Published on
1. chúng tôi NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG – TS.TRẦN TRUNG NINH BÀI TẬP CHỌN LỌC HÓA HỌC 10 (Chương trình chuẩn và nâng cao)
2. NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2006 3
3. LỜI NÓI ĐẦU Hóa học là một khoa học lý thuyết và thực nghiệm. Hóa học đòi hỏi sự chính xác của toán học đồng thời với sự linh hoạt trong tư duy và óc tưởng tượng phong phú, sinh động và sự khéo léo trong các thao tác thí nghiệm. Chúng tôi giới thiệu cùng bạn đọc quyển “Bài tập chọn lọc Hóa học 10” chương trình chuẩn và nâng cao. Sách gồm các bài tập Hóa học chọn lọc trong chương trình Hóa học 10 có mở rộng và nâng cao, có thể sử dụng để phát triển năng lực tư duy Hóa học cho học sinh lớp 10 và phục vụ ôn tập các kì thi tú tài, thi tuyển sinh đại học, cao đẳng và thi học sinh giỏi. Quyển sách được biên soạn theo chương trình mới của Bộ Giáo dục và đào tạo. Sách được chia thành 7 chương, tương ứng với từng chương của sách giáo khoa Hóa học 10. Mỗi chương bao gồm các nội dung chính sau: A- Tóm tắt lí thuyết. B- Bài tập có hướng dẫn. C- Hướng dẫn giải D- Bài tập tự luyện E- Bài tập trắc nghiệm F- Thông tin bổ sung, Sách có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các thầy, cô giáo, cho các em học sinh mong có được một nền tảng vững chắc các kiến thức, tư duy và kĩ năng môn Hóa học lớp 10. Mặc dù chúng tôi đã có nhiều cố gắng, nhưng do trình độ và thời gian biên soạn còn hạn chế nên không tránh khỏi các sai sót. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp của các bạn đọc, nhất là các thầy, cô giáo và các em học sinh để sách được hoàn chỉnh hơn trong lần tái bản sau. Các tác giả 4
4. Chương 1 NGUYÊN TỬ A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I. Thành phần nguyên tử Nguyên tử Lớp vỏ Gồm các electron mang điện âm Hạt nhân Proton mang điện dương Nơtron không mang điện 1. Lớp vỏ: Bao gồm các electron mang điện tích âm. – Điện tích: qe = -1,602.10-19C = 1- Khối lượng: me = 9,1095.10-31 kg 2. Hạt nhân: Bao gồm các proton và các nơtron a. Proton – Điện tích: qp = +1,602.10-19C = 1+ – Khối lượng: mp = 1,6726.10-27 kg ≈ 1u (đvC) b. Nơtron – Điện tích: qn = 0 – Khối lượng: mn = 1,6748.10-27 kg ≈ 1u 5
5. Kết luận: – Hạt nhân mang điện dương, còn lớp vỏ mang điện âm – Tổng số proton = tổng số electron trong nguyên tử – Khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và nơtron II. Điện tích và số khối hạt nhân 1. Điện tích hạt nhân Nguyên tử trung hòa điện, cho nên ngoài các electron mang điện âm, nguyên tử còn có hạt nhân mang điện dương. Điện tích hạt nhân là Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân là Z. Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron Thí dụ: Nguyên tử có 17 electron thì điện tích hạt nhân là 17+ 2. Số khối hạt nhân A=Z+N Thí dụ: Nguyên tử có natri có 11 electron và 12 nơtron thì số khối là: A = 11 + 12 = 23 (Số khối không có đơn vị) 3. Nguyên tố hóa học – Là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân. – Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e – Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử. III. Đồng vị, nguyên tử khối trung bình 1. Đồng vị – Là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau số nơtron (khác nhau số khối A). – Thí dụ: Nguyên tố cacbon có 3 đồng vị: 12 6 C , 13 C , 6 14 6 C 2. Nguyên tử khối trung bình Gọi A là nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố. A1, A2 … là nguyên tử khối của các đồng vị có % số nguyên tử lần lượt là a%, b%… 6
6. Ta có: A= a.A 1 + b.A 2 + …. 100 IV. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử. Obitan nguyên tử. – Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân và không theo một quỹ đạo nào. – Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là lớn nhất được gọi là obitan nguyên tử. – Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số 8 nổi, obitan d, f có hình phức tạp. z z z x x y y Obitan s z x x y Obitan px y Obitan py Obitan pz V. Lớp và phân lớp 1. Lớp – Các electron trong nguyên tử được sắp xếp thành lớp và phân lớp. – Các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau. – Thứ tự và kí hiệu các lớp: n 1 2 3 4 5 6 7 Tên lớp K L M N O P Q 2. Phân lớp – Được kí hiệu là: s, p, d, f – Số phân lớp trong một lớp chính bằng số thứ tự của lớp. – Số obitan có trong các phân lớp s, p, d, f lần lượt là 1, 3, 5 và 7 – Mỗi obitan chứa tối đa 2 electron VI. Cấu hình electron trong nguyên tử 7
7. 1. Mức năng lượng – Trật tự mức năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s … – Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo các nguyên lí và quy tắc: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun. 2. Cấu hình electron Sự phân bố các electron vào obitan trong nguyên tử tuân theo các quy tắc và nguyên lí: – Nguyên lí Pauli: Trên một obitan có thể có nhiều nhất hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi obitan. – Nguyên lí vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. – Quy tắc Hun: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Cách viết cấu hình electron trong nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng + Viết electron theo thứ tự các lớp và phân lớp. Thí dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 Sắp xếp theo mức năng lượng 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Cấu hình electron B. BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 1.1 Vì sao từ những ý tưởng đầu tiên về nguyên tử, cách đây 2500 năm của Democrit, mãi đến cuối thế kỉ XIX người ta mới chúng minh được nguyên tử là có thật và có cấu tạo phức tạp ? Mô tả thí nghiệm tìm ra electron. 1.2 Nguyên tử khối của neon là 20,179. Hãy tính khối lượng của một nguyên tử neon theo kg. 1.3 Kết quả phân tích cho thấy trong phân tử khí CO 2 có 27,3% C và 72,7% O theo khối lượng. Biết nguyên tử khối của C là 12,011. Hãy xác định nguyên tử khối của oxi. 8
8. 1.4 Biết rằng khối lượng một nguyên tử oxi nặng gấp 15,842 lần và khối lượng của nguyên tử cacbon nặng gấp 11,9059 lần khối lượng của nguyên tử hiđro. Hỏi nếu chọn 1 khối lượng nguyên tử cacbon làm đơn vị 12 thì H, O có nguyên tử khối là bao nhiêu ? 1.5 Mục đích thí nghiệm của Rơ-dơ-pho là gì? Trình bày thí nghiệm tìm ra hạt nhân nguyên tử của Rơ-dơpho và các cộng sự của ông. 1.6 Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron của các nguyên tử có kí hiệu sau đây : a) 7 Li, 3 23 39 40 234 11 Na, 19 K, 19 Ca, 90Th 4 b) 2 H, 2 He, 12 C, 16 O, 1 6 8 32 56 15 P, 26 Fe. 1.7 Cách tính số khối của hạt nhân như thế nào ? Nói số khối bằng nguyên tử khối thì có đúng không ? tại sao ? 1.8 Nguyên tử khối trung bình của bạc bằng 107,02 lần nguyên tử khối của hiđro. Nguyên tử khối của hiđro bằng 1,0079. Tính nguyên tử khối của bạc. 1.9 Cho hai đồng vị hiđro với tỉ lệ % số nguyên tử : 1 H (99,984%), 2 H (0,016%) và hai đồng vị của clo : 1 1 35 17 Cl (75,53%), 37 17 Cl (24,47%). a) Tính nguyên tử khối trung bình của mỗi nguyên tố. b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử HCl khác nhau được tạo nên từ hai loại đồng vị của hai nguyên tố đó. c) Tính phân tử khối gần đúng của mỗi loại phân tử nói trên. 1.10 Nguyên tử khối trung bình của đồng bằng 63,546. Đồng tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị 63 29 Cu và 65 29 Cu . Tính tỉ lệ % số nguyên tử đồng 63 29 Cu tồn tại trong tự nhiên. 1.11 Cho hai đồng vị 1 H (kí hiệu là H), 2 H (kí hiệu là D). 1 1 a) Viết các công thức phân tử hiđro có thể có. b) Tính phân tử khối của mỗi loại phân tử. c) Một lit khí hiđro giàu đơteri ( 2 H ) ở điều kiện tiêu chuẩn nặng 0,10g. Tính thành phần % khối lượng 1 từng đồng vị của hiđro. 9
9. 1.12 Có thể mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử bằng các quỹ đạo chuyển động được không ? tại sao ? 1.13 Theo lí thuyết hiện đại, trạng thái chuyển động của electron trong nguyên tử được mô tả bằng hình ảnh gì ? 1.14 Trình bày hình dạng của các obitan nguyên tử s và p và nêu rõ sự định hướng khác nhau của chúng trong không gian. 1.15 Biết rằng nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36, 38 và A. Phần trăm các đồng vị tương ứng lần lượt bằng : 0,34% ; 0,06% và 99,6%. Tính số khối của đồng vị A của nguyên tố agon, biết rằng nguyên tử khối trung bình của agon bằng 39,98. 1.16 Nguyên tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm như sau : Đồng vị % 24 25 Mg 78,6 Mg 26 10,1 Mg 11,3 a) Tính nguyên tử khối trung bình của Mg. b) Giả sử trong hỗn hợp nói trên có 50 nguyên tử 25 Mg , thì số nguyên tử tương ứng của hai đồng vị còn lại là bao nhiêu ? 1.17 Hãy cho biết tên của các lớp electron ứng với các giá trị của n = 1, 2, 3, 4 và cho biết các lớp đó lần lượt có bao nhiêu phân lớp electron ? 1.18 Hãy cho biết số phân lớp, số obitan có trong lớp N và M. 1.19 Vẽ hình dạng các obitan 1s, 2s và các obitan 2px, 2py, 2pz. 1.20 Sự phân bố electron trong phân tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc nào ? Hãy phát biểu các nguyên lí và quy tắc đó. Lấy thí dụ minh họa. 1.21 Tại sao trong sơ đồ phân bố electron của nguyên tử cacbon (C : 1s 22s22p2) phân lớp 2p lại biểu diễn như sau : ↑ ↑ 1.22 Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tố đó khác nhau như thế nào ? 1.23 Hãy cho biết số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử H, Li, Na, K, Ca, Mg, C, Si, O. 10
