Chương 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 NH 4 + , N có hoá trị 4 (số oxi hoá: 3); trong NH 3 , 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 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 : có 2e ở lớp ngoài cùng → số electron hoá trị là 2 Mn 1s 2 s 2 1p 6 3p 6 3d 5 4s 2 : 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: CH 4 : 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 CH 4 : 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 Ni 2+ , xác định số thứ tự chu kỳ, phân nhóm của Ni. b) Viết cấu hình electron của các ion Fe 2+ , Fe 3+ , S 2- . 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 + , Cu 2+ . Hãy xác định số thứ tự chu kỳ và phân nhóm củ Cu. HƯỚNG DẪN GIẢI a) Cấu hình e: Ni: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 Ni 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 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: Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2d 6 3s 2 3p 6 3d 6 Fe 3+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 S 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 c) Cấu hình e: Cu: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 Cu + : 1s 2 2s 2 2p 6 2s 2 3p 6 3d 10 Cu 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 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 Z A +Z B = 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: 1s 2 2s 1 → A là Li (Z = 3) B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 → B là Cl (Z = 7) → Hợp chất ion của AB là LiCl - Nếu A ở PNC II thì B thuộc PNC VI: A: 1s 2 2s 2 → A là Be (Z = 4) B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 → B là S (Z = 16) → Hợp chất ion của AB là BeS * A ở chu kỳ 3, B ở chu kỳ 2: - Nếu A PNC I và B thuộc PNC VII: A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 → A là Na (Z = 11) B: 1s 2 2s 2 2p 5 → B là F (Z = 9) → Hợp chất ion của AB là NaF - Nếu A PNC II và B thuộc PNC VI: A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 → A là Mg (Z = 12) B: 1s 2 2s 2 2p 4 → 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 Z A và Z B lần luợt là proton trong nguyên tử của A và B. Ta có: Z A + Z B = 32 (1) Giả sử Z A < Z B , ta có: 2Z A < Z A + Z B = 32 → Z A <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 Z B - Z A = 8 (2). Giải (1) và (2)→ Z A = 12 (Mg) và Z B = 20 (Ca) Cấu hình e của Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Cấu hình e của Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 → Chu kỳ 3 và B chu kỳ 4 cùng PNC II * Nếu Z B - Z A =18 (3). Giải (1) và (3) Z A = 7(N) và Z B = 25 (Mn). Cấu hình e của N: 1s 2 2s 2 2p 3 Cấu hình e của Mn: 1s 2 2s 2 2p 3 → A ở chu kỳ 2 và B ở chu kỳ 4, không liên tiếp (loại) Cấu hình e của Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Mg 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 Cấu hình e của Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 Ca 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 TRUNG HIẾU 5: Cho 3 nguyên tố A, M, X có cấu hình e ở lớp ngoài cùng (n = 3) tương ứng là ns 1 , ns 2 , np 1 , ns 2 np 5 . 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 Phân nhómSố thứ tự Tên nguyên tố A 3s 1 3 Chính I 11 Na M 3s 2 3p 1 3 Chính III 13 Al X 3s 2 3p 5 3 Chính VII 17 Cl 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: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (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 Ca 2+ → Đạt cấu hình e của Ar. Các anion Cl - , S 2- mang số oxi hoá âm thấp nhất: Chất khử; Các cation K + , Ca 2+ mang số oxi hoá dương lớn nhất: Chất oxi hoá. TRUNG HIẾU 7: Hợp chất X được tạo thành từ cation M + và anion Y 2- . Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên. Tổng số Proton trong M + Là 11, tổng số electron trong Y 2- là 50. Hãy xác định CTPT và gọi tên X, biết rằng 2 nguyên tố trong Y 2- thuộc cùng phân nhóm và ở 2 chu kỳ liên tiếp. HƯỚNG DẪN GIẢI: Đặt công thức của hợp chất: M 2 Y Ion M + gồm 2 nguyên tố A, B: A x B y + với x + y = 5 (1) và: xZ A + yZ B = 11 (2) Ion Y 2- gồm 2 nguyên tố R, Q: R n Q m 2- với: n + m =5 (3) và: nZ R +mZ Q = 48 (4) Từ (1) và (2) ta có số proton trung bình của A và B: Z AB = 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 Z A + y .1 = 11 (1): x + y = 5 → (Z A - 1) x = 6 chỉ có nghiệm x = 1 và Z A = 7 (Nitơ là nhận được, vậy M + là NH 4 + Từ (3) và (4) ta cũng có số proton trung bình của R và Q: Z RQ = 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: Z Q - Z R = 8 n + m = 5 nZ R + mZ Q = 48 → 5Z R - 8n = 8 → n = 4 và Z R = 8 (Oxi) → m = 1 và Z Q = 16 (S) Vậy Y 2- là và hợp chất X phải tìm là (NH 4 ) 2 SO 4 : amoni sunphat. TRUNG HIẾU 8: Một hợp chất ion, cấu tạo từ ion M + và ion X 2- . Trong phân tử M 2 X 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 X 2- là 23. Tổng số hạt (p, n, e) trong ion M + nhiều hơn trong ion X 2- là 31 hạt. a) Viết cấu hình electron của ion M + và X 2- 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 M 2 X: 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 X 2 : (2p + n -1) - (2p'+ n')= 23 (3) Hiệu số hạt trong M + và số hạt trong X 2 : (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: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 M + : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X: 1s 2 2s 2 2p 4 X 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 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 2p 6 . 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: a) Cấu hình e của R: 1s 2 2s 2 2p 6 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 + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 2Na + Cl 2 (t 0 ) → 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 + Cl 2 c) Anion X - có cấu hình electron giống R + (có 10 e): 1s 2 2s 2 2p 6 . Như vậy cấu hình e của X phải có 9 e, vậy X là Fluor(F). Cấu hình e của F: 1s 2 2s 2 2p 5 . TRUNG HIẾU 10: Hợp chất A có công thức là MX x 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 MX x 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 → 7p'x - 8p = 16 (1) Giả thiết cho, tổng số protron trong MX n : 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 FeS 2 . Cấu hình điện tử của S: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 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 X 2- . Trong phân tử M 2 X 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 X 2- là 23. Tổng số hạt trong M + nhiều hơn trong X 2- là 31 hạt. a) Viết cấu hình electron của các ion M + và X 2- . 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 Z 1 , e 1 , n 1 lần lượt là số hạt proton, nơtron, electron của M. Ta có Z 1 = e 1 . Gọi lần lượt là số hạt proton, nơtron, electron của X. Ta có: Z 2 = e 2 . Tổng số hạt trong M: Z 1 + e 1 + n 1 = 2Z 1 + n 1 X: Z 2 + e 2 + n 2 = 2Z 2 + n 2 Suy ra: Trong M + có Z 1 proton, Z 1 - 1 electron, n 1 nơtron X 2- có Z 2 proton, Z 2 + 2 electron, n 2 nơtron. Tổng số hạt trong M 2 X = 2(2Z 1 + n 1 ) + 2Z 2 + n 2 = 140. → 2(2Z 1 + Z 2 + (2n 1 + n 2 ) = 140 (I) Hiệu số hạt mang điện và không mang điện trong M 2 X: 4Z 1 + 2Z 2 - (2n 1 + n 2 ) = 44 (II) Hiệu số số hạt trong M + và X 2- : (2Z 1 - 1 + n 1 ) - (2Z 2 + 2 + n 2 ) = 31 (III) Hiệu số số khối của M + và X 2- : Z 1 + n 1 - (Z 2 + n 2 ) = 23 (IV) Hệ phương trình (I), (II), (III), (IV) và (a) (III) - (IV) → Z 1 - Z 2 = 11 (a) Giải hệ ta được: Z 1 = 19; Z 2 = 8; n 1 = 20; n 2 = 8 M(Z 1 = 19): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 . → M - = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . X(Z 2 = 8): 1s 2 2s 2 2p 4 ; X 2 = 1s 2 2s 2 3p 6 . 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. . Chương 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. 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: CH 4