Bài tập hóa hóa học đại cương hóa học lý thuyết cơ sở (tái bản lần thứ 3) phần 2

Chương XII HỆTHỐNGTUẤN HỒNCÁCNGUNTố' HĨAHỌC A- TĨM TẮT LÝ THUYẾT N gu yên tắc xếp - Các nguyên tô" xếp theo chiều tăng dần sô" điện tích h t nhân z - Các nguyên tơ" có sơ" electron ngun tử xêp th àn h hàng gọi chu kỳ (bẩy chu kỳ gồm ba chu kỳ ngắn, bôn dài) - n (sô" lớp electron ) trùng với sô" thứ tự chu kỳ - Nói chung ngun tơ" có sơ" electron xếp vào cột gọi nhóm (8 nhóm chia thành nhóm A nhóm B) - Nhóm A gồm nguyên tô" thuộc chu kỳ ngắn dài Sô" electron hóa trị lớp ngồi nhóm A sơ" thứ tự nhóm - Nhóm B gồm ngun tơ"của chu kỳ dài Ngun tơ" nhóm IB IIB có sơ" electron ngồi sơ thứ tự nhóm Sơ" thứ tự nhóm B cịn lại sơ" electron ngồi cộng electron d kê cận - Các electron hóa trị định tính chất hóa học ngun tơ" 203 http://tieulun.hopto.org S ự b iế n th iê n tu ầ n hồn tín h ch ấ t cá c n gu yên tô - Chu kỳ b ắ t đầu kim loại kiềm và kêt thúc khí trơ (trừ chu kỳ 1) - P hía trá i bảng nguyên tố kim loại, phía phải ngun tơ" phi kim - T h ế ion hóa I: M - e -» M+ - Ái lực với electron E: X + e -» X' - Độ âm điện X định nghĩa theo M illìken x = ụ I+E) - Sự biến thiên I; E; X bảng tuần hoàn theo sơ đồ M ột cách xác định độ âm điện theo thang Pauling biểu thức: Xa - Xb = k V ^ ab Aab = ED(AB) - a/ED(A_A).ED(B- b) Xa - Xb - Độ âm điện nguyên tô"A, B (A - B) E d (AB) - N ăng lượng phân ly A - B ED(A.A); E D(B.B) - N ăng lượng phân ly A-A, B-B k - hệ sơ" tỷ lệ Nếu đơn vị tín h Cal.m ol'1 k = 0,208 204 http://tieulun.hopto.org Nếu đơn vị tính J.moT1 k = 0,102 Trong phép tính lấy XH =2,1 B- BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢI XII a) Trong số nguyên tô" đây, cho bi nguyên tô" thuộc chu kỳ nhóm bảng tuần hoàn Ti(Z = 22); C1(Z = 17); N(Z = 7); Zn(Z = 30); Li(Z = 3); P(Z = 15);N a(Z= 11) b) Cho nguyên tô" X thuộc chu kỳ nhóm với ngun tơ' Sìlic (Z = 14) Hãy viết cấu hình electron suy sô' thứ tự z X BÀI GIẢI a) Trước hết, ta viết câu hình electron nguyện tô" Ti: Cl: N: Li: P: Na: ls 22s22p63s23p64s23d2 ls 22s22p63s23p5 l s 22s22p3 ls 22s1 l s 22s22p63s23p3 l s 22s22p63s1 Ta lại biết sô" thứ tự chu kỳ số lượng tử n Căn vào cấu hình electron ta suy ngun tơ" sau chu kỳ: Li Na: Na: p Cl: Ti Zn: chu kỳ (n=2) chu kỳ (n=3) chu kỳ (n=4) 205 http://tieulun.hopto.org Các ngun tơ' m ột nhóm sơ' electron lốp ngồi n hư Vậy ta có: Li Na: thuộc nhóm IA( n - 1) bão hịa n s N P: thuộc nhóm IIIA(n - 1) bão hòa n s2n p b) Si: l s 22s22p63s23p2 => Zx = 32 ngun tơ' Gecmani X II.2 T ính độ âm điện cho nguyên tử nguyên tô halogen: F; Cl; Br; I Biết: h2 Hợp chất Ed (kcal/mol) f2 104,2 37,5 Cl2 Br2 I2 HC1 HF HI HBr 58 46,1 36,1 135 103,1 87,4 71,1 Cho: XH = 2,20 BÀI GIẢI Áp dụng công thức: XA ~XB = 0,208 AAB AAB - E D(AB) - ^ E D(AA).ED(BB) T hay giá trị sô' vào công thức trê n ta th u kết ỏ bảng đây: Nguyên tô' F Cl Br I A&b 62,51 77,74 12,3 1,24 0,208 ^ A ab 1,77 1,83 0,73 0,23 XA 3,99 » 3,52 2,93 2,43 X II.3 a) B iết thê' ion hóa thứ n