11. C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN 1.31 Bằng cách nào, người ta có thể tạo ra những chùm tia electron. Cho biết điện tích và khối lượng của electron. So sánh khối lượng của electron với khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất trong tự nhiên là hiđro, từ đó có thể rút ra nhận xét gì? 1.32 Tính khối lượng nguyên tử trung bình của niken, biết rằng trong tự nhiên, các đồng vị của niken tồn tại như sau: Đồng vị Thành phần % 58 28 Ni 67,76 60 28 Ni 26,16 61 28 Ni 1,25 62 28 64 28 Ni 3,66 Ni 1,16 1.33 Trong nguyên tử, những electron nào quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố hóa học? 1.34 Cho biết cấu hình electron của nguyên tử một số nguyên tố sau: a. 1s22s22p63s1 b. 1s22s22p63s23p5 c.1s22s22p2 d. 1s22s22p63s23p63d64s2 1. Hãy cho biết những nguyên tố nào là kim loại, phi kim? 2. Nguyên tố nào trong các nguyên tố trên thuộc họ s, p hay d? 3. Nguyên tố nào có thể nhận 1 electron trong các phản ứng hóa học? 1.35 Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử là 28, trong đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35% tổng số hạt. Tính số hạt mỗi loại và viết cấu hình electron của nguyên tử . 1.36 Biết khối lượng nguyên tử của một loại đồng vị của Fe là 8,96. 10 – 23 gam. Biết Fe có số hiệu nguyên tử Z = 26 . Tính số khối và số nơtron có trong hạt nhân nguyên tử của đồng vị trên. 1.37 a, Dựa vào đâu mà biết được rằng trong nguyên tử các electron được sắp xếp theo từng lớp ? b, Electron ở lớp nào liên kết với hạt nhân chặt chẽ nhất? Kém nhất ? 1.38 Vỏ electron của một nguyên tử có 20 electron . Hỏi a, Nguyên tử đó có bao nhiêu lớp electron ? b, Lớp ngoài cùng có bao nhiêu electron ? c, Đó là kim loại hay phi kim ? 12
12. 1.39 Cấu hình electron của nguyên tử có ý nghĩa gì? Cho thí dụ. 1.40 Các nguyên tử A, B, C, D, E có số proton và số nơtron lần lượt như sau: A: 28 proton và 31 nơtron. B: 18 proton và 22 nơtron. C: 28 proton và 34 nơtron. D: 29 proton và 30 nơtron. E: 26 proton và 30 nơtron. Hỏi những nguyên tử nào là những đồng vị của cùng một nguyên tố và nguyên tố đó là nguyên tố gì? Những nguyên tử nào có cùng số khối? 1.41 Cho biết tên, kí hiệu, số hiệu nguyên tử của: a) 2 nguyên tố có số electron ở lớp ngoài cùng tối đa. b) 2 nguyên tố có 2 electron ở lớp ngoài cùng. c) 2 nguyên tố có 7 electron ở lớp ngoài cùng. d) 2 nguyên tố có 2 electron độc thân ở trạng thái cơ bản. e) 2 nguyên tố họ d có hóa trị II và hóa trị III bền. 1.42 Viết cấu hình eletron đầy đủ cho các nguyên có lớp electron ngoài cùng là: a) 2s1 d) 3s23p3 1.43 b) 2s22p3 đ) 3s23p5 c) 2s22p6 e) 3s23p6 a)Viết cấu hình electron của nguyên tử nhôm (Z =13). Để đạt được cấu hình electron của khí hiếm gần nhất trong bảng tuần hoàn nguyên tử nhôm nhường hay nhận bao nhiêu electron? Nhôm thể hiện tính chất kim loại hay phi kim? b) Viết cấu hình electron của nguyên tử clo (Z =17). Để đạt được cấu hình electron của khí hiếm gần nhất trong bảng tuần hoàn, nguyên tử clo nhường hay nhận bao nhiêu electron? Clo thể hiện tính chất kim loại hay phi kim? 1.44 Cấu hình electron của nguyên tử lưu huỳnh là 1s 22s22p63s23p4. Hỏi: a) Nguyên tử lưu huỳnh có bao nhiêu electron ? b) Số hiệu nguyên tử của lưu huỳnh là bao nhiêu? 13
14. C. a và b D.c và d 1.49 Cấu hình của nguyên tử sau biểu diễn bằng ô lượng tử. Thông tin nào không đúng khi nói về cấu hình đã cho? ↑↓ 1s2 ↑ ↑↓ 2s2 ↑ ↑ 2p3 A.Nguyên tử có 7 electron B.Lớp ngoài cùng có 3 electron C.Nguyên tử có 3 electron độc thân D.Nguyên tử có 2 lớp electron 1.50 Khi phân tích một mẫu brom lỏng, người ta tìm được 3 giá trị khối lượng phân tử hơn kém nhau 2 đơn vị, điều đó chứng tỏ: A. Có hiện tượng đồng vị B. Có sự tồn tại của đồng phân C. Brom có 3 đồng vị D. Brom có 2 đồng vị 1.51 Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo những hình tròn. B. Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định nào. C. Obitan là khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là lớn nhất. D. Obitan của các phân lớp khác nhau có hình dạng khác nhau. 1.52 Cho các nguyên tử sau N (Z = 7), O (Z = 8), S (Z = 16), Cl (Z = 17). Trong số đó các nguyên tử có 2 electron độc thân ở trạng thái cơ bản là: A. N và S B. S và Cl C. O và S D. N và Cl 1.53 Ion A2+ có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 3p 6. Tổng số electron trong nguyên tử A là: A. 18 B. 19 C. 20 D. 21 15
15. 1.54 Cấu hình electron của ion nào sau đây khác cấu hình electron của khí hiếm ? A. Na+ B. Cu2+ C. Cl- D. O2- 1.55 Các nguyên tử và ion : F-, Na+, Ne có đặc điểm nào chung ? A. Có cùng số electron B. Có cùng số nơtron C. Cùng số khối D. Cùng điện tích hạt nhân 1.56 Một nguyên tử có tổng cộng 7 electron ở các phân lớp p. Số proton của nguyên tử đó là : A. 10 B. 11 C. 12 D. 13 1.57 Nguyên tử X có cấu hình electron là : 1s22s22p5. Ion mà X có thể tạo thành là : A. X+ B. X2+ C. X- D. X2- 1.58 Biết 1 mol nguyên tử sắt có khối lượng bằng 56g, một nguyên tử sắt có 26 electron. Số hạt electron có trong 5,6g sắt là A. 15,66.1024 B. 15,66.10 21 C. 15,66.1022 D. 15,66.1023 1.59 Nguyên tử nào trong số các nguyên tử sau đây có 20 proton, 20 electron, 20 nơtron? A. 39 19 K B. 40 18 Ar C. 40 20 Ca D. 37 17 Cl 1.60 Trong nguyên tử cacbon, hai electron 2p được phân bố trên 2 obitan p khác nhau và được biểu diễn bằng hai mũi tên cùng chiều. Nguyên lí hay quy tắc được áp dụng ở đây là A. nguyên lí Pauli B. quy tắc Hund C. quy tắc Kletkopski D. cả A, B và C E. ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 1.46. C 1.47. D 1.48. D 1.49. B 1.50. D 1.51. A 1.52. C 1.53. C 1.54. B 1.55. A 1.56. D 1.57. C 1.58. D 1.59. C 1.60. B 1.1 Hướng dẫn : Trong một thời kì dài, người ta không có đủ các thiết bị khoa học để kiểm chứng ý tưởng về nguyên tử. Sự phát triển của khoa học và kĩ thuật cuối thế kỉ XIX cho phép chế tạo được thiết bị có độ chân không 16
16. cao (p = 0,001mmHg), có màn huỳnh quang để quan sát đường đi của các tia không nhìn thấy bằng mắt thường và nguồn điện có thế hiệu rất cao (15000V). Thí nghiệm phát minh electron của Tom-xơn (1897) Tom-xơn đã cho phóng điện với thế hiệu 15000 vôn qua hai điện cực gắn vào hai đầu của một ống thủy tinh kín đã rút gần hết không khí, áp suất 0,001mmHg, thì thấy màn huỳnh quang lóe sáng. Màn huỳnh quang phát sáng do sự xuất hiện của các tia không nhìn thấy được đi từ cực âm sang cực dương, tia này được gọi là tia âm cực. Tia âm cực bị hút lệch về phía cực dương khi đặt ống thủy tinh trong một điện trường. Thí nghiệm này chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo phức tạp. Một trong những thành phần cấu tạo của nguyên tử là các electron. 1.2 Hướng dẫn: Ta có mNe = 1,66005.10-27. 20,179 = 33,498.10-27 kg. 1.3 Hướng dẫn : Gọi nguyên tử khối của oxi là X, ta có : ( 2X + 12,011).27,3% = 12,011 ⇒ X = 15,99 1.4 Hướng dẫn: Theo đề bài : MO = 15,842.MH MC = 11,9059.MH M C 11,9059M H . = 12 12 Vậy MO và MH tính theo MO = MH = 1 .M C là : 12 15,842.M H .12 = 15, 9672 11, 9059.M H Mo 15,9672 = = 1, 0079 15,842 15,842 17
18. 234 90Th có số khối A = 234 Số p = số e = Z = 90 ; N = 144 b). 2 1H có số khối A = 2 Số p = số e = Z = 1 ; N = 1 4 2 He có số khối A = 4 Số p = số e = Z = 2 ; N = 2 12 6C có số khối A = 12 Số p = số e = Z = 6 ; N = 6 16 😯 có số khối A = 16 Số p = số e = Z = 8 ; N = 8 56 26 Fe có số khối A = 56 Số p = số e = Z = 26 ; N =30 32 15 P có số khối A = 32 Số p = số e = Z = 15; N = 17 1.7 Hướng dẫn: Cách tính số khối của hạt nhân : Số khối hạt nhân (kí hiệu A) bằng tổng số proton (p) và số nơtron (n). A=Z+N Nói số khối bằng nguyên tử khối là sai, vì số khối là tổng số proton và notron trong hạt nhân, trong khi nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử. Nguyên tử khối cho biết khối lượng của một nguyên tử nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử. Do khối lượng của mỗi hạt proton và nơtron ~1u, cho nên trong các tính toán không cần độ chính xác cao, coi số khối bằng nguyên tử khối. 1.8 Hướng dẫn: Ta có AAg = 107,02. A H2 mà A H2 = M H2 = 1,0079 A Ag = 107,02 . 1,0079 = 107,865 1.9 Hướng dẫn: 19
19. a) Nguyên tử khối trung bình của hiđro và clo là: AH= 1.99,984 + 2.0,016 = 1,00016 100 A Cl = 35.75,53 + 37.24,47 = 35,5 100 b). Có bốn loại phân tử HCl khác nhau tạo nên từ hai loại đồng vị của hai nguyên tử hiđro và clo. H 35 Cl, H 37 Cl, D 35 Cl, D 37 Cl 17 17 17 17 Công thức phân tử là : c) Phân tử khối lần lượt: 36 38 37 39 1.10 Hướng dẫn: Gọi tỉ lệ % số nguyên tử của đồng vị Ta có 63 29 Cu là x , % đồng vị 65 29 Cu là 100 – x 63x + 65(100 − x) = 63,546 100 ⇒ 63x + 6500 – 65x = 6354,6 ⇒ x = 72,7 Vậy % số nguyên tử của đồng vị 63 29 Cu là 72,7%. 1.11 Hướng dẫn: a) Công thức phân tử : H2 ; HD ; D2 b) Phân tử khối : 3 4 2 c) Đặt a là thành phần % của H và 100 – a là thành phần % của D về khối lượng. Theo bài ra ta có : MH = (1×a%) + 2(100 – a%) 0,1 = 22,4 100 2 % H = 88% ; %D = 12% 1.12 Hướng dẫn: Không thể mô tả được sự chuyển động của electron trong nguyên tử bằng các quỹ đạo chuyển động. Bởi vì trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định nào. Người ta chỉ nói đến khả năng quan sát electron tại một thời điểm nào đó trong không gian của nguyên tử. 20
