Hãy viết công thức cấu tạo, cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm, dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion nói trên, đồng thời sắp xếp các góc liên kết trong chúng the[r]
Trang 1BÀI TẬP NGUYÊN TỬ Bài 1: Cho hợp chất có công thức MX3 Tổng số hạt P, N, E là 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 Khối lượng nguyên tử X lớn hơn M là 8 Tổng số 3 loại hạt trong X nhiều hơn trong 3
M là 16 Xác định công thức phân tử của MX3
Giải
Trong hợp chất MX3 có 1 nguyên tử M và 3 nguyên tử X, do vậy tổng số hạt trong phân tử MX3 là:
2PMNM 3 2PXNX1962 P M3PX NMNX196 1
Trong phân tử MX3, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là:
M X M X
Từ M X
1 , 2
Mặt khác, khối lượng nguyên tử của X lớn hơn của M là:
PXNX PMNM 8 PXPM NXNM8 3
Ta lại có tổng 3 loại hạt trên trong ion X nhiều hơn trong ion M3 là:
2PXNX 1 2PMNM 3 162 P XPM NXNM12 4
Từ X M
3 , 4
Từ M
X
* , **
Vậy M là nhôm: Al, X là clo: Cl Công thức của hợp chất là: AlCl3
Bài 2: Cho phân tử MX2 có tổng số các hạt (P, N, E) là 186 Hợp chất ion này được cấu tạo từ 2
M
và X có đặc tính sau:
+ Trong tổng số các hạt của phân tử thì số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là
54 hạt
+ Số khối của ion 2
M lớn hơn số khối của ionX là 21
+ Tổng số hạt trong ion 2
M nhiều hơn trong ion làX 27 hạt
Xác định công thức phân tử của MX2
Giải
Theo đề bài ta có:
21
Vậy công thức phân tử của MX2 là FeCl2
Trang 2Bài 3:
a) Cho rằng Sb có 2 đồng vị 121Sb và 123 Sb, khối lượng nguyên tử trung bình của Sb là 121,75 Hãy tính thành phần trăm về khối lượng của 121 Sb trong Sb2O3 (Cho biết MO=16)
b) Hãy tính bán kính nguyên tử Liti (đơn vị
0
A), biết thể tích của 1 mol tinh thể kim loại Li bằng 7,07cm3 và trong tinh thể các nguyên tử Li chỉ chiếm 68% thể tích, còn lại là khe trống
Giải
a) Xét 2 mol Sb Sơ đồ chéo:
n 121 Sb 1, 25 mol
121 Sb
1, 25.121
121, 75.2 16.3
3 3V 3 3.7,986.10
Bài 4: Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của
Y là 12
a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X, Y và công thức phân tử XY2
b) Viết cấu hình electron của các ion X3
và Y2
Giải
Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là ZX , Y là ZY ; số nơtron (hạt không mang điện) của X
là NX , Y là NY Với XY2 , ta có các phương trình:
2 ZX + 4 ZY + NX + 2NY = 178 (1)
2ZX + 4 ZY Nx 2 NY = 54 (2)
4ZY 2 ZX = 12 (3)
ZY = 16 ; ZX = 26
Vậy X là sắt, Y là lưu huỳnh XY2 là FeS2
Cầu hình electron S2
: 1s22s22p63s23p6
Cầu hình electron Fe3
: 1s22s22p63s23p63d5
Bài 5: X và Y là các nguyên tố thuộc phân nhóm chính, đều tạo hợp chất với hiđro có dạng RH (R là
kí hiệu của nguyên tố X hoặc Y) Gọi A và B lần lượt là hiđroxit ứng với hóa trị cao nhất của X và Y Trong B, Y chiếm 35,323% khối lượng Trung hòa hoàn toàn 50 gam dung dịch A 16,8% cần 150 ml dung dịch B 1M Xác định các nguyên tố X và Y
Giải
121,75
Trang 3Hợp chất với hiđro có dạng RH nên Y có thể thuộc nhóm IA hoặc VIIA
+ Trường hợp 1 : Nếu Y thuộc nhóm IA thì B có dạng YOH
677 , 64
323 , 35 17
Y
(loại do không có nghiệm thích hợp)
+ Trường hợp 2 : Y thuộc nhóm VIIA thì B có dạng HYO4
677 , 64
323 , 35 65
Y , vậy Y là nguyên tố clo (Cl)
B (HClO4) là một axit, nên A là một bazơ dạng XOH
gam 4 , 8 gam 50
100
8
,
16
XOH + HClO4 XClO4 + H2O
n n 0,15L 1mol/L 0,15mol
4
HClO
mol 15 , 0
gam 4 , 8 mol / gam
17
MX = 39 gam/mol, vậy X là nguyên tố kali (K)
Bài 6: Hợp chất G tạo nên từ các ion đơn nguyên tử M2+ và X2- Tổng số hạt (nơtron, proton, electron) trong phân tử G là 84, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 28 hạt Số hạt mang điện của ion X2- ít hơn số hạt mang điện của ion M2+ là 20 hạt Xác định số khối,
số hiệu nguyên tử của M, X và công thức phân tử của G
Giải
Ta có hệ pt sau:
Giải ra ta được: PM = 20; PX = 8
Vậy M là 40
20Ca; X là 16
8O; G là CaO
Bài 7: Nguyên tử Au có bán kính và khối lượng mol lần lượt là 1,44
0
Avà 197g/mol Biết rằng khối lượng riêng của vàng kim loại là 19,36g/cm3 Hỏi các nguyên tử vàng chiếm bao nhiêu % thể tích trong tinh thể ?