h ấ t (L) K(Z = ) nhỏ so với Ca(Z = 20); Ngược lại thê ion hóa thứ h (L K lại lớn Ca) H ãy giải thích lại có ngược 206 http://tieulun.hopto.org b) Hãy so sánh bán kính nguyên tử bán kính ion cho trường hdp sau: + 0(Z = 8) ion hóa + Mg(Z = 12) ion hóa BÀI GIẢI a) K(Z = 19): ls^ s^ p^ s^ p^ s1 Ca(Z = 20): ls 22s22p63s23p64s2 K - e -> K+: l s 22s22p63s23p6 s [Ar] Ca - e -> Ca+: l s 22s22p63s23p64s1s [ArMs1 Rõ ràng m ất e" K+ có cấu hình electron khí trơ - Argon, cịn Ca+ có cấu hình [Ar]4s\ Để có th ế ion hóa thứ hai, nghĩa phải bứt tiếp electron trường hợp lượng cần thiết để làm điểu đơi vối Ca tiêu tốn so với việc bứt e K+ có cấu hình bền vững khí trơ; Vì vậy: I2 K > Ca b) 80: (ls 22s22p4) + 2e 2~(ls 22s22p6) Nghĩa oxi nhận thêm sô' electron vào dẫn tới: rQ: > r0 Ngược lại Mg (Z = 12) 12M g(ls22s22p63s2) - 2e -> Mg2+ (ls 22s22p6) Rõ ràng Mg2+ m ất 2e ỏ phân lốp 3s dẫn tới: rMg2+ < r Mg XII.4 Cho phân tử MX2 với tổng sô' h ạt 186 Hợp châ't ion câu tạo từ ion M2+ X' có đặc tính sau: 207 http://tieulun.hopto.org - Trong tổng sơ h t phân tử sơ h t m ang điện nhiều số h t không m ang điện 54 hạt - Sô'khối ion M2+ lổn sô' khối ion X" 21 - Tổng sô' h t ion M2+ nhiều ion X" 27 hạt 1) Hãy viết cấu hình electron ion M2+ X' 2) Xác định sô' thứ tự, sô' chu kỳ, sơ' nhóm (A B) M X bảng tu ầ n hồn BÀI GIẢI 1) Gọi sơ' h t proton, electron, nơtron nguyên tử M X là: p, e, n; p', e', n' Theo đầu ta có phương trình sau: Tổng số h t MX2: 2p + 4p' + n + 2n' = 186 (1) Tổng số h t m ang điện nhiều số h t không m ang điện: 2p + 4p' - (n + 2n') = 54 (2) Sô' khôi ion M2+ lớn sô' khối X' là: (p - p’) + (n - n’) = 21 (3) Tổng sô' h t ion M2+ nhiều X' là: 2(p - p’) + (n - n ’) = 30 (4) Từ phương trìn h ta giải có p = 26, n = 30 p’ = 17, n ’ = 18 Vậy cấu h ình electron của: M2+ : l s 22s22p63s23p63d6 X' : l s 22s22p63s23p6 208 http://tieulun.hopto.org 2) Với cấu hình electron vừa tìm cho M2+ X' ta xác định sơ" thứ tự M là: p = z = 26 (ô 26) X p' = z' = 17 (ơ 17) Cấu hình electron: M: ls 22s22p63s23p63d64s2; nguyên tử M thuộc chu kỳ 4, V IIIB X: ls 22s22p63s23p5; nguyên tử X thuộc chu kỳ nhóm VII A XII Tổng sơ" h ạt nguyên tô" X 108: a) Cho biết nguyên tố X thuộc chu kỳ bảng tuần hồn b) Xác định vị trí X, biết X nhóm VA Biêt ngun tơ" X có z < 82 BÀI GIẢI a) Theo đầu ta viết: s = p + e + n = 2p + n = 108 M ặt khác, theo điều chứng minh tập sô" 1.5 chương I ta có: 1 C: l s 22 s22p2 Ở dạng kích thích c* l s 22 s22p3 X Be => X »c N: l s 22 s22p3 => INx O: l s 22 s22p4 ^ !ọ : S: l s 22 s22p63s23p4 => 's* Cl: l s 22 s22p63s23p5 => | ã * Từ... electron nguyện tô" Ti: Cl: N: Li: P: Na: ls 22 s22p63s23p64s23d2 ls 22 s22p63s23p5 l s 22 s22p3 ls 22 s1 l s 22 s22p63s23p3 l s 22 s22p63s1 Ta lại biết sô" thứ tự chu kỳ số lượng tử n Căn vào cấu hình... + 2e 2~ (ls 22 s22p6) Nghĩa oxi nhận thêm sô' electron vào dẫn tới: rQ: > r0 Ngược lại Mg (Z = 12) 12M g(ls22s22p63s2) - 2e -> Mg2+ (ls 22 s22p6) Rõ ràng Mg2+ m ất 2e ỏ phân lốp 3s dẫn tới: rMg2+