20. 1.13 Hướng dẫn: Theo lý thuyết hiện đại trạng thái chuyển động của electron trong nguyên tử được mô tả bằng hình ảnh được gọi là obitan nguyên tử. 1.14 Hướng dẫn: Hình dạng của các obitan nguyên tử s và p : + Obitan s : Có dạng hình cầu, tâm là hạt nhân nguyên tử. Obitan s không có sự định hướng trong không gian của nguyên tử. + Obitan p : Gồm ba obitan : px, py và pz có dạng hình số 8 nổi. Mỗi obitan có sự định hướng khác nhau trong không gian. Chẳng hạn : Obitan px định hướng theo trục x, py định hướng theo trục y,… z z x z z x y y Obitan s x y Obitan px x y Obitan py Obitan pz 11.15 Hướng dẫn: Gọi số khối của đồng vị A của nguyên tố agon là X Ta có A Ar = 36 ⇒ 0,34 0, 06 99,6 XA = 40 100 + 38 100 + XA 100 = 39,98 1.16 Hướng dẫn: Ta có a) Nguyên tử khối trung bình của Mg là A Mg = 24 78,6 10,1 11,3 + 25 + 26 = 24,33 100 100 100 b) Giả sử trong hỗn hợp nói trên có 50 nguyên tử 25 Mg , thì số nguyên tử tương ứng của 2 đồng vị còn lại là: 21
21. Số nguyên tử Số nguyên tử Mg = 50 x78,6 = 389 (nguyên tử). 10,1 Mg = 50 x 11,3 = 56 (nguyên tử). 10,1 24 26 1.17 Hướng dẫn: Ta có n: 1 2 3 4 Tên lớp : K L M N Lớp K có một phân lớp 1s Lớp L có hai phân lớp 2s, 2p Lớp M có ba phân lớp 3s, 3p, 3d Lớp N có bốn phân lớp 4s, 4p, 4d, 4f 1.18 Hướng dẫn: +) Lớp N có : – 4 phân lớp 4s, 4p, 4d, 4f 1 obi tan 3 obi tan – 16 obitan : 5 obi tan 7 obi tan 4s 4p 4d 4f +) Lớp M có : – 3 phân lớp 3s, 3p, 3d – 1 obi tan 3s 9 obitan : 3 obi tan 3p 5 obi tan 3d 1.19 Hướng dẫn: Vẽ hình dạng các obitan 1s, 2s và các obitan 2p x, 2py, 2pz 22
22. z z z x y x x y Obitan s z y Obitan px x y Obitan py Obitan pz 1.20 Hướng dẫn: Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo nguyên lý Pau-li, nguyên lý vững bền và quy tắc Hun. – Nguyên lý Pau-li : Trên một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là 2 electron và 2 electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron. Thí dụ : Nguyên tố He có Z = 2 ↑↓ 1s 2 – Nguyên lý vững bền : ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. Thí dụ : Nguyên tử B (Z = 5) : ↑↓ ↑↓ 1s 2 2s2 ↑ 2p1 – Quy tắc Hun : Trong cùng 1 phân lớp các electron sẽ phân bố trên các obitan sao cho có số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Thí dụ : Nguyên tử C (Z = 6) ↑↓ ↑↓ 1s2 2s2 ↑ 2p2 ↑ 1.21 Hướng dẫn: Theo nguyên tắc Hun cho nên trong sơ đồ phân bố electron của nguyên tử cacbon ( C : 1s 2 2s2 2p2) phân lớp 2p được biểu diễn : ↑ ↑ 1.22 Hướng dẫn: Cấu hình electron của các nguyên tố có : – Z = 20 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 – Z = 21 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d14s2 23
23. – Z = 22 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 – Z = 24 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 – Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 Nhận xét : + Cấu hình Z =20 khác với các cấu hình còn lại ở chỗ không có phân lớp 3d. + Cấu hình Z =24 và Z = 29 có 1 electron ở phân lớp 4s. 1.23 Hướng dẫn: Số e ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố: H : có 1e Ca : có 2e Li : có 1e Mg: có 2e Na: có 1e C : có 4e K : có 1e O : có 6e Si : có 4e 1.24 Hướng dẫn: K (Z= 19) : 1s22s22p63s23p64s1 Ca (Z = 20) : 1s22s22p63s23p64s2 Vậy sự phân bố electron trên các obitan nguyên tử của các nguyên tố K và Ca có đặc điểm là có 1 hay 2 electron ở lớp ngoài cùng. Những electron này có liên kết yếu với hạt nhân, do đó trong các phản ứng hóa học, K và Ca dễ nhường đi để trở thành các ion dương bền vững. 1.25 Hướng dẫn: Cấu hình e của F và Cl là : F (Z = 9) 1s22s22p5 Cl (Z = 17) : 1s22s22p63s23p5 Đặc điểm : lớp electron ngoài cùng có 7e, những electron này liên kết chặt chẽ với hạt nhân, do đó trong các phản ứng hóa học, F và Cl có xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình bão hòa, bền vững như khí hiếm đứng sau chúng. 1.26 Hướng dẫn: Trật tự theo dãy đã cho là sai, sửa lại là : 24
25. Để duy trì một tốc độ tăng trưởng kinh tế cao thứ hai châu Á, khoảng 7,5 -8% một năm như hiện nay, theo nghiên cứu của tổng công ty điện lực Việt Nam (EVN), tăng trưởng nguồn điện phải đạt trung bình 15% một năm. Một số nước phát triển như Pháp và Hàn Quốc có tỷ trọng điện hạt nhân trong tổng nguồn năng lượng rất cao (trên 60%). Các nguồn điện chủ yếu hiện nay của nước ta là thủy điện và nhiệt điện. Thủy điện có ưu điểm tận dụng tài nguyên nước, nhưng nguồn điện lại phụ thuộc nhiều vào nguồn nước. Vào những tháng 4, 5 hàng năm, nguồn nước cho thủy điện giảm làm nguồn cung cấp điện thiếu hụt dẫn đến phải cắt điện luân phiên, ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất và kinh doanh. Nhiệt điện với các nhiên liệu như than đá (Quảng Ninh), khí đốt ở Bà Rịa-Vũng Tàu đang góp phần làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường ở Việt Nam. Để giải quyết nạn thiếu điện có nhiều phương án được lựa chọn, trong đó có điện hạt nhân. Theo EVN đến năm 2017 nước ta sẽ có nhà máy điện hạt nhân đầu tiên. Nhà máy điện hạt nhân sẽ cung cấp một nguồn điện ổn định, không làm tăng khí thải CO 2 như việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ. Nguồn điện hạt nhân sẽ hỗ trợ các nhà máy thủy điện trong mùa khô. Nhà máy điện hạt nhân còn là biểu tượng của một nền khoa học, công nghệ tiên tiến. Các nước có nền công nghiệp điện hạt nhân phát triển như Nga, Pháp, Hàn Quốc đang giới thiệu cho Việt Nam các thiết bị điện hạt nhân của họ. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có một sự lựa chọn nhà thầu chính thức nào từ phía Việt Nam. 2. Những ý kiến phản đối việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân Thứ nhất là năng lượng hạt nhân có độ rủi ro cao. Bài học về vụ nổ lò phản ứng hạt nhân ở Trecnobyl 20 năm trước, với một sức tàn phá tương đương 400 quả bom nguyên tử mà Mỹ ném xuống thành phố Hirosima, làm cho một khu vực bán kính 30km đến nay hoàn toàn không người ở vì độ nhiễm xạ cao vẫn còn giá trị. Thứ hai là công nghệ điện hạt nhân phải nhập với giá thành rất cao. Nguyên liệu hoạt động của nhà máy điện hạt nhân ngày càng hiếm và phải nhập khẩu với giá thành ngày càng cao, do đó điện hạt nhân kém tính cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác. Thứ ba là vấn đề xử lí rác thải hạt nhân. Đây là một vấn đề rất phức tạp, ngay cả với những quốc gia có nền khoa học và công nghệ tiên tiến trên thế giới. 26
27. Chương 2 BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học a) Nguyên tắc sắp xếp: – Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. – Các nguyên tố có cùng số lớp electron được xếp thành một hàng. – Các nguyên tố có số electron hóa trị trong nguyên tử như nhau được xếp thành một cột. b) Cấu tạo của bảng tuần hoàn Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là sự thể hiện nội dung của định luật tuần hoàn. Trong hơn 100 năm tồn tại và phát triển, đã có khoảng nhiều kiểu bảng tuần hoàn khác nhau. Dạng được sử dụng trong sách giáo khoa hóa học phổ thông hiện nay là bảng tuần hoàn dạng dài, có cấu tạo như sau: Ô : Số thứ tự của ô bằng số hiệu nguyên tử và bằng số đơn vị điện tích hạt nhân, bằng tổng số electron của nguyên tử.. Chu kì : Có 7 chu kì, số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron của nguyên tử gồm : + Chu kì nhỏ là các chu kì 1, 2, 3 chỉ gồm các nguyên tố s và các nguyên tố p. Mỗi chu kì nhỏ gồm 8 nguyên tố, trừ chu kì 1 chỉ có hai nguyên tố. + Chu kì lớn là các chu kì 4, 5, 6 ,7 gồm các nguyên tố s, p, d và f. Chu kì 4 và chu kì 5 mỗi chu kì có 18 nguyên tố. Chu kì 6 có 32 nguyên tố. Theo quy luật, chu kì 7 cũng phải có 32 nguyên tố, tuy nhiên chu kì 7 mới phát hiện được 24 nguyên tố hóa học. Lí do là các nguyên tố có hạt nhân càng nặng càng kém bền, chúng có “đời sống” rất ngắn ngủi. Nhóm: Có 8 nhóm, số thứ tự của nhóm bằng số electron hóa trị. + Nhóm A: Số thứ tự của nhóm bằng số electron hóa trị, nhóm A gồm các nguyên tố s và p. Nhóm A còn được gọi là các nguyên tố thuộc phân nhóm chính. 28
28. + Nhóm B: Số thứ tự của nhóm B bằng số electron hóa trị, nhóm B gồm các nguyên tố d và f. Nhóm B còn được gọi là các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ. c) Những tính chất biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân – Bán kính nguyên tử: + Trong chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần, vì số electron ngoài cùng tăng dần trong khi số lớp electron không thay đổi. + Trong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng dần, do số lớp electron tăng dần. – Năng lượng ion hoá: + Trong chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, năng lượng ion hóa của nguyên tử tăng dần, vì số electron ngoài cùng tăng dần trong khi số lớp electron không thay đổi. + Trong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, năng lượng ion hóa của nguyên tử giảm dần vì electron ở xa hạt nhân hơn, liên kết với hạt nhân yếu hơn. – Độ âm điện: Độ âm điện là một khái niệm mang tính chất kinh nghiệm và thay đổi theo thang đo và chỉ có ý nghĩa tương đối. Độ âm điện đặc trưng cho khả năng hút electron về phía mình của nguyên tử trong phân tử. + Trong chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, độ âm điện của nguyên tử tăng dần. + Trong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, độ âm điện của nguyên tử giảm dần. – Tính kim loại – phi kim: + Trong chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại giảm dần và tính phi kim tăng dần. + Trong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại tăng dần và tính phi kim giảm dần. Tính axit – bazơ của oxit và hiđroxit: + Trong chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính bazơ giảm dần và tính axit tăng dần. + Trong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính bazơ tăng dần và tính axit dần giảm (trừ nhóm VII). 2. Định luật tuần hoàn 29
29. Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử. 3. Ý nghĩa của định luật tuần hoàn – Biết vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố đó và ngược lại. Vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn (ô) Số thứ tự của nguyên tử Số thứ tự của chu kì Số thứ tự của nhóm A Cấu tạo nguyên tử Số proton và số electron. Số lớp electron Số electron lớp ngoài cùng – Biết vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, có thể suy ra tính chất hóa học cơ bản của nó. Vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn Nhóm IA, IIA, IIIA Nhóm VA, VIA, VIIA Nhóm IVA Tính chất cơ bản Kim loại. Phi kim Có thể là phi kim (C, Si), có thể là kim loại (Sn, Pb) – So sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố lân cận. 30
30. B. BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 2.1 Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm, phân nhóm) các nguyên tố sau đây trong bảng tuần hoàn, cho biết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố đó như sau: 1. 1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 2. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 2.2 Ion M3+ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s 23p63d5. 1. Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn. Cho biết M là kim loại gì? 2. Trong điều kiện không có không khí, cho M cháy trong khí Cl 2 thu được một chất A và nung hỗn hợp bột (M và S) được một hợp chất B. Bằng các phản ứng hóa học, hãy nhận biết thành phần và hóa trị của các nguyên tố trong A và B. 2.3 Giả sử nguyên tố M ở ô số 19 trong bảng tuần hoàn chưa được tìm ra và ô này vẫn còn được bỏ trống. Hãy dự đoán những đặc điểm sau về nguyên tố đó: 1. Tính chất đặc trưng. 2. Công thức oxit. Oxit đó là oxit axit hay oxit bazơ? 2.4 Nguyên tử của nguyên tố R có phân mức năng lượng cao nhất là 4s 2. 1. Viết cấu hình electron của nguyên tử R 2. Vị trí trong bảng tuần hoàn. 3. Viết các phương trình hóa học xảy ra khi cho: R + H2O → hiđroxit + H2 Oxit của R + H2O → Muối cacbonat của R + HCl → Hiđroxit của R + Na2CO3 → 2.5 Một hợp chất có công thức là MA x, trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng. M là kim loại, A là phi kim ở chu kì 3. Trong hạt nhân của M có n – p = 4, trong hạt nhân của A có n’ = p’. Tổng số proton trong MAx là 58. 1. Xác định tên nguyên tố, số khối của M, số thứ tự A trong bảng tuần hoàn. 2. Hoàn thành các phương trình hóa học: a. MXx + O2 t → M2O3 + XO2 0 31
31. b. MXx + HNO3 t → M(NO3)3 + H2XO4 + NO2 + H2O 0 2.6 M là kim loại thuộc nhóm IIA.Hòa tan hết 10,8 gam hỗn hợp gồm kim loại M và muối cacbonat của nó trong dung dịch HCl, thu được 4,48 lit hỗn hợp khí A (đktc). Tỉ khối của A so với khí hiđro là 11,5. 1. Tìm kim loại M 2. Tính % thể tích các khí trong A. 2.7 X, Y là hai kim loại có electron cuối cùng là 3p 1 và 3d6. 1. Dựa vào bảng tuần hoàn, hãy xác định tên hai kim loại X, Y. 2. Hòa tan hết 8,3 gam hỗn hợp X, Y vào dung dịch HCl 0,5M (vừa đủ), ta thấy khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam. Tính khối lượng mỗi kim loại và thể tích dung dịch HCl đã dùng. 2.8 Hòa tan hết a gam oxit kim loại M (thuộc nhóm IIA) bằng một lượng vừa đủ dung dịch H 2SO4 17,5% thu được dung dịch muối có nồng độ 20%. Xác định công thức oxit kim loại M. 2.9 A, B là 2 kim loại nằm ở 2 chu kỳ liên tiếp thuộc nhóm IIA. Cho 4,4 gam một hỗn hợp gồm A và B tác dụng với dung dịch HCl 1M (dư) thu được 3,36 lit khí (đktc). 1. Viết các phương trình phản ứng và xác định tên 2 kim loại. 2. Tính thể tích dung dịch HCl đã dùng, biết rằng HCl dùng dư 25% so với lượng cần thiết. 2.10 Cho 0,85 gam hai kim loại thuộc hai chu kỳ kế tiếp trong nhóm IA vào cốc chứa 49,18 gam H 2O thu được dung dịch A và khí B. Để trung hòa dung dịch A cần 30 ml dung dịch HCl 1M. a. Xác định hai kim loại b. Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch A. 2.11 Nguyên tố R có hóa trị cao nhất trong oxit gấp 3 lần hóa trị trong hợp chất với hiđro. a. Hãy cho biết hóa trị cao nhất của R trong oxit. b. Trong hợp chất của R với hiđro có tỉ lệ khối lượng: m R 16 = . mH 1 Không dùng bảng tuần hoàn, cho biết kí hiệu của nguyên tử R. 2.12 Nguyên tố R ở chu kì 3, nhóm VA trong bảng tuần hoàn. Không sử dụng bảng tuần hoàn, hãy cho biết: 32
32. a. Cấu hình electron của R. b. Trong oxit cao nhất của R thì R chiếm 43,66% khối lượng. Tính số lượng mỗi loại hạt của nguyên tử R. 2.13 A và B là hai nguyên tố ở cùng một nhóm và thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn. Tổng số proton trong hai hạt nhân nguyên tử của A và B bằng 32. Hãy viết cấu hình electron của A , B và của các ion mà A và B có thể tạo thành. 2.14 Hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn, B thuộc nhóm VA, ở trạng thái đơn chất A, B không phản ứng với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của A và B là 23. 1. Viết cấu hình electron nguyên tử của A, B. 2. Từ các đơn chất A, B và các hóa chất cần thiết, hãy viết các phương trình hóa học (ghi rõ điều kiện) điều chế hai axit trong đó A và B có số oxi hóa cao nhất. 2 2.15 Cho biết tổng số electron trong anion AB3 − là 42. Trong các hạt nhân A và B đều có số proton bằng số nơtron. 1. Tìm số khối của A và B 2. Cho biết vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn. 2.16 Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử một nguyên tố R nhóm VIIA là 28. 1. Tính số khối. 2. Viết ký hiệu nguyên tử nguyên tố đó. 2.17 Một hợp chất ion được cấu tạo từ M+ và X2-. Trong phân tử M2X có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 140 hạt. Trong đó số 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 proton, nơtron, electron trong ion M + nhiều hơn trong ion X2- là 31. 1. Viết cấu hình electron của M và X. 2. Xác định vị trí của M và của X trong bảng tuần hoàn. 2.18 Khi biết được số thứ tự Z của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, ta có thể biết được các thông tin sau đây không, giải thích ngắn gọn: 1. Cấu hình electron 4. Tính chất cơ bản 33
33. 2. Số khối 5. Hóa trị cao nhất trong oxit 3. Kí hiệu nguyên tử 6. Hóa trị trong hợp chất với hiđro 2.19 Khi biết cấu hình lớp electron ngoài cùng của nguyên tử một nguyên tố nhóm A, ta có thể biết được các thông tin sau đây không? 1. Tính chất hóa học cơ bản 2. Cấu hình electron 3. Vị trí nguyên tố trong bảng tuần hoàn 4. Công thức oxit cao nhất 5. Kí hiệu nguyên tử 6. Công thức hợp chất với hiđro Giải thích ngắn gọn các câu trả lời. 2.20 Một số đặc điểm của các nguyên tố kim loại kiềm được trình bày ở bảng sau: Nguyên tố Li Cấu hình electron [He]2s1 [Ne]3s1 [Ar]4s1 [Kr]5s1 [Xe]6s1 Bán kính nguyên tử (nm) 0,155 Năng lượng ion hóa, kJ/mol Na K Rb Cs 0,189 0,236 0,248 0,268 I1 520 496 419 403 376 I2 7295 4565 3069 2644 2258 1. Giải thích sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất? Tại sao năng lượng ion hóa thứ hai lớn hơn rất nhiều so với năng lượng ion hóa thứ nhất? 2. Tại sao trong các hợp chất, số oxi hóa của các kim loại kiềm luôn là +1, chúng có thể tạo ra số oxi hóa cao hơn hay không ? 2.21 Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong hai nguyên tử kim loại A và B là 142, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42. Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 12. a. Xác định 2 kim loại A và B. Cho biết số hiệu nguyên tử của một số nguyên tố: Na (Z = 11), Mg (Z= 12), Al (Z =13), K (Z = 19), Ca (Z = 20), Fe (Z = 26), Cu (Z = 29), Zn (Z = 30). b. Viết phương trình phản ứng điều chế A từ muối cacbonat của A và điều chế B từ một oxit của B. (Trích Đề thi ĐH – CĐ khối B, năm 2003) 2.22 Cho 10 gam kim loại M (thuộc nhóm IIA) tác dụng với nước, thu được 6,11 lit khí hiđro (đo ở 25 oC và 1 atm). 34
