Đang tải... (xem toàn văn)
bai tap ve nguyen tu
BÀI TẬP CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Dạng 1: - Xác định khối lượng nguyên tử - Các toán độ rỗng nguyên tử, tỉ khối hạt nhân nguyên tử biết kích thước nguyên tử, hạt nhân số khối Bài 1:Đối với nguyên tử Zn, bán kính nguyên tử khối lượng mol nguyên tử 1.38Å 65 g/mol a Xác định khối lượng riêng trung bình nguyên tử Zn (g/cm3) b Biết tinh thể Zn khơng phải đặc khít mà có khoảng rỗng nên thực tế chiếm 74% thể tích tinh thể Xác định khối lượng riêng thực Zn Bài giải a) M 65 m N 6,02.1023 d= = A = =9,81(g/cm3 ) 4 V πr 3,14.(1,38.10-8 )3 3 d th = b) m m 74 74 = =d =9,81 =7,23(g/cm ) Vth V 100 100 100 74 Bài 2: Xác định bán kính gần nguyên tử Ca, Fe Au tỉ khối kim loại 1,55 , 7,9 19,3 Biết tinh thể nguyên tử nguyên tố chiếm 74% thể tích Cho Ca= 40,08; Fe= 55,935; Au =196,97 Bài giải Thể tích mol canxi bằng: V= khốilượng molcủaCanxi 40, = =25,86cm tỉkhối 1,5 Thể tích thực nguyên tử Canxi chiếm 74%:25,86 × 0,74= 19,14 cm3 Thể tích nguyên tử Canxi: 19,14 −23 V= 23 ≈3.10 cm 6.10 R= √ −23 3,3.10 4.3,14 - Bán kính gần nguyên tử Canxi 1,97.10-8cm - Bán kính gần nguyên tử vàng 1,44.10-8cm - Bán kính gần nguyên tử sắt 1,28.10-8cm Dạng 2:Các dạng tập liên quan đến hạt tạo thành nguyên tử Bài 1:Tổng só hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố 21 a) Hãy xác định tên ngun tố b) Viết cấu hình electron ngun tử ngun tố c) Tính tổng số obital nguyên tử nguyên tố Bài giải Gọi Z số proton số electron a) N số nơtron 2Z + N=21 (1) Z = (21- N) / = 10,5 – N/ nên Z ≤ 10, 80 nguyên tố có hạt nhân nguyên tử bền, nên ta áp dụng: ≤ N ≤ Z 1,5 nên N ≤ 1,5Z thay vào (1) 2Z + 1,5Z ≥ 21 nên Z ≥ => ≤ Z ≤ 10 A = 21- Z Z A 15 14 13 Vậy Z = A = 14 Nguyên tố N b) 10 11 1s2 2s2 2p3 c) 12 Có tất obital Bài 2: Phân tử X có cơng thức abc Tổng số hạt mang điện không mang điện phân tử X 82 Trong số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22, hiệu số khối b c gấp 10 lần số khối a , tổng số khối b c gấp 27 lần số khối a Tìm cơng thức phân tử X Bài giải Gọi số hạt proton, nơtron, số khối nguyên tử a là: Za ; Na ; Aa Gọi số hạt proton, nơtron, số khối nguyên tử b là: Zb ; Nb ; Ab Gọi số hạt proton, nơtron, số khối nguyên tử c là: Zc ; Nc ; Ac Từ kiện đầu thiết lập 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) (2) : (Za + Zb + Zc) = 26 ; (Na + Nb + Nc) = 30 => Aa + Ab + Ac = 56 Giải được: Aa = ; Ab = 37 ; Ac = 17 Kết hợp với (Za + Zb + Zc) = 26 37 16 Tìm : Za = 1, Zb = 17 ; Zc = nguyên tử là: H ; 17 Cl ; O Công thức X: HClO Bài 3:Phân tử AB2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron 66, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22, số hạt mang điện B nhiều A 20 Viết công thức phân tử AB2 kí hiệu hố học Bài giải Đặt kí hiệu : − Số hạt proton nguyên tử A : ZA ; Số hạt nơtron NA ; Số hạt electron EA − Tương tự nguyên tử B : ZB ; NB ; EB Theo kiện đầu bài, thiết lập