Giải
V1 nguyên tử = 4 πR 3
3,14 1, 44 10 3
1, 25 10 (cm3)
Vnguyên tử = 23 23
1, 25 10 6, 02 10 = 7,525 (cm3)
V1 mol = 197
19, 36 = 10,1756 (cm3)
Vậy độ đặc khít của Au là: 7,525 100%
Trang 4Bài 8: A, B là hai nguyên tố hoá học trong cùng nhóm A và ở 2 chu kì liên tiếp có tổng số điện
tích hạt nhân là 52 trong bảng tuần hoàn hoá học giữa A và B có 17 nguyên tố A có số điện tích hạt nhân nhỏ hơn 18
a) Xác định số điện tích hạt nhân của A và B Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B, gọi
tên Xác định vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn
b) So sánh độ âm điện của A và B Giải thích?
Giải
Vậy A là Cl, B là Br
Cấu hình electron của A: 1s22s22p63s23p5 A thuộc chu kỳ 3, nhóm VIIA
Cấu hình electron của B: 1s22s22p63s23p63d104s24p5 B thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIA
b) Độ âm điện của Cl > Br
Bài 9: Cho nguyên tố X, ở trạng thái cơ bản có 11 electron thuộc các phân lớp p X có hai đồng vị
hơn kém nhau hai nơtron Trong đồng vị số khối lớn, số hạt mang điện gấp 1,7 lần hạt không mang điện
a) Viết cấu hình electron của X
b) Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn
c) Xác định thành phần cấu tạo của hai đồng vị và thành phần % theo khối lượng của mỗi đồng vị trong X tự nhiên biết nguyên tử khối (NTK) trung bình của X bằng 35,48 Coi NTK có giá trị bằng số khối
Giải
a) Vì X có 11 electron thuộc phân lớp p
cấu hình electron phân lớp p của X là: 2p63p5
cấu hình electron đầy đủ: 1s22s22p63s23p5
b) Vị trí của X trong bảng tuần hoàn:
Ô số 17 vì có 17 electron điện tích hạt nhân bằng 17
Chu kì 3 vì có 3 lớp electron
Nhóm VII A vì cấu hình electron hóa trị là 3s23p5
c) Trong đồng vị số khối lớn số hạt mang điện là 17.2 = 34 hạt
số nơtron (hạt không mang điện) là 34:1,7 = 20 hạt
số nơtron trong đồng vị số khối nhỏ là 18 hạt
Vậy thành phần cấu tạo các đồng vị của X là:
Đồng vị số khối nhỏ: 17 electron, 17 proton, 18 nơtron
Đồng vị số khối lớn: 17 electron, 17 proton, 20 nơtron
Trang 5d) Thành phần % theo khối lượng:
Gọi thành phần % theo số nguyên tử đồng vị nhỏ là x%
thành phần % theo số nguyên tử đồng vị lớn là (100 – x)%
Áp dụng công thức tính NTKTB ta có:
NTKTB (A) = A1.x% + A2 (100 – x)%
(17+18).x% + (17+20)(100-x)% = 35,48 x = 76%
Xét 1 mol X (35,48 gam) có 0,76 mol 35X (0,76.35 = 26,6 gam)
thành phần % theo khối lượng 35X là: 26,6 : 35,48 = 74,97%
thành phần % theo khối lượng 37X là: 100% - 74,97% = 25,03%
Bài 10: Ion X- có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s24p6
a) Hãy viết cấu hình electron của X, xác định số electron độc thân trong một nguyên tử X b) Dựa vào cấu hình electron hãy xác định vị trí của X trong bảng HTTH, giải thích
c) Nêu tính chất hoá học của X, viết phương trình phản ứng minh họa
d) Khi sục không khí vào một dung dịch chứa hợp chất Y của nguyên tố X thu được đơn chất của nguyên tố X Hãy viết phương trình hóa học xẩy ra và chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử trong phản ứng
Giải
a) Nguyên tử X có ít hơn ion X- 1 electron nên X có cấu hình electron