34. a. Hãy xác định tên của kim loại M đã dùng. b. Cho 4 gam kim loại M vào cốc đựng 2,5lit dung dịch HCl 0,06M thu được dung dịch B. Tính nồng độ mol/l các chất trong cốc sau phản ứng. Coi thể tích dung dịch trong cốc vẫn là 2,5 l. 2.23 Một hợp chất có công thức XY2 trong đó X chiếm 50% về khối lượng. Trong hạt nhân của X và Y đều có số proton bằng số nơtron. Tổng số proton trong phân tử XY 2 là 32. a. Viết cấu hình electron của X và Y. b. Xác định vị trí của X và Y trong bảng tuần hoàn. 2.24 Cho biết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố (thuộc chu kỳ 3) A, M, X lần lượt là ns1, ns2np1, ns2np5. 1. Xác định vị trí của A, M, X trong bảng tuần hoàn và cho biết tên của chúng. 2. Hoàn thành các phương trình hóa học theo sơ đồ sau: – A(OH)m + MXy → A1 ↓ + … – A1 ↓ + A(OH)m → A2 (tan) + … – A2 + HX + H2O → A1 ↓+ … – A1 ↓ + HX → A3 (tan) + … Trong đó M, A, X là các nguyên tố tìm thấy ở câu 1. 2.25 Có 5,56 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hóa trị n). Chia A làm hai phần bằng nhau: Phần 1: Hòa tan hết trong dung dịch HCl được 1,568 lit khí H 2. Phần 2: Hòa tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 2,016 lit khí SO2. Viết các phương trình phản ứng và xác định tên kim loại M. Các khí đo ở đktc. 2.26 R là kim loại hóa trị II. Đem hòa tan 2 gam oxit của kim loại này vào 48 gam dung dịch H 2SO4 6,125% loãng thu được dung dịch A trong đó nồng độ H 2SO4 chỉ còn 0,98%. 1. Viết phương trình hóa học và xác định R. Biết RSO 4 là muối tan. 2. Tính thể tích dung dịch NaOH 8% (d =1,05 g/ml) cần cho vào A để thu được lượng kết tủa lớn nhất. 2.27 M là kim loại hóa trị II. Hòa tan m gam M vào 200 gam dung dịch H 2SO4 loãng, vừa đủ thì thu được dung dịch A và 0,672 lit khí (ở 54,6 0C và 2 atm). Chia A thành 2 phần bằng nhau: 35
35. Phần 1: cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thu được 1 gam chất rắn. Xác định kim loại M và tính nồng độ % dung dịch axit đã dùng. Phần 2: làm bay hơi nước thu được 6,15 gam muối ngậm nước dạng MSO 4.nH2O. Xác định công thức muối ngậm nước. 2.28 Hòa tan 16,2 gam kim loại M (nhóm IIIA) vào 5 lit dung dịch HNO 3 0,5M (d = 1,25 g/ml). Sau khi kết thúc phản ứng thu được 5,6 lit hỗn hợp khí NO và N 2 (đktc). Tỉ khối của hỗn hợp khí này so với hiđro là 14,4. 1. Xác định kim loại R. 2. Tính nồng độ % của dung dịch HNO3 trong dung dịch sau phản ứng. 2.29 Cấu tạo các lớp electron của nguyên tử các nguyên tố A, B, C, D, E như sau: A: 2/2 B: 2/8/8/2 C: 2/7 D: 2/8/7 E: 2 1. Xác định vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. 2. Nguyên tố nào có tính kim loại mạnh nhất? Phi kim mạnh nhất? Nguyên tố nào kém hoạt động nhất? Giải thích? 2.30 Hòa tan hết 46 gam hỗn hợp gồm Ba và hai kim loại kiềm A, B thuộc hai chu kì kế tiếp vào nước, thu được dung dịch D và 11,2 lit khí đo ở đktc. Nếu thêm 0,18 mol Na2SO4 vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng vẫn chưa kết tủa hết bari. Nếu thêm 0,21 mol Na2SO4 vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na 2SO4. Xác định tên hai kim loại kiềm. Cho: Ba = 137, Li =7, Na = 23, K =39, Rb = 85, Cs = 133. C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN 2.31 Hai nguyên tố A, B đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì trong bảng tuần hoàn, có tổng điện tích hạt nhân là 25. 1. Xác định vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn. 2. So sánh tính chất hóa học của A và B; tính bazơ của oxit tạo thành từ A và B. 2.32 Hãy giải thích tại sao: 36
36. 1. Trong một chu kì, độ âm điện tăng dần theo chiều từ trái sang phải; còn trong một nhóm, độ âm điện giảm dần theo chiều từ trên xuống dưới. 2. Trong một chu kì, năng lượng ion hóa tăng dần theo chiều từ trái sang phải; còn trong một nhóm, năng lượng ion hóa giảm dần theo chiều từ trên xuống dưới. 3. Trong một chu kì, tính phi kim tăng dần, tính kim loại giảm dần theo chiều tăng của điện tích hạt nhân. 2.33 Cho biết bán kính nguyên tử các nguyên tố sau (tính theo Å, 1Å = 10-10 m). Nguyên tố Na Mg Al Si P S Cl r (Å) 1,86 1,60 1,43 1,17 1,10 1,04 0,99 Nguyên tố Li Na K Rb Cs r (Å) 1,52 1,86 2,31 2,44 2,62 Nhận xét sự thay đổi bán kính của các nguyên tử trên có tuân theo quy luật nào hay không? Nếu có, hãy giải thích tại sao? 2.34 X là nguyên tố thuộc chu kì 3, X tạo với hiđro một hợp chất khí có công thức H 2X, trong đó X có số oxi hóa thấp nhất. 1. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn. 2. Viết phương trình phản ứng khi lần lượt cho H2X tác dụng với nước Cl2, dung dịch FeCl3, dung dịch CuSO4. 2.35 R là một nguyên tố phi kim. Tổng đại số số oxi hóa dương cao nhất với 2 lần số oxi hóa âm thấp nhất của R là +2. Tổng số proton và nơtron của R nhỏ hơn 34. 1. Xác định R 2. X là hợp chất khí của R với hiđro, Y là oxit của R có chứa 50% oxi về khối lượng. Xác định công thức phân tử của X và Y. 2.36 Một dung dịch nước có chứa 35 gam một hỗn hợp muối cacbonat của hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp. Thêm từ từ và khuấy đều dung dịch HCl 0,5M vào dung dịch trên. Khi phản ứng xong, thu được 2,24 lit khí CO2 ở đktc và một dung dịch A. Thêm một lượng nước vôi trong dư vào dung dịch A, thu được 20 gam kết tủa. 1. Xác định các kim loại kiềm. 37
39. D. Ô số 5, chu kì 7, nhóm VIIA. 2.48 Cho ion đơn nguyên tử X có điện tích 2+ có cấu tạo như sau: Cho biết vị trí của X trong bảng tuần hoàn. A.Ô số 10, chu kì 2, nhóm VIIIA. B.Ô số 12, chu kì 3, nhóm VIIIA. C.Ô số 12, chu kì 3, nhóm IIA. D.Ô số 10, chu kì 2, nhóm IIA. 2.49 Cho cấu hình của nguyên tố X sau, cho biết kết luận nào đúng? ↑↓ ↑↓ 1s2 2s2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2p6 ↑↓ 3s2 A. X ở ô số 12, chu kỳ 3, nhóm IIIA trong bảng tuần hoàn. B. X ở ô số 12, chu kỳ 3, nhóm IIIB trong bảng tuần hoàn. C. X ở ô số 12, chu kỳ 2, nhóm IIA trong bảng tuần hoàn. D. X ở ô số 12, chu kỳ 3, nhóm IIA trong bảng tuần hoàn. 2.50 Nguyên tử nguyên tố X, các ion Y+ và Z2- đều có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 3p 6. Số thứ tự của X, Y, Z trong bảng tuần hoàn lần lượt là A. 18, 19 và 16 B. 10, 11 và 8 C. 18, 19 và 8 D. 1, 11 và 16 2.51 Tổng số hạt cơ bản (p, n, e) trong nguyên tử nguyên tố X là 46, biết số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 14. Xác định chu kì, số hiệu nguyên tử của X trong bảng tuần hoàn. A. Chu kì 2, ô 7 B. Chu kì 3, ô 15 C. Chu kì 3 ô 16 D. Chu kì 3 ô 17 2.52 Hòa tan hoàn toàn 3,1g hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp vào nước thu được 1,12 lít hiđro (đktc). Hai kim loại kiềm đã cho là A. Li và Na C. K và Rb 40 B. Na và K D. Rb và Cs
40. 2.53 Cho 0,64 g hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó MO, có số mol bằng nhau, tác dụng hết với H 2SO4 loãng. Thể tích khí H2(đktc) thu được là 0,224 lit. Cho biết M thuộc nhóm IIA. Xác định M là nguyên tố nào sau đây ? A. Mg B. Ca C. Sr D. Ba 2.54 Hai kim loại X và Y đứng kế tiếp nhau trong một chu kỳ có tổng số proton trong hai hạt nhân nguyên tử là 25. Số electron lớp ngoài cùng của X và Y lần lượt là : A. 1 và 2 B. 2 và 3 C. 1 và 3 D. 3 và 4 2.55 Ion M2+ có cấu tạo lớp vỏ electron ngoài cùng là 2s 2 2p6. Cấu hình electron của M và vị trí của nó trong bảng tuần hoàn là A. 1s22s22p4 , ô 8 chu kỳ 2, nhóm VIA. B. 1s22s22p63s2 , ô 12 chu kỳ 3, nhóm IIA. C. 1s22s22p63s 3p , ô 12 chu kỳ 3, nhóm IIA. D. 1s22s22p63s23p , ô 13 chu kỳ 3, nhóm IIIA. E. ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 2.41. D 2.42. A 2.43. B 2.44. A 2.45. B 2.46. A 2.47. B 2.48. A 2.49. D 2.50. A 2.51. B 2.52. B 2.53. A 2.54. B 2.55. A 2.1 Trả lời 1. Số thứ tự 20, chu kì 4, nhóm IIA. 2. Số thứ tự 25, chu kì 4, nhóm VIIB. 2.2 Trả lời 1. Tổng số electron của nguyên tử M là 26. Số thứ tự 26, chu kì 4, nhóm VIIIB. M là Fe. 2. – Fe cháy trong khí clo: 2Fe + 3Cl 2 t → 2FeCl3 0 Hòa tan sản phẩm thu được vào nước thu được dung dịch. Lấy vài ml dung dịch cho tác dụng với dung dịch AgNO3, có kết tủa trắng chứng tỏ có gốc clorua: FeCl3 + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3AgCl ↓ 41
41. Lặp lại thí nghiệm với dung dịch NaOH, có kết tủa nâu đỏ chứng tỏ có Fe(III): FeCl 3 + 3NaOH Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl → – Nung hỗn hợp bột Fe và bột S: Fe + S t → FeS 0 Cho B vào dung dịch H2SO4 loãng, có khí mùi trứng thối bay ra chứng tỏ có gốc sunfua: FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S ↑(trứng thối) Nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch thu được, có kết tủa trắng xanh chứng tỏ có Fe(II): FeSO 4 + 2NaOH → Na2SO4 + Fe(OH)2 ↓(trắng xanh) 2.3 Trả lời 1. Cấu hình electron của nguyên tố đó là: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Tính chất đặc trưng của M là tính kim loại. 2. Nguyên tố đó nằm ở nhóm IA nên công thức oxit là M 2O. Đây là một oxit bazơ. 2.4 Giải 1. Cấu hình electron của nguyên tử R là: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 2. Nguyên tố A nằm ở ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA trong bảng tuần hoàn. 3. R hóa trị II (R thuộc nhóm IIA). Các phương trình hóa học: R + 2H2O → R(OH)2 + H2↑ RO + H2O → R(OH)2 RCO3 + 2HCl → RCl2 + CO2↑ + H2O R(OH)2 + Na2CO3 → RCO3 + 2NaOH 2.5 Giải 1. Trong hợp chất MAx, M chiếm 46,67% về khối lượng nên: M 46,67 n+p 7 = ↔ = . Thay n – p = 4 và n’ = p’ ta có: , , xA 53,33 x(n + p ) 8 2p + 4 7 = hay: 4(2p + 4) = 7xp’. 8 2xp , Tổng số proton trong MAx là 58 nên: p + xp’ = 58. 42
