PNC nhóm VI
TRUNG HIẾU 9: Cation R+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6 a) Viết cấu hình electron và sự phân bố electron theo orbital của R
b) Cho biết vị trí của R trong bảng HTTH và bản chất liên kết của R với halogen c) Anion X- có cấu hình electron giống R+ Xác định và viết cấu hình e của X HƯỚNG DẪN GIẢI:
Trang 7a) Cấu hình e của R: 1s 2s 2p
Sự phân bố e theo orbital:
b) R thuộc chu kỳ 3, Phân nhóm chính I, R là Na
Do R là kim loại mạnh (dễ nhường e), và halogen là phi kim mạnh dễ nhận e, liên kết tạo thành giữa R và halogen là liên kết ion,
Hoá trị đặc trưng nhất của Na là tính khử:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
2Na + Cl2 (t0) → NaCl
Do Na+ có tính oxi hoá rất yếu, muốn điều chế Na phải bằng cách điện phân nóng chảy muối NaCl: 2NaCl (đpnc) → 2Na + Cl2
c) Anion X- có cấu hình electron giống R+ (có 10 e): 1s2 2s2 2p6
Như vậy cấu hình e của X phải có 9 e, vậy X là Fluor(F)
Cấu hình e của F: 1s2 2s2 2p5
TRUNG HIẾU 10: Hợp chất A có công thức là MXx trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng M là kim loại, X là phi kim ở chu kỳ 3
Trong hạt nhân của M có n - p= 4; của X có n'= p' (trong đó n, n', p, p' là số nơtron và số troton) Tổng số proton trong MXx là 58
Xác định tên, số khối của M và tên, số thứ tự nguyên tố X trong bảng hệ thống tuần hoàn Viết cấu hình electron của X
HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI
Trong nguyên tử M: n- p =4 n = p +4
M = n + p = (2p+4)
Trong nguyên tử X: n' + p' X= n'+ p'= 2p'
%M = (2p+4)/((2p+4) + 2p'x) = 1,4/3 = 0,466
Trang 8→ 7p'x - 8p = 16 (1)
Giả thiết cho, tổng số protron trong MXn:
p'x+ p = 58 (2)
Giả thiết (1) và (2) ta được p'x= 32 và p= 26
Số khối M: 2p + 4 = 56 (Fe)
Vì X ở chu kỳ 3 → 11 ≤ p' ≤ 18
→ 11 ≤ p' = 32/x ≤ 18
→ 1,77 ≤ x ≤ 2,91 → x = 2 và p' = 16
Số khối X: 2p'= 32 X là S
Công thức của A là FeS2
Cấu hình điện tử của S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
TRUNG HIẾU 11:
1 Trình bày và giải thích qui luật biến thiên tính kim loại và phi kim của các nguyên tố trong chu kỳ và trong phân nhóm chính
2 Một hợp chất ion tạo từ ion M+ và X2- Trong phân tử M2X có tổng số các hạt là 140 hạt Số khối của ion
M+ nhiều hơn hạt không mang điện là 44 hạt Số khối của ion M+ nhiều hơn ion X2- là 23 Tổng số hạt trong M+ nhiều hơn trong X2- là 31 hạt
a) Viết cấu hình electron của các ion M+ và X2-
b) Xác định vị trí của M và X trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
HƯỚNG DẪN GIẢI:
1 Trong cùng một chu kỳ, đi từ trái sang phải tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần
Giải thích: Trong cùng chu kỳ, đi từ trái sang phải điện tích hạt nhân tăng tức sức hút của nhân đối với electron lớp ngoài biên tăng, bán kính nguyên tử giảm Do đó, khả năng nhường electron giảm, khả năng tăng thu electron tăng, nên tính kim loại giảm, tính phi kim tăng
- Trong cùng phân nhóm chính, từ trên xuống dưới tính kim loại tăng, tính phi kim giảm
Giải thích: Khi đi từ trên xuống dưới trong cùng một phân nhóm, điện tích hạt nhân tăng, số lớp electron tăng, bán kính nguyên tử tăng, do đó khả năng nhường electron tăng, khả năng thu electron giảm nên tính kim loại tăng, tính phi kim giảm
2.a Gọi Z1, e1, n1 lần lượt là số hạt proton, nơtron, electron của M Ta có Z1 = e1
Gọi lần lượt là số hạt proton, nơtron, electron của X Ta có: Z = e
Trang 9Tổng số hạt trong
M: Z1 + e1 + n1 = 2Z1 + n1
X: Z2 + e2 + n2 = 2Z2 + n2
Suy ra: Trong
M+ có Z1 proton, Z1 - 1 electron, n1 nơtron
X2- có Z2 proton, Z2 + 2 electron, n2 nơtron
Tổng số hạt trong M2X = 2(2Z1 + n1) + 2Z2 + n2 = 140
→ 2(2Z1 + Z2 + (2n1 + n2) = 140 (I)
Hiệu số hạt mang điện và không mang điện trong M2X:
4Z1 + 2Z2 - (2n1 + n2) = 44 (II)
Hiệu số số hạt trong M+ và X2-:
(2Z1 - 1 + n1) - (2Z2 + 2 + n2) = 31 (III)
Hiệu số số khối của M+ và X2-:
Z1 + n1 - (Z2 + n2) = 23 (IV)
Hệ phương trình (I), (II), (III), (IV) và (a)
(III) - (IV) → Z1 - Z2 = 11 (a)
Giải hệ ta được:
Z1 = 19; Z2 = 8; n1 = 20; n2 = 8
M(Z1 = 19): 1s22s22p63s23p64s1
→ M- = 1s22s22p63s23p6
X(Z2 = 8): 1s22s22p4; X2- = 1s22s23p6
b) M có 4 lớp electron và lớp ngoài cùng có 1 electron nên M ở chu kỳ 4 và thuộc phân nhóm chính nhóm I
X có 2 lớp electron và lớp ngoài cùng có 6 electron nên X ở chu kỳ 2 và thuộc phân nhóm chính nhóm IV