1s22s22p63s23p63d104s24p5
Trong nguyên tử X có 1 electron độc thân
b) X thuộc chu kỳ 4 vì có 4 lớp electron, X thuộc nhóm 7A vì nó là nguyên tố p và có 7 electron ở
lớp ngoài cùng
c) X có tính oxihoa mạnh và có tính khử
3Br2 + 2Al → 2AlBr3
5Cl2 + Br2 + 6H2O → 10HCl + HBrO3
d) O2 + 4HBr → Br2 + 2H2O
O2 là chất oxihoa, HBr là chất khử
Bài 11: Nguyên tử nguyên tố R có tổng số electron ở các phân lớp s là 7 Viết cấu hình electron
nguyên tử của R Xác định tên nguyên tố R
Giải
Trong vỏ nguyên tử của nguyên tố R electron phân bố vào các phân lớp s theo thứ tự là: 1s2; 2s2; 3s2; 4s1
=> Các cấu hình electron thỏa mãn là
1s22s22p63s23p64s1 Z = 19 R là Kali
1s22s22p63s23p63d54s1 Z = 24 R là Crom
1s22s22p63s23p63d104s1 Z = 29 R là đồng
Trang 6Bài 12: Cho 5 nguyên tố A, X, Y, Z, T theo thứ tự thuộc 5 ô liên tiếp nhau trong Bảng tuần hoàn
các nguyên tố hóa học, có số hiệu nguyên tử tăng dần Tổng số hạt mang điện trong 5 nguyên tử của 5 nguyên tố trên bằng 100
a) Xác định 5 nguyên tố đã cho
b) Sắp xếp bán kính của các nguyên tử và ion sau theo chiều tăng dần (có giải thích): 2
A , X ,
Z , 2
T , Y
Giải
Gọi số hạt proton của A là p
của X là p+1; của Y là p+2; của Z là p+3; của T là p+4
Theo bài ra ta có: 10p + 20 = 100 => p = 8
A là 8O ; X là 9F ; Y là 10Ne ; Z là 11Na ; T là 12Mg
Cấu hình e của A: 1s2 2s2 2p4 Do A +2e A2- Cấu hình e của A2- là 1s2 2s2 2p6
Cấu hình e của X: 1s2 2s2 2p5 Do X + e X- Cấu hình e của X - là 1s2 2s2 2p6
Cấu hình e của Y: 1s2 2s2 2p6
Cấu hình e của Z: 1s2 2s2 2p63s1 Do Z Z+ +1e Cấu hình e của Z+ là 1s2 2s2 2p6
Cấu hình e của T: 1s2 2s2 2p63s2 Do T T2+ +2e Cấu hình e của T2+ là 1s2 2s2 2p6
Do A2-, X-, Y, Z+, T2+ đều có cùng cấu hình e (lớp vỏ giống nhau) nhưng điện tích hạt nhân của chúng lần lượt là 8+, 9+, 10+, 11+, 12+
Khi lực hút của hạt nhân càng lớn thì bán kính càng nhỏ
Bán kính nguyên tử, ion biến đổi theo thứ tự sau: T2+ < Z+ < Y < X- < A2-
Bài 13: Trong tự nhiên, nguyên tố Clo có 2 đồng vị là 35Cl và 37Cl Nguyên tử khối trung bình của Clo là 35,5 Trong hợp chất HClOx, nguyên tử đồng vị 35Cl chiếm 26,12% về khối lượng Xác định công thức phân tử của hợp chất HClOx (cho H = 1; O = 16)
Giải
Gọi x là % số nguyên tử của đồng vị 35Cl, ta có:
35,5 = 35 37(100 )
100
x= 75
Chọn số mol của HClOx = 1 mol nCl = 1 mol
số mol nguyên tử 35Cl = 0,75 mol
Theo bài ta có: %m 35Cl = 0, 75.35
1.(1 35,5 16 ) x = 0,2612 x= 4
CTPT hợp chất là : HClO4
Bài 14: Hợp chất G tạo nên từ các ion đơn nguyên tử M2+ và X2- Tổng số hạt (nơtron, proton, electron) trong phân tử G là 84, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 28 hạt Số hạt mang điện của ion X2- ít hơn số hạt mang điện của ion M2+ là 20 hạt Xác định số khối,
số hiệu nguyên tử của M, X và công thức phân tử của G
Giải
Trang 7Theo đề bài ta có hệ pt sau:
Giải ra ta được: PM = 20; PX = 8 Vậy M là 40
20Ca; X là 16
8O; G là CaO
Bài 15: Anion X- có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3p6 Viết cấu hình electron , xác định vị trí của X trong Bảng tuần hoàn? Tên gọi của X?