42. Từ đây tìm được: p = 26 và xp’ = 32. Do A là phi kim ở chu kì 3 nên 15 ≤ p’ ≤ 17. Vậy x = 2 và p’ = 16 thỏa mãn. Vậy M là Fe và M là S. 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng: a. 4FeS2 + 11O2 t → 2Fe2O3 + 8SO2↑ 0 b. FeS2 + 18HNO3 t → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2↑ + 7H2O 0 2.6 Giải 1. Gọi số mol các chất trong hỗn hợp đầu: M = a mol; MCO 3 = b mol. M + 2HCl → MCl2 + H2 ↑ (mol): a (1) a MCO3 + 2HCl → MCl2 + CO2 ↑ + H2O (mol): b Số mol H2 = (2) b 4,48 = 0,2 nên: a + b = 0,2 22,4 MA = 11,5 × 2 = 23 nên 2a + 44b = 23 hay 2a + 44b = 4,6 a+b Theo bài: Ma + (M + 60)b = 10,8 (3) (4) (5) Từ (3), (4), (5) ta tìm được: a = 0,1 mol; b = 0,1 mol; M = 24 (Mg). 2. % VH 2 = 50%; % VCO 2 = 50%. 2.7 Giải 1. Phân mức năng lượng của nguyên tử X và Y lần lượt là: 1s22s22p63s23p1 và 1s22s22p63s23p64s23d6. Cấu hình electron của nguyên tử X và Y lần lượt là: 1s22s22p63s23p1 và 1s22s22p63s23p63d64s2. Dựa vào bảng tuần hoàn ta tìm được X là Al và Y là Fe. 43
43. 2. Gọi số mol các chất trong hỗn hợp: Al = a mol; Fe = b mol. Ta có: 27a + 56b = 8,3 (1) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 ↑ (mol): a 3a (2) 1,5a Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑ (mol): b 2b (3) b Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam nên: 8,3 – m H 2 = 7,8. Vậy: m H 2 = 0,5 gam → n H 2 = 0,25 mol ↔ 1,5a + b = 0,25 (4) Từ (1) và (4) ta tìm được: a = 0,1 mol; b = 0,1 mol. mAl = 27 × 0,1 = 2,7 (gam); mFe = 56 × 0,1 = 5,6 (gam); VHCl = 3a + 2b = 1 (lit). 0,5 2.8 Giải Gọi số mol oxit MO = x mol. MO + H2SO4 → MSO4 + H2O (mol): x x x Ta có: (M + 16)x = a Khối lượng dung dịch axit H2SO4 ban đầu = 98.x.100 = 560x (gam). 17,5 Khối lượng dung dịch sau phản ứng = a + 560x = (M + 16)x + 560x. Theo bài: C% (MSO4) = 20% nên: (M + 96)x 20 = . (M + 16)x + 560x 100 Từ đây tìm được M = 24 (magie). Oxit kim loại cần tìm là MgO. 2.9 Giải 1. Gọi công thức chung của hai kim loại là M = a mol. M + 2HCl → MCl2 + H2 ↑ (mol): a 44 2a a
44. Số mol H2 = 0,15 mol nên a = 0,15 mol. Ta có: Ma = 4,4 → M = 29,33. A và B là 2 kim loại nằm ở 2 chu kỳ liên tiếp thuộc nhóm IIA nên A là Mg và B là Ca. 2. Thể tích dung dịch HCl cần dùng = 0,3 = 0,3 (lit) = 300 (ml). 1 Thể tích dung dịch HCl đã dùng = 300 + 25%.300 = 375 (ml). 2.10 Giải a. Gọi công thức chung của kim loại là R = a mol. 2R + 2H2O → 2ROH + H2 ↑ (mol): a a a 0,5a ROH + HCl → RCl + H2O (mol): a a Số mol HCl = 0,03 mol nên a = 0,03 mol. Ta có: Ra = 0,85 → R = 28,33. Vậy hai kim loại là Na và K. Gọi số mol Na = b mol và K = c mol. Ta có: b + c = 0,03 và 23b + 39c = 0,85. Từ đây tìm được b = 0,02 (mol); c = 0,01 (mol). b. Dung dịch A gồm NaOH = 0,02 mol và KOH = 0,01 mol. Khối lượng dung dịch A = 49,18 + 0,85 – 0,015 × 2 = 50 (gam). C% (NaOH) = 0,02 × 40 .100% = 1,6% 50 C% (KOH) = 0,01 × 56 .100% = 1,12%. 50 2.11 Giải a. Gọi hóa trị cao nhất của R trong oxit là m, hóa trị trong hợp chất với hiđro là n. Ta có: m + n = 8. Theo bài: m = 3n. Từ đây tìm được m =6; n = 2. 45
45. b. Công thức hợp chất R với hiđro là H2R. Theo bài: m R 16 = nên R = 32. mH 1 Gọi tổng số hạt proton, nơtron của R là P, N. Ta có P + N = 32. Ta có: P ≤ N ≤ 1,5P ↔ P ≤ 32 – P ≤ 1,5P ↔ 12,8 ≤ P ≤ 16. Mặt khác, R thuộc nhóm VI (hóa trị cao nhất trong oxit bằng VI) nên dựa vào cấu hình electron khi P = 13, 14, 15, 16 ta thấy P = 16 thỏa mãn. Vậy kí hiệu của nguyên tử R là: 32 16 R. 2.12 Giải a. R nằm ở chu kỳ 3 nên lớp electron ngoài cùng là lớp thứ 3. Mặt khác, R thuộc phân nhóm chính nhóm VA nên nguyên tử R có 5 electron ở lớp ngoài cùng. Vậy cấu hình lớp electron ngoài cùng của R là 3s23p3. Cấu hình electron của R là 1s22s22p63s23p3. b. R thuộc nhóm V nên hóa trị cao nhất của R trong oxit là V. Công thức oxit là R 2O5. Theo bài: %R = 43,66% nên 2R 43,66 = → R = 31 (photpho). 5 × 16 56,34 Tổng số hạt electron = tổng số hạt proton = 15 (dựa vào cấu hình electron). Tổng số hạt nơtron = 31 -15 = 16. 2.13 Giải A và B là hai nguyên tố ở cùng một phân nhóm và thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn nên số thứ tự của chúng hơn kém nhau 8 hoặc 18 đơn vị (đúng bằng số nguyên tố trong một chu kỳ). Theo bài ra, tổng số proton trong hai hạt nhân nguyên tử của A và B bằng 32 nên Z A + ZB = 32. Trường hợp 1: ZB – ZA = 8. Ta tìm được ZA = 12; ZB = 20. Cấu hình electron: A : 1s22s22p63s2 (chu kỳ 3, nhóm IIA). và B: 1s22s22p63s23p64s2 (chu kỳ 4, nhóm IIA). Ion A2+: 1s22s22p6 và B2+: 1s22s22p63s23p6. Trường hợp 2: ZB – ZA = 18. Ta tìm được ZA = 7; ZB = 25. 46
46. Cấu hình electron: A : 1s22s22p3 (chu kỳ 2, nhóm VA). và B: 1s22s22p63s23p63d54s2 (chu kỳ 4, nhóm VIIB). Trường hợp này A, B không cùng nhóm nên không thỏa mãn. 2.14 Giải 1. Hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn, B thuộc nhóm VA, do đó A thuộc nhóm IVA hoặc nhóm VIA. Theo bài: ZA + ZB = 23. Vì: ZA + ZB = 23 và B thuộc nhóm V, còn A thuộc nhóm IV hoặc nhóm VI nên A, B thuộc các chu kì nhỏ (chu kỳ 2 và chu kỳ 3). Mặt khác, A và B không thể cùng chu kỳ vì hai nguyên tố thuộc hai nhóm A kế tiếp trong một chu kỳ hơn kém nhau 1 proton, nghĩa là ở ô số 11 và 12 (tổng số proton bằng 23), không thuộc các nhóm IV và V hay V và VI. Trường hợp 1: B thuộc chu kỳ 2. Theo bài, B ở nhóm VA nên Z B = 7 (nitơ). Vậy Z A = 23 – 7 = 16 (lưu huỳnh). Trường hợp này thỏa mãn vì ở trạng thái đơn chất nitơ không phản ứng với lưu huỳnh. Trường hợp 2: B thuộc chu kỳ 3. Theo bài, B ở nhóm VA nên Z B = 15 (phopho). Vậy Z A = 23 – 15 = 8 (oxi). Trường hợp này không thỏa mãn vì ở trạng thái đơn chất oxi phản ứng với phopho. Cấu hình electron của A và B là: A: 1s22s22p63s23p4 và B: 1s22s22p3 2. Điều chế HNO3 từ N2 và H2SO4 từ S. Điều chế HNO3: N2 → NH3 → NO → NO2 → HNO3 N2 + 3H2 450oC, Fe 2NH3 0 4NH3 + 5O2 850 Pt → 4NO↑ + 6H2O C, 2NO + O2 → 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 Điều chế H2SO4: S → SO2 → SO3 → H2SO4 47
47. 0 S + O2 t → SO2 2SO2 + O2 450oC, V2O5 2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 2.15 Giải 1. Gọi số hạt proton của A là P và của B là P’, ta có: P + 3P’ = 42 – 2. Ta thấy 3P’ < P + 3P’ = 40 nên P’ < 40 = 13,3. 3 Do B tạo được anion nên B là phi kim. Mặt khác P’ < 13,3 nên B chỉ có thể là nitơ, oxi hay flo. 2 Nếu B là nitơ (P’ = 7) → P = 19 (K). Anion là KN 3 − : loại 2 Nếu B là oxi (P’ = 8) → P = 16 (S). Anion là SO 3 − : thỏa mãn Nếu B là flo (P’ = 9) → P = 13 (Al). Anion là AlF32 − : loại Vậy A là lưu huỳnh, B là oxi. 2. O (P’ = 8) : 1s22s22p4 (ô số 8, chu kỳ 2, nhóm VIA) S (P = 16) : 1s22s22p63s23p4 (ô số 16, chu kỳ 3, nhóm VIA) 2.16 Giải 1. Gọi tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử R là P, N, E. Trong đó P = E. Theo bài: P + N + E = 28 ↔ 2P + N = 28 ↔ N = 28 – 2P. Mặt khác, P ≤ N ≤ 1,5P ↔ P ≤ 28 – 2P ≤ 1,5P ↔ 8 ≤ P ≤ 9,3 Vậy P = 8 hoặc 9. Do nguyên tố R thuộc nhóm VIIA nên nguyên tử nguyên tố R có 7 electron ở lớp ngoài cùng. P = 8: 1s22s22p4: loại P = 9: 1s22s22p5: thỏa mãn. Vậy P = E = 9; N = 10. 1. Số khối A= N + P = 19. 2. Ký hiệu nguyên tử: 19 9 Nguyên tố đã cho là flo. 48 R
48. 2.17 Giải Gọi tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử M là P, N, E và của nguyên tử X là P’, N’, E’. Ta có P = E và P’ = E’. Theo bài ta lập được các sự phụ thuộc sau: 2(P + N + E) + P’ + N’ + E’ = 140 ↔ 4P + 2P’ + 2N + N’ = 140 (1) 2(P + E) + P’ + E’ – 2N – N’ = 44 ↔ 4P + 2P’ – 2N – N’ = 44 (2) P + N – P’ – N’ = 23 ↔ P + N – P’ – N’ = 23 (3) (P + N + E – 1) – (P’ + N’ + E’ + 2) = 31 ↔ 2P + N – 2P’ – N’ = 34 (4) Từ (1) và (2) ta có: 2P + P’ = 46 và 2N + N’ = 48. Từ (3), (4) ta có: P – P’ = 11 và N – N’ = 12. Giải ra ta được P = 19 (K); N = 20 ; P’ = 8 (O); N’ = 8. Vậy X là K2O. Cấu hình electron: K (P = 19): 1s22s22p63s23p64s1 (chu kỳ 4, nhóm IA). O (P’ = 8): 1s22s22p4 (chu kỳ 2, nhóm VIA) 2.18 Trả lời 1. Viết được cấu hình electron vì số electron ở lớp vỏ nguyên tử bằng số thứ tự Z. 2. Không biết số khối vì chỉ biết số proton bằng Z, nhưng không biết số nơtron. 3. Không viết được kí hiệu nguyên tử vì không biết số khối và ký hiệu nguyên tố. 4. Từ cấu hình electron ta biết được tính chất cơ bản. 5. Từ cấu hình electron ta biết được số thứ tự nhóm, và đó chính là hóa trị cao nhất trong oxit. 6. Hóa trị trong hợp chất với hiđro = 8 – hóa trị cao nhất trong oxit. 2.19 Trả lời 1. Biết được tính chất cơ bản dựa vào số electron lớp ngoài cùng. 2. Biết được cấu hình electron vì từ cấu hình lớp electron lớp ngoài cùng, chúng ta có thể hoàn chỉnh tiếp cấu hình electron các lớp bên trong. 3. Dựa vào cấu hình electron chúng ta biết được vị trí trong bảng tuần hoàn. 49
49. 4. Ta lập được công thức oxit cao nhất vì hóa trị của cao nhất của nguyên tố bằng số thứ tự nhóm và bằng số electron lớp ngoài cùng. 5. Không viết được ký hiệu nguyên tử vì không biết số khối và ký hiệu nguyên tố. 6. Ta lập được công thức hợp chất với hiđro vì hóa trị của nguyên tố trong hợp chất với hiđro = 8 – hóa trị cao nhất trong oxit. 2.20 Giải 1. Năng lượng ion hóa thứ nhất giảm dần do bán kính nguyên tử tăng dần, lực hút của hạt nhân với electron hóa trị giảm dần. Năng lượng ion hóa thứ hai ứng với quá trình: M + (khí) – 1e → M2+ (khí). Vì ion M+ có cấu hình bền vững của khí hiếm và mang một điện tích dương nên việc bứt đi một electron khó khăn hơn nhiều, đòi hỏi cần cung cấp năng lượng rất lớn. 2. Dựa vào cấu hình electron ta thấy, trong các phản ứng hóa học các kim loại kiềm có khuynh hướng nhường 1 electron lớp ngoài cùng để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm. Mặt khác, các kim loại kiềm là các nguyên tố có độ âm điện bé nhất nên chúng luôn có số oxi hóa +1 trong các hợp chất. Các kim loại kiềm không thể tạo được hợp chất có số oxi hóa lớn hơn +1 vì sự nhường tiếp các electron thứ hai, thứ ba, đòi hỏi năng lượng rất lớn. 2.21 Giải a. Gọi tổng số hạt proton, nơtron và electron của nguyên tử A là: P A, NA, EA và B là PB, NB, EB. Ta có PA = EA và PB = EB. Theo bài: Tổng số các loại hạt proton, nơtron và electron của hai nguyên tử A và B là 142 nên: P A + NA + EA + PB + NB + EB = 142 ↔ 2PA + 2PB + NA + NB = 142 (1) Tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42 nên: PA + EA + PB + EB – NA – NB = 42 ↔ 2PA + 2PB – NA – NB = 42 (2) Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 12 nên: PB + EB – PA – EA = 12 ↔ 2PB – 2PA = 12 ↔ PB – PA = 6 Từ (1), (2), (3) ta có: PA = 20 (Ca) và PB = 26 (Fe) b. Điều chế Ca từ CaCO3 và Fe từ Fe2O3. 50 (3)
50. Điều chế Ca: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O CaCl 2 dpnc → Ca + Cl 2 ↑ Điều chế Fe: Fe2O3 + 3CO t → 2Fe + 3CO2↑ 0 2.22 Giải a. Gọi số mol kim loại M là a mol. M + 2H2O → M(OH)2 + H2 ↑ (mol): a a Số mol khí H2 = PV 1 × 6,11 = = 0,25 (mol) nên: a = 0,25 RT 0,082 × (273 + 25) Ta có: Ma = 10 → M = 40 (Ca). b. Số mol Ca = 0,1 mol. Các phương trình phản ứng: Ca (mol): 0,075 Ca (mol): 0,025 + 2HCl → CaCl2 + H2 ↑ 0,15 0,075 + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑ 0,025 Dung dịch B gồm: CaCl2 = 0,075 mol và Ca(OH)2 = 0,025 mol. CM CaCl 2 = 0,03M ; CM Ca(OH)2 = 0,01M 2.23 Giải a. Gọi số hạt prroton, nơtron, electron của nguyên tử X là P, N, E và của Y là P’, N’, E’. Theo bài: P = N = E và P’ = N’ = E’. Trong hợp chất XY2, X chiếm 50% về khối lượng nên: P+N MX 50 = 1 ↔ P = 2P’. = ↔ 2(P ‘ + N ‘ ) 2M Y 50 Tổng số proton trong phân tử XY2 là 32 nên P + 2P’ = 32. 51
51. Từ đây tìm được: P = 16 (S) và P’ = 8 (O). Hợp chất cần tìm là SO 2. Cấu hình electron của S: 1s22s22p63s23p4 và của O: 1s22s22p4 b. Lưu huỳnh ở ô số 16, chu kỳ 3, nhóm VIA. Oxi ở ô số 8, chu kỳ 2, nhóm VIA. 2.24 Giải 1. A, M, X thuộc chu kỳ 3 nên n = 3. Cấu hình electron, vị trí và tên nguyên tố: A: 1s22s22p63s1 (ô số 11, nhóm IA), A là kim loại Na. M: 1s22s22p63s23p1 (ô số 13, nhóm IIIA), M là kim loại Al. X: 1s22s22p63s23p5 (ô số 17, nhóm VIIA), X là phi kim Cl. 2. Các phương trình phản ứng: 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 ↓ + 3NaCl Al(OH)3 ↓ + NaOH → NaAlO2 + 2H2O NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3 ↓ + NaCl 2.25 Giải Gọi số mol trong mỗi phần: Fe = x mol; M = y mol. Phần 1: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑ (mol): x x 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 ↑ (mol): y 0,5ny Số mol H2 = 0,07 nên x + 0,5ny = 0,07. Phần 2: 2Fe + 6H2SO4 (đặc) t → Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O 0 (mol): x 52 1,5x
52. 2M + 2nH2SO4 (đặc) t → M2(SO4)n + nSO2 ↑ + 2nH2O 0 (mol): y 0,5nx Số mol SO2 = 0,09 nên 1,5x + 0,5ny = 0,09. Vậy x = 0,04 và ny = 0,06. Mặt khác: 56x + My = 2,78 nên My = 0,54. Vậy M My = = 9 hay M = 9n. n ny Ta lập bảng sau: n 1 2 3 M 9 (loại) 18 (loại) 27 (nhận) Vậy M là Al. 2.26 Giải: 1. Gọi số mol oxit RO = a mol. RO + H2SO4 → RSO4 + H2O (mol): a a a Số mol axit H2SO4 dư = 48 × 6,125 – a = 0,03 – a. 98.100 C% (H2SO4) sau phản ứng = 0,98% ↔ (0,03 − a).98 0,98 = 2 + 48 100 ↔ a = 0,025 (mol). Ta có: (M + 16)a = 2 → M = 64 (Cu). 2. Dung dịch A gồm: CuSO4 = 0,025 mol; H2SO4 = 0,005 mol. H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O (mol): 0,005 0,01 CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4 (mol): 0,025 0,05 Khối lượng dung dịch NaOH cần dùng = 0,06 × 40 .100 = 30 (gam). 8 53
53. Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = 30 = 28,57 (ml) 1,05 2.27 Giải 1. Gọi số mol M = a mol. M + H2SO4 → RSO4 + H2 ↑ (mol): a a a Số mol H2 = 0,05 mol nên a = 0,05 mol. Phần 1: RSO4 + 2NaOH → R(OH)2 + Na2SO4 (mol): 0,025 0,025 0 R(OH)2 t → RO + H2O (mol): 0,025 0,025 mRO = 1 gam ↔ (R + 16).0,025 = 1 ↔ R = 24 (Mg). C% (H2SO4) = 0,05 × 98 × 100% = 2,45%. 200 Phần 2: MgSO4.nH2O = 0,025 mol. Ta có: (120 + 18n).0,025 = 6,15 ↔ n = 7. Vậy công thức muối ngậm nước là MgSO4.7H2O. 2.28 Giải 1. M thuộc nhóm IIIA nên M có hóa trị III. M + 4HNO3 → M(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O (mol): a 4a a a 10M + 36HNO3 → 10M(NO3)3 + 3N2 ↑ + 18H2O (mol): 10b 36b 10b 54 (2) 3b Ta có: a + 3b = 0,25. MA = 14,4 × 2 = 28,8 ↔ (1) (3) 30a + 28 × 3b = 28,8 ↔ 30a + 84b = 7,2 a + 3b (4)
54. Từ (3), (4) ta có: a = 0,1 mol; b = 0,05 mol. M(a + 10b) = 16,2 → M = 27 (Al). 2. Số mol HNO3 dư = 2,5 – 4a – 36b = 0,3 (mol). Khối lượng dung dịch HNO3 ban đầu = 5000 × 1,25 = 6250 (gam). Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 6250 + 16,2 – 30a – 84b = 6259 (gam). C% (HNO3 sau phản ứng) = 0,3 × 63.100% = 0,30%. 6259 2.29 Giải 1. Vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn: A: ô số 4, chu kỳ 2, nhóm IIA. B: ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA. C: ô số 9, chu kỳ 2, nhóm VIIA. D: ô số 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA. E: ô số 2, chu kỳ 1, nhóm VIIIA. 2. B là kim loại mạnh nhất. Hai kim loại A, B cùng thuộc nhóm IIA, theo chiều từ trên xuống, tính kim loại tăng dần. C là phi kim mạnh nhất. Hai phi kim C, D cùng thuộc nhóm VIIA, theo chiều từ trên xuống, tính phi kim giảm dần. E là nguyên tố kém hoạt động nhất vì lớp vỏ đã bão hòa electron. 2.30 Giải Gọi kí hiệu chung của hai kim loại kiềm là M. Gọi số mol trong 46 gam hỗn hợp đầu: M = a mol và Ba = b mol. Các phương trình phản ứng: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 ↑ (mol): a a (1) 0,5a Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 ↑ (2) 55
56. 2. Trong một chu kì, theo chiều từ trái sang phải, điện tích hạt nhân tăng dần và bán kính nguyên tử giảm dần, điều đó làm tăng lực hút của hạt nhân đối với các electron hóa trị, do đó năng lượng ion hóa tăng dần. Trong một nhóm, theo chiều từ trên xuống dưới, bán kính nguyên tử tăng dần và chiếm ưu thế so với sự tăng điện tích hạt nhân, điều đó làm giảm lực hút của hạt nhân đối với các electron hóa trị, do đó năng lượng ion hóa giảm dần. 2.33 Hướng dẫn: Từ Na đến Cl, bán kính nguyên tử giảm dần tuân theo quy luật biến đổi bán kính trong một chu kỳ. Đó là, trong một chu kỳ, khi đi từ trái sang phải điện tích hạt nhân tăng dần trong khi số lớp electron ở vỏ nguyên tử không đổi, do đó bán kính nguyên tử giảm dần. Từ Li đến Cs, bán kính nguyên tử tăng dần tuân theo quy luật biến đổi bán kính trong một phân nhóm. Đó là, trong một phân nhóm, khi đi từ trên xuống dưới số lớp electron ở vỏ nguyên tử tăng lên và chiếm ưu thế hơn so với sự tăng điện tích hạt nhân, do đó bán kính nguyên tử tăng dần. 2.34 Hướng dẫn: 1. Theo bài ra, hóa trị của X trong hợp chất với hiđro là II nên hóa trị cao nhất trong oxit là VI. Vậy X thuộc chu kỳ 3, nhóm VIA trong bảng tuần hoàn. X là S. 2. Các phương trình phản ứng: H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4 + 8HCl H2S + 2FeCl3 → 2FeCl2 + S ↓ + 2HCl H2S + CuSO4 → CuS ↓ + H2SO4 2.35 Hướng dẫn: 1. Gọi số oxi hóa dương cao nhất và số oxi hóa âm thấp nhất của R lần lượt là +m và -n. Ta có: m + n = 8. Mặt khác, theo bài ra: +m + 2(-n) = +2 ↔ m – 2n = 2. Từ đây tìm được: m = 6 và n = 2. Vậy R là phi kim thuộc nhóm VI. Số khối của R < 34 nên R là O hay S. Do oxi không tạo được số oxi hóa cao nhất là +6 nên R là lưu huỳnh. 2. Trong hợp chất X, R có số oxi hóa thấp nhất nên X có công thức là H2S. 57
57. Gọi công thức oxit Y là SOn. 32 50 = 16n 50 Do %S = 50% nên ↔ n = 2. Công thức của Y là SO2. 2.36 Hướng dẫn: 1. Gọi công thức chung của hai muối là M2CO3 = a mol. M2CO3 + HCl (mol): a → a MHCO3 + HCl (mol): 0,1 MHCO3 + MCl a → 0,1 MCl + CO2 ↑ + H2O 0,1 0,1 Dung dịch A gồm MCl = a + 0,1 mol và MHCO3 = a – 0,1 mol. MHCO3 + Ca(OH)2 → (mol): a – 0,1 CaCO3 ↓ + MOH + H2O a – 0,1 Theo bài: số mol CaCO3 = 0,2 mol nên a – 0,1 = 0,2 Ta có: (2M + 60).0,3 = 35 ↔ ↔ a = 0,3. M = 28,33. Do hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp nên đó là Na và K. 2. Gọi số mol Na2CO3 = b mol và K2CO3 = c mol. Ta có b + c = 0,3 và 106b + 138c = 35. Từ đây tìm được b = 0,2 mol; c = 0,1 mol. m Na 2 CO 3 = 21,2 gam; m K 2CO 3 = 13,8 gam. 2.37 Hướng dẫn: 1. Gọi công thức chung của hai muối là MCl 2 và số mol có trong 15,05 gam hỗn hợp là a mol. MCl2 + 2AgNO3 (mol): → M(NO3)2 + 2AgCl ↓ 40a 100 0,8a Số mol AgNO3 = 0,12 mol nên 0,8a = 0,12 Ta có: (M + 71)a = 15,05 → ↔ a = 0,15 mol. M = 29,33. Như vậy, A có khối lượng nguyên tử nhỏ hơn 29,33, A có thể là Be hoặc Mg. 58
58. Nếu A là Be thì MB = 5 ×9 = 15: loại 3 Nếu A là Mg thì MB = 5 × 24 = 40: Vậy B là Ca. 3 2.38 Hướng dẫn: 1. Gọi công thức chung của hai muối là MCO3 và số mol có trong 3,6 gam hỗn hợp là a mol. → MCO3 + 2HCl (mol): MCl2 + CO2 ↑ + H2O a a Khí B là CO2 = a mol. Cho toàn bộ lượng khí B hấp thụ hết bởi dung dịch chứa 0,045 mol Ca(OH) 2, xảy ra 2 trường hợp: Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư ( a < 0,045 mol) CO2 + Ca(OH)2 (mol): a → CaCO3 ↓ + H2O a a → a = 0,04 (thỏa mãn điều kiện a < 0,045 mol). Ta có: (M + 60).0,04 = 3,6 ↔ M = 30. Hai kim loại kế tiếp là Mg và Ca. Số mol CaCO3 = 0,04 mol Trường hợp 2: Ca(OH)2 không dư ( a ≥ 0,045 mol) CO2 + Ca(OH)2 (mol): 0,04 → 0,04 0,04 2CO2 + Ca(OH)2 (mol): 0,01 CaCO3 ↓ + H2O → Ca(HCO3)2 0,005 → Số mol CO2 = 0,05 mol Ta có: (M + 60).0,05 = 3,6 a = 0,05 (thỏa mãn điều kiện a ≥ 0,045 mol). ↔ M = 12. Hai kim loại kế tiếp là Be và Mg. 2.39 Hướng dẫn: Gọi công thức oxit là MxOy , có số mol là a mol. MxOy + yH2 t → xM + yH2O 0 59
