Những viên kim cương trong hóa học của cao cự giác

yCáP ứng nhu cầu tra cứu, dạy và học boá học của giáo vièn, học sinh, sinh viêntấ t cả những ai đang quan tảm đến kiến thức hoá học phổ thông, chúng tôibiẽn soạn cuốn sách "Những viên kim cương trong hoá học". Đây là cuốn sách thứ50 cua tác giả viết về hoá học nhân dịp kỷ niệm 50 nầm thành lập trường Đại họcVinh anh hung (1959 - 2009), nơi tác giả đà học tập và dang công tác.Nội đung bộ sách được biên soạn dưới dạng những vấn đề chọn lọc, hiện đại và cậpnhặt về hoá học phổ thông mà tác giả đả đành hàng chục năm nay SƯU tầm, nghiêncứu từ những nguồn tư liệu có uy tín trong và ngoài nước. Tác giả xin dược bày tỏ lòngtri ân tớỉ những người đă làm nên Những viên kim cương trong hoá họcnhững viên kim cương trong hóa học

M ã số: 02.02.777/1503.PT2011

CÙNG BẠN ĐỌC * _ m _

/^ “yCá P ứng nhu cầu tra cứu, dạy và học boá học của giáo vièn, học sinh, sinh viên

tấ t cả những ai đang quan tảm đến kiến thức hoá học phổ thông, chúng tôi

biẽn soạn cuốn sách "N hững viên k im cương tro n g hoá học" Đây là cuốn sách thứ

50 cua tác giả viết về hoá học nhân dịp kỷ niệm 50 nầm thành lập trường Đại học Vinh anh hung (1959 - 2009), nơi tác giả đà học tập và dang công tác

Nội đung bộ sách được biên soạn dưới dạng những vấn đề chọn lọc, hiện đại và cập nhặt về hoá học phổ thông mà tác giả đả đành hàng chục năm nay SƯU tầm, nghiên cứu từ những nguồn tư liệu có uy tín trong và ngoài nước Tác giả xin dược bày tỏ lòng

tri ân tớỉ những người đă làm nên Những viên kim cương trong hoá học.

Không phải là tấ t cả, nhưng những gì trong Những uiên kim cương trong hoá học

sẽ là người bạn đồng hành vớỉ cäcTem học sinh, khám phá kho tàng tri thức hoá học «• phổ thông từ lí thuỵẹt đến ứng dQjigigüi bài