Giải
Cấu hình electron đầy đủ của X: 1s22s22p63s23p5
Vị trí của X trong bảng tuần hoàn: Ô số 17, chu kỳ 3; nhóm VIIA
X là clo (Cl)
Bài 16: Hợp chất M có công thức AB3 Tổng số hạt proton trong phân tử M là 40 Trong thành phần hạt nhân của A cũng như B đều có số hạt proton bằng nơtron A thuộc chu kì 3 trong bảng HTTH
a) Xác định A, B Viết cấu hình electron của A và B
b) Xác định các loại liên kết có trong phân tử AB3
Giải
a) Gọi ZA, ZB lần lượt là số đơn vị điện tích hạt nhân trong A, B
A
Z 8 O Z 16 S (chọn)
Z 9 F Z 13 Al (loại) vì trong nguyên tử A, B số proton bằng số nơtron
Cấu hình e của A và B
A(Z = 8): 1s22s22p4
B (Z = 16): 1s22s22p63s23p4
b) Phân tử AB3: SO3 CTCT:
S
O
O O
Trong phân tử SO3 có 2 liên kết cộng hóa trị (liên kết đôi) được hình thành bởi sự góp chung e của
S với O và 1 liên kết cho nhận (được hình thành bằng đôi e chỉ do S đóng góp)
Bài 17: Ion M3+ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s23p63d5 Xác định vị trí (số thứ tự, chu
kỳ, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn Cho biết M là kim loại gì?
Giải
Tổng số electron của nguyên tử M là 26
Cấu hình electron đầy đủ 1s22s22p63s23p63d64s2
Số thứ tự 26, chu kì 4, nhóm VIIIB M là Fe
Trang 8Bài 18: A, B là 2 đồng vị của nguyên tố X Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong A và B là
346, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 62 Số nơtron của B lớn hơn
số nơtron của A là 2 hạt
a) Xác định kí hiệu nguyên tử của A, B
b) Trong tự nhiên, đồng vị A chiếm 61,613% về khối lượng, tính nguyên tử khối trung bình của hai đồng vị
c) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố X
Giải
a) Gọi A: Z N
Z X
và B: Z N 2
Z X
Tổng số hạt trong A và B bằng 346: 4Z + 2N + 2 = 346 (1)
Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 62: 4Z – (2N + 2) = 62 (2)
Từ (1) và (2) suy ra: Z = 51 và N = 70
Z = 51 nên X là Sb (antimony)
Kí hiệu nguyên tử của hai đồng vị: 121
51 Sb và 123
51 Sb b) Xét 1 mol hai đồng vị, trong đó 121
51 Sbcó x mol
M = 121x + 123(1 – x)
Theo đề:
121x
100%
121x 123 1 x
= 61,613 x = 0,62
Vậy: M = 121 0, 62 123 1 0, 62 = 121,76
c) Cấu hình electron nguyên tử của X: 10 2 3
36Kr 4d 5s 5p
Bài 19: Cho X, Y là 2 phi kim: trong nguyên tử X và Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt
không mang điện lần lượt là 14 và 16 Biết trong hợp chất XYn thì X chiếm 15,0486 % về khối lượng, tổng số proton là 100 và tổng số nơtron là 106
a) Xác định số khối và tên X, Y
b) Xác định công thức cấu tạo của XYn và cho biết kiểu lai hóa và dạng hình học của phân tử
XYn
Giải
Phân tử khối: XYn = PX + NX + n(PY + NY) = 206
X = 15, 0468 206
100 = 31 Vậy X là P
Thay PX, NX vào (1) và (2): n(NY – PY) = 5