phương trình tốn học : (ZA + NA + EA) + 2(ZB + NB + EB) = 66 Vì ZA = EA ; ZB = EB nên 2Z A + N A + 4Z B + 2N B = 66 2Z A + 4Z B − N A − 2N B = 22 4Z − 2Z = 20 B A Giải ZA = ; ZB = Công thức AB2 CO2 Bài 4:Tổng số hạt mang điện không mang điện n nguyên tử nguyên tố 18 Xác định tên nguyên tố, viết cấu hình electron Bài giải Đặt số hạt proton, nơtron nguyên tử nguyên tố Z N Ta có: n(2Z + N) = 18 18 => (2Z + N) = n điều kiện: (2Z + N) nguyên, dương, ≥ ≤ N ≤ Z 1,5 Thoả mãn n = ; ; ; ; * n = 1: 2Z + N = 18 => 5,1 ≤ Z ≤ 12 => Z = => C cấu hình: 1s22s22p2 * n = 2: => 2Z + N = 2,6 ≤ Z ≤ => Z = số khối = => khơng có nguyên tố ứng với giá trị tìm * n = 3: 2Z + N = => 1,7 ≤ Z ≤ => Z = => He , cấu hình: 1s2 * n = 6: 2Z + N = => 0,86 ≤ Z ≤ => Z = => D , cấu hình: 1s1 * n = 9: 2Z + N = => thoả mãn N = => Z = => H ,cấu hình: 1s1 Dạng 3: Bài tập số khối, đồng vị nguyên tử khối trung bình Bài 1: Magie có đồng vị X Y Đồng vị X có nguyên tử lượng 24 Đồng vị Y X nơtron Tính ngun tử khối trung bình Mg Biết số nguyên tử 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) dung dịch HCl dư 5,6 lít H2 (đkc) a) Tìm ngun tử lượng trung bình M Gọi tên b) M có đồng vị với tổng số khối 75 Biết số khối đồng vị lập thành cấp số cộng Đồng vị thứ III chiếm 11,4% số nguyên tử số nơtron a) b) nhiều số proton hạt, đồng vị thứ có số proton = số nơtron Tìm số khối số nơtron đồng vị Tìm % đồng vị I II Bài giải Số mol H2 = 5,6 : 22,4 = 0,25 Phản ứng xảy ra: M + 2HCl = MCl2 + H2 0,25 mol 0,25 mol Nguyên tử lượng trung bình M = 6,082 : 0,25 = 24,328 (dvc) Hiệu số khối đồng vị III đồng vị I 2, số khối lập thành cấp số cộng chứng tỏ số khối thuộc số tự nhiên lien tiếp Suy ra:M1 + M2 + M3 = 75 M2 - M1 = M3 - M2 = Giải ta M1 = 24 ; M2 = 25 ; M3 = 26 Như vậy: đồng vị I có 24 : = 12 nơtron, đồng vị II III có 13 14 nơtron Gọi x % đồng vị I ( 100 – 11,4 –x) = (88,6 – x ) % đồng vị II, ta có: [ 24x + 25( 88,6 –x) + 26 11,4] : 100 = 24,328 Giải ta x = 78,6 Vậy đồng vị I chiếm 78,6% : đồng vị II chiếm 10% Bài 3:Một nguyên tố X có dồng vị với thành phần phần trăm số nguyên tử 92,3% ; 4,7%; 3% Biết tổng số khối đồng vị 87 Nếu cho 2,8107 gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy sau phản ứng thu 4,48 lít H (đkc) theo phương trình X + 2NaOH + H2O = Na2XO3 + 2H2 a) Tìm số khối đồng vị nêu trên, biết hạt nhân đồng vị II chứa nhiều b) hạt nhân đồng vị I nơtron Tìm số nơtron đồng vị, biết có đồng vị có số proton số nơtron Bài giải a) Số mol H2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol số mol X phản ứng = 0,1 mol X có nguyên tử lượng = 2,8107 : 0,1 = 28,107 Giải hệ : X1 + X2 + X3 = 87 X2 = X1 + (92,3X1 + 4,7X2 + 3X3) :100 = 28,107 Ta X1 = 28; X2 = 29; X3 = 30 b) Đồng vị I có 28:2 = 14 nơtron Đồng vị II có 15 nơtron Đồng vị có 16 nơtron Bài 4:Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử A 16, nguyên tử B 58 Tìm số proton,nơtron số khối nguyên tử A,B Giả sử