59. (mol): a ay ax Ta có: a(Mx + 16y) = 8 và ay = 0,15. Như vậy M.a.x = 5,6. Đặt n là hóa trị của kim loại M (1 ≤ n ≤3). → 2M + 2nHCl 2MCln + nH2 ↑ (mol): ax 0,5n.a.x Ta có: 0,5n.a.x = 0,1 hay n.a.x = 0,2. Lập tỉ lệ: M Max = = 28 . Vậy M = 28n. n nax Ta lập bảng sau: n 1 2 3 M 28 (loại) 56 (nhận) 84 (loại) Vậy kim loại M là Fe. Lập tỉ lệ: x ax 2 = = . y ay 3 Vậy công thức oxit kim loại là Fe2O3. 2.40 Hướng dẫn: 1. Từ Na đến Cl, bán kính nguyên tử giảm dần tuân theo quy luật biến đổi bán kính trong một chu kỳ. Đó là, trong một chu kỳ, khi đi từ trái sang phải, theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần, số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần trong khi số lớp electron ở vỏ nguyên tử không đổi, do đó bán kính nguyên tử giảm dần. Năng lượng ion hóa thứ nhất tăng dần do điện tích hạt nhân tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần, lực hút của hạt nhân với electron hóa trị tăng dần. 2. Tính chất axit – bazơ trong dãy oxit và hiđroxit biến đổi theo chiều giảm dần tính bazơ và tăng dần tính axit. Na2O Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 Oxit Oxit bazơ Oxit Oxit axit Oxit axit Oxit axit Oxit bazơ trung lưỡng tính yếu trung bình mạnh axit mạnh 60 MgO bình mạnh
60. NaO Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 Bazơ Bazơ Hiđroxit Axit yếu Axit Axit Axit kiềm trung lưỡng tính trung bình mạnh rất H bình mạnh F. THÔNG TIN BỔ SUNG Sách giáo khoa Hóa học 10 nâng cao giới thiệu bảng tuần hoàn dạng dài có rất nhiều ưu điểm. Để có thêm thông tin, chúng tôi xin giới thiệu một số kiểu bảng tuần hoàn khác. 1. Dạng kim tự tháp 2. Dạng bảng tuần hoàn xoáy trôn ốc 61
61. 3. Dạng bảng tuần hoàn có kí hiệu đặc biệt 62
62. Chương 3 LIÊN KẾT HÓA HỌC A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I. Liên kết liên kết ion và cộng hóa trị – Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tố tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn. – Các nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với nguyên tử khác tạo thành để đạt được cấu hình electron bền vững như của khí hiếm (có 2 hoặc 8 electron lớp ngoài cùng). 1. Liên kết ion * Định nghĩa: Là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. * Sự hình thành liên kết ion Nguyên tử kim loại nhường electron hóa trị trở thành ion dương (cation). Nguyên tử phi kim nhận electron trở thành ion âm (anion). Các ion trái dấu hút nhau tạo thành liên kết ion. Thí dụ: Liên kết trong phân tử CaCl2 + Nguyên tử Ca nhường 2 electron tạo thành ion dương. Ca -→ Ca2+ + 2e + Nguyên tử clo nhận 1 electron tạo thành ion âm. Cl2 + 2e → 2ClIon Ca2+ và 2 ion Cl- hút nhau tạo thành phân tử CaCl2. * Điều kiện hình thành liên kết ion Các nguyên tố có tính chất khác hẳn nhau (kim loại và phi kim điển hình). Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết ≥ 1,7 là liên kết ion. Các hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, dẫn điện khi tan trong nước hoặc nóng chảy. 2. Liên kết cộng hóa trị 63
63. * Định nghĩa: Là liên kết được hình thành giữa 2 nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. * Điều kiện hình thành liên kết cộng hóa trị Các nguyên tử giống nhau hoặc gần giống nhau, liên kết với nhau bằng cách góp chung các electron hóa trị. Thí dụ Cl2, H2, N2, HCl, H2O… Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết < 1,7 là liên kết cộng hóa trị. * Liên kết cộng hóa trị có cực và không cực Khi cặp electron dùng chung phân bố đối xứng giữa hai hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết thì đó là liên kết cộng hóa trị không phân cực. Khi cặp electron dùng chung bị hút lệch về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực. Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết 0,4 ≤ ∆χ < 1,7 là liên kết cộng hóa trị có cực, nếu giá trị này nhỏ hơn 0,4 thì liên kết là cộng hóa trị không cực. II. Sự lai hóa các obitan nguyên tử 1. Sự lai hóa Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp một số obitan nguyên tử trong một nguyên tử để được các obitan lai hóa giống nhau, có số lượng bằng tổng số obitan tham gia lai hóa, nhưng định hướng khác nhau trong không gian. 2. Các kiểu lai hóa thường gặp a. Lai hóa sp: Là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p tạo thành 2 obitan lai hóa sp nằm thẳng hàng với nhau, hướng về hai phía. 1AO s + 1AO p 2 AO lai hãa sp b. Lai hóa sp2: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 2 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 3 obitan lai hóa sp2 nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tâm đến các đỉnh của tam giác đều. 64
64. 1 AO s + 2 AO p 3 AO lai hãa sp2 c. Lai hóa sp3: Là sự tổ hợp của 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 định hướng từ tâm đến các 4 đỉnh của tứ diện đều. 1 AO s + 3 AO p 4 AO lai hãa sp3 III. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị 1. Liên kết đơn Được hình thành do sự xen phủ trục của các obitan (liên kết σ). Các liên kết σ thường rất bền vững. Thí dụ: H – Cl ; H – O – H 2. Liên kết đôi. Bao gồm 1 liên kết σ hình thành do sự xen phủ trục và 1 liên kết ở hình thành do sự xen phủ bên của các obitan lai hóa. Liên kết ở thường kém bền. Thí dụ CH2 = CH2; O = C = O 3. Liên kết ba. Bao gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết ở. Thí dụ N ≡ N ; CH ≡ CH IV. Hóa trị và số oxi hóa 65
65. 1. Hóa trị – Trong các hợp chất ion: hóa trị (còn gọi là điện hóa trị) chính bằng điện tích của ion đó. – Trong hợp chất cộng hóa trị: hóa trị (cộng hóa trị) chính bằng số liên kết của nguyên tử nguyên tố đó tạo ra được với các nguyên tử khác. 2. Số oxi hóa Số oxi hóa của một nguyên tố trong hợp chất là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử nếu giả định liên kết trong phân tử là liên kết ion. Xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử theo nguyên tắc: + Số oxi hóa của các đơn chất bằng không. + Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng không . + Số oxi hóa của các ion bằng điện tích của ion đó. + Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa của hiđro là +1, của oxi là -2. V. Liên kết kim loại – Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do dự tham gia của các electron tự do. – Các mạng tinh thể kim loại thường gặp: Lập phương tâm khối, lập phương tâm diện, lục phương. – Các kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính dẻo, có ánh kim là do cấu tạo tinh thể kim loại quy định. B. BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 3.1 Viết cấu hình electron của Cl (Z=17) và Ca (Z=20). Cho biết vị trí của chúng (chu kì, nhóm) trong bảng tuần hoàn. Liên kết giữa canxi và clo trong hợp chất CaCl 2 thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết sơ đồ hình thành liên kết đó. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ khối B năm 2004) 3.2 Hai nguyên tố M và X tạo thành hợp chất có công thức là M 2X. Cho biết: – Tổng số proton trong hợp chất bằng 46. – Trong hạt nhân của M có n – p = 1, trong hạt nhân của X có n’ = p’. 66
66. – Trong hợp chất M2X, nguyên tố X chiếm 8 khối lượng. 47 1. Tìm số hạt proton trong nguyên tử M và X. 2. Dựa vào bảng tuần hoàn hãy cho biết tên các nguyên tố M, X. 3. Liên kết trong hợp chất M2X là liên kết gì? Tại sao? Viết sơ đồ hình thành liên kết trong hợp chất đó. 3.3 Viết cấu hình electron của các nguyên tử A, B biết rằng: – Tổng số các loại hạt cơ bản trong nguyên tử A là 34. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. – Kí hiệu của nguyên tử B là 19 9 B. 2. Liên kết trong hợp chất tạo thành từ A và B thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết công thức của hợp chất tạo thành . 3.4 X, Y, Z là những nguyên tố có điện tích hạt nhân lần lượt là 9, 19, 8. 1. Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố đó. Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của X, Y, Z. 2. Dự đoán liên kết hóa học có thể có giữa các cặp X và Y, Y và Z, X và Z. Viết công thức phân tử của các hợp chất tạo thành. 3.5 Một hợp chất có công thức XY2 trong đó Y chiếm 50% về khối lượng. Trong hạt nhân của X có n = p và hạt nhân Y có n’ = p’. Tổng số proton trong phân tử XY 2 là 32. a. Viết cấu hình electron của X và Y. b. Dựa vào bảng tuần hoàn, cho biết X, Y là những nguyên tố gì? Cho biết bản chất liên kết và công thức cấu tạo của phân tử XY2. 3.6 Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử một nguyên tố R nhóm VIIA là 28. 1. Tính số khối của R. Dựa vào bảng tuần hoàn, cho biết R là nguyên tố gì? 2. Viết công thức phân tử và công thức cấu tạo của phân tử đơn chất R. 3. Viết công thức electron và công thức cấu tạo hợp chất của R với hiđro. 3.7 Phân tử NH3 có cấu tạo dạng chóp tam giác với góc liên kết HNH bằng 1070. 1. Theo lý thuyết lai hóa, nguyên tử nitơ trong phân tử NH 3 ở trạng thái lai hóa nào? Mô tả sự hình thành liên kết trong NH3 theo giả thiết lai hóa đó. 67