2PY – NY = 16 NY = 2PY – 16
Trang 9n(PY – 16) = 5 PY = 5 16x
x
Chọn x = 5 PY = 17 (Cl)
b) Hợp chất cần tìm là PCl5
Nguyên tử trung tâm P có kiểu lai hóa sp3d, dạng lưỡng tháp tam giác
Bài 20: Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hiđro (trong đó R có số oxi
hóa thấp nhất) là a%, còn trong oxit cao nhất là b%
a) Xác định R biết a:b=11:4
b) Viết công thức phân tử, công thức electron, công thức cấu tạo của hai hợp chất trên
c) Xác định loại liên kết hóa học của R với hiđro và của R với oxi trong hai hợp chất trên
Giải
a) Vì R tạo được hợp chất khí với H nên R là phi kim
Giả sử R thuộc nhóm x (x4)
Theo giả thiết
công thức của R với H là RH8-x a = .100
8 x
R
R
công thức oxit cao nhất của R là R2Ox
b
R+8-x 4
b
7
Xét bảng
R 12 có C 18,14 loại 24,28 loại 30,42 loại
Vậy R là C
b) Công thức phân tử Công thức electron Công thức cấu tạo
CH4
H
H:C:H
H
l l
H H-C-H H
CO2
O:: C ::
O O = C = O c) Trong hợp chất CH4 có C H = 2,55 - 0,22 = 0,35 < 0,4 nên liên kết giữa C-H là liên kết cộng hóa trị không cực
Trong hợp chất CO2 có 0, O C = 3,44 – 2,55 = 0,89
0,4 < 0,89 < 1,7 nên liên kết giữa C=O là liên kết cộng hóa trị phân cực
Bài 21: Hợp chất của nguyên tố R với Hiđro là chất khí và có dạng RHx Khối lượng phân tử oxit cao nhất của R bằng 2,353 lần khối lượng phân tử của RHx
a) Viết công thức oxit cao nhất của R theo x và xác định tên của R
Trang 10b) Viết công thức cấu tạo của công thức oxit cao nhất và hiđroxit tương ứng theo quan niệm hiện đại
Giải
a) R là phi kim
+ TH1: Oxit cao nhất là R2O(8 - x)
2R 16 8 x
R x
= 2,353 Không tìm được R
+ TH2: Oxit cao nhất là RO(4 - 0,5x)
R 16 4 0, 5x
= 2,353 R = 32 Vậy R là S
b) Oxit SO3
Hidroxit H2SO4
Bài 22: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt proton, nơtron và electron là 82 Trong hạt nhân
X, số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 4
a) Viết cấu hình electron của X, X2+, X3+
b) So sánh bán kính của X, X2+, X3+ Giải thích ngắn gọn
c) Ion X3+ bền hơn X2+ Giải thích
Giải
a) Ta có: 2P N 82 P 26
Cấu hình electron của Fe: 6 2
Ar 3d 4s
Cấu hình electron của Fe2+: 6
Ar 3d
Cấu hình electron của Fe3+: 5
Ar 3d
b) So sánh bán kính: Fe > Fe2+ > Fe3+
Giải thích: electron, số lớp
c) Ion X3+ bền hơn X2+ Vì Fe3+ có cấu hình bán bão hòa
Bài 23: Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong ion X3+ bằng 73 Trong X3+ số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 17
a) Viết cấu hình electron của X, X2+, X3+
b) Xác định vị trí ( ô, chu kỳ, nhóm) của nguyên tố X trong bảng tuần hoàn Giải thích
Giải
a) Ta có hệ: 2P N 3 73 P 24
Cấu hình e của X: [Ar]3d54s1; X2+: [Ar]3d4; X3+: [Ar]3d3
b) X ở ô 24( vì có 24e); chu kỳ 4 (vì có lớp e); nhóm VIB (nguyên tố d và có 6e hóa trị)