chênh lệch số khối với khối lượng ngun tử trung bình khơng q đơn vị Bài giải *Xác định A : 2Z + N = 16 N = 16 – 2Z (1) Mặt khác: ≤ N ≤ Z 1,5 Thay vào (1) : 4,5 ≤ ≤ Z 5,2 Suy Z = => A= 11 Vậy A Bo (B) *Xác định B Ta có 2Z + N = 58 N = 58 – 2Z Mặt khác: ≤ N ≤ Z 1,5 Thay vào (2) : 16,5 ≤ Z số khối Z ≤ 17 41 19,3 18 40 19 39 Theo đề chênh lệch số khối với khối lượng ngun tử trung bình khơng q đơn vị nên B Kali (K) Argon (Ar) Dạng 4:Bài tập cấu hình electron số lượng tử Bài 1: Xác định tên nguyên tố mà nguyên tử có electron ngồi điền vào cấu hình electron có số lượng tử 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 n l m s Cấu hình e Cấu hình e nguyên tử 2s 0 +1/2 Tên nguyên tố 1s2 2s1 Liti: Li 3p4 -1 0 2 1s 2s 2p Lưu 3s2 3p4 huỳnh: S -1/2 1s2 2s2 2p6 +1/2 Kali: K 3s2 3p6 4s1 1s2 2s2 2p6 3p6 3d5 4s1 3s Crom: Cr 2 6 10 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s Đồng: Cu 4s1 4p1 -1 +1/2 1s2 2s2 2p 4s24p1 Gali: Ga Bài 2: a) Cho biết số thứ tự nguyên tố Ni 28 lớp ngồi có electron, hãy: Viết cấu hình electron Ni ion Ni2+ Xác định số thứ tự, chu kỳ nhóm Ni Cho nguyên tố X,Y có số lượng tử electron cuối là: X: n=3; l=1; m=0; ms=-1/2 Y: n=3; l=0; m=0; ms=-1/2 (1) (2) b) Viết cấu hình electron X,Y Xác định vị trí X, Y bảng tuần hồn Bài giải a) b) Cấu hình electron: Ni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 Ni2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 X: 3p5 cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Y: 3s2 cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2 X: chu kỳ 3, số 17, nhóm VIIA Y: chu kỳ 3, ô số 12, nhóm IIA Bài 3: Phi kim X có electron sau ứng với số lượng tử có tổng đại số 2,5.Xác định phi kim X Biết electron chiếm obitan m có trị số nhỏ trước Bài giải X phi kim nên l=1(không phải H, He) Khi l=1 m có giá trị từ -1,0,+1 n≥2 Như có trường hợp 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 nguyên tố A có electron lượng cao ứng với số lượng tử: n=3; l=1; m=+1; ms=-1/2 a) b) Xác định vị trí A bảng tuần hồn A nguyên tố gì? B đơn chất có tính oxi hóa mạnh tạo ngun tố mà ion tương ứng có cấu hình electron giống cấu hình electron A Xác định cơng thức phân tử B Bài giải a) Electron cuối A lớp thứ 3, phân lớp p thuộc obitan thứ Sơ đồ obitan tương ứng lớp electron nguyên tử A : 3s Cấuhình electron A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 A thuộc chu kỳ 3, nhóm VIIIA ngun tố Ar(argon) b) B có tính oxi hóa mạnh nên B phải phi kim thuộc chu kỳ tạo ion có cấu hình electron Ar Các phi kim thuộc chu kỳ có Si, P, S, Cl Đơn chất B phải Cl2 tính oxi hóa mạnh Bài 5: Cho ngun tố A, nguyên tử A tạo hiđrua có cơng thức HA thể khí(ở điều kiện thường) Điện tử cuối nguyên tử A có tổng n+1=5( với n,l số lượng tử số lượng tử phụ) a) Viết cấu hình điện tử A, xác định vị trí A bảng tuần hồn b) Viết phương trình phản ứng chứng minh đơn chất A có tính oxi hóa, tính khử, tính tự oxi hóa khử Bài giải a) HA thể khí A nhóm VIIA Cấu hình electron hóa trị ns np5, nên l=1 n=4 cấu hình electron đầy đủ A 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 Vậy A chu kỳ 4, nhóm VIIA b) Tính oxi hóa: Br2 + H22HBr Tính khử: Br2 + 2KClO3Cl2+2KBrO3 Tính tự oxi hóa khử: Br2+2KOHKBr+KBrO+H2O Bài 6: Cho nguyên tố A, B đứng kế bảng HTTH có tổng số ( n+l) nhau; số lượng tử A lớn số lượng tử B Tổng đại số số lượng tử electron cuối B 4,5 Hãy xác định số lượng tử electron cuối A, B Bài giải A, B đứng HTTH có ( n +l) , n A> nB suy cấu hình ngồi B : np6 A : ( n+1)s1 Suy n+ + – 1/2 = 4,5 n=3 Vậy số lượng tử A n=4 l=0 m=0 ms=+1/2 B n=3 l=1 m=1 ms=-1/2 Bài 7: Cho nguyên tố X,Y,Z thuộc chu kỳ bảng tuần hoàn(ZX nB> nC Tổng số electron phân mức cuối A B số electron phân mức cuối C A C đứng bảng HTTH Tổng đại số số lượng tử electron cuối C 3,5 a) Hãy xác định số lượng tử electron cuối A, B, C b) Viết cấu hình electron cho biết vị trí A, B, C bảng HTTH Bài giải Ta có nA > nC A, C chứng tỏ A C có cấu hình electron A (n + 1)s1 C : np6 ( 1s2) Trong C : n + l + m + ms = 3,5 với l = 1, m = 1, ms = -1/2 Suy n =2 Vậy C có cấu hình electron: 1s22s22p6 A có cấu hình electron: 1s22s22p63s1 B có tổng ( n+ l) A, B có n A > nB suy C, B có electron cuối phân lớp 2p Tổng số electron mức cuối A B số electron phân mức cuối C nên B: 1s22s22p5 12 a) Bộ số lượng tử: A: n = l = m = ms = +1/2 B: n = l=1 m=0 ms = -1/2 C: n = l = m = +1 ms = -1/2 b) Cấu hình electron vị trí A, B, C A: 1s22s22p63s1 ZA =11, A thuộc chu kỳ 3, nhóm IA, thuộc thứ 11 B: 1s22s22p5 ZB = 9, B thuộc chu kỳ 2, nhóm VIIA, thuộc thứ C: 1s22s22p6 ZC = 10, B thuộc chu kỳ 2, nhóm VIIIA, thuộc ô thứ 10 Bài 3:Hợp chất Z tạo ngun tố M, R có cơng thức M aRb R chiếm 6,667% khối lượng Trong hạt nhân ngun tử M có n = p+4, cịn hạt nhân R có n’ = p’, n, p, n’, p’ số nowtron proton tương ứng M R Biết tổng số hạt proton phân tử Z = 84 a +b =4 Tìm cơng thức phân tử Z Bài giải Số khối nguyên tử M: p + n= 2p+4 Số khối nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’ % mR 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 MaRb = ap + p’b = 84 a+ b = (3) ( 1) ( 2) suy p’b/ ( 84 + 2a) = 1/15 (2) suy 15 p’b = 84 + 2a p’b = 84 - ap 13 (2) Suy : p= 1176 a−2 15 Từ (3) suy ≤ a ≤ Với a = p = 78,26 loại Với a =2 p = 39,07 loại Với a =3 p = 26 Fe a = suy b =1 , p’ = ( cacbon) Vậy CTPT Z Fe3C Bài 4:cho m gam kim loại X tác dụng vừa đủ với 7,81gam khí clo thu 14,05943 gam muối clorua với hiệu suất 95% Kim loại X có đồng vị A B có đặc điểm: - Tổng số phần tử nguyên tử A B 186 - Hiệu số hạt không mang điện A B - Một hỗn hợp có 3600 nguyên tử A B Nếu ta thêm vào hỗn hợp 400 nguyên tử A hàm lượng nguyên tử B hỗn hợp sau hỗn hợp đầu 7,3% a) Xác định khối lượng m nguyên tử khối kim loại X b) Xác định số khối A,B số proton c) Xác định số nguyên tử A có khối lượng muối nói Bài giải - Số gam muối clorua theo lý thuyết: - Khối lượng kim loại X muối: - Kim loại X có hóa trị x Muối clorua có cơng thức XClx nCl muối: 7,81 =0,22 35,5 14 14,7994 – 7,81 = 6,9894 gam nX muối 0,22 x 6,9894x M x= =31,37x 0,22 Với x=1 ta có MX =31,37 (loại) Với x=2 ta có MX =63,54 (Cu) Với x=3 ta có MX=95,31 (loại) *Tính số đồng vị A B hỗn hợp Gọi a số hạt đồng vị A, b số hạt đồng vị B → b = 2628 a =972 *Tính số khối A B Gọi số khối đồng vị A A số khối đồng vị B B Giải ta có: A = 63; B = 65 Nếu cho A- B =2 Giải ta có: B = 62,05 Số khối phải nguyên dương nên loại nghiệm chọn nghiệm *Tính p: Tổng số hạt A: 186−2 =92 Số e = số p e + p + n = 92 p + n =A =63 Vậy e = 92- 63 =29 15 p = 29 Bài 5:Cấu hình electron ngồi nguyên tố X 5p Tỉ số notron điện tích hạt nhân 1,3962 Số notron nguyên tử X gấp 3,7 lần số notron nguyên tử nguyên tố Y Khi cho 1,0725 gam Y tác dụng với lượng dư X thu 4,565 gam sản phẩm có cơng thức XY a) Viết đầy đủ cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X b) Xác định số hiệu nguyên tử, số khối tên X, Y c) X Y chất kim loại? Là phi kim? Bài giải a) Cấu hình electron đầy đủ nguyên tử nguyên tố X: 1s22s22p63s23p63d104s24p63d105s25p5 ZX =53 AX = NX + ZX mà NX/ZX =1,3962 → NX = 74 AX = 74 + 53 = 127 X thuộc chu kỳ V, nhóm VIIA tên iot phi kim b) NY: NX / NY = 3,7 Thay NX = 74 ta có NY =20 Cho: X + Y → XY Vậy mol nguyên tử X cần mol nguyên tử Y Cứ 1,0725 g Y tác dụng hết với X thu 4,565g XY Vậy lượng X tham gia phản ứng là: 4,565 – 1,0725 = 3,4925g ZY = AY – NY = 39 -20 = 19 nY = nX = MY hay AY = 0,0275 mol 39 Cấu hình electron Y: 1s22s22p63s23p64s1 16 Y thuộc chu kỳ IV, nhóm IA, có tên Kali kim loại hoạt động hóa học mạnh Bài 6:Một hợp chất tạo thành từ ion M+ X22- Trong phân tử M2X2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron 164; số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 52 Số khối M lớn số khối X 23 đơn vị Tổng số hạt proton, nơtron, electron ion M+ nhiều ion X22-là hạt.Xác định nguyên tố M, X công thức phân tử M2X2 Bài giải: Gọi Z, N số proton số nơtron nguyên tử M Z’, N’ số proton, nơtron nguyên tử X Theo đề ta có: 2.(2Z + N) + 2(2Z’ + N’) = 164 (1) (4Z + 4Z’) - (2N + N’) = 52 (2) (Z + N) - (Z’ + N’ ) = 23 (3) (2Z + N - 1) - (2Z’ + N’ + 2) = (4) Giải hệ phương trình (1, 2, 3, 4) ta Z =19 K Z’ =8 O Cơng thức phân tử M2X2 K2O2 17 18 ... ms=-1/2 Y: n=3; l=0; m=0; ms=-1/2 (1) (2) b) Viết cấu hình electron X,Y Xác định vị trí X, Y bảng tu? ??n hồn Bài giải a) b) Cấu hình electron: Ni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 Ni2+: 1s2 2s2 2p6 3s2... có electron lượng cao ứng với số lượng tử: n=3; l=1; m=+1; ms=-1/2 a) b) Xác định vị trí A bảng tu? ??n hồn A ngun tố gì? B đơn chất có tính oxi hóa mạnh tạo ngun tố mà ion tương ứng có cấu hình... n+1=5( với n,l số lượng tử số lượng tử phụ) a) Viết cấu hình điện tử A, xác định vị trí A bảng tu? ??n hồn b) Viết phương trình phản ứng chứng minh đơn chất A có tính oxi hóa, tính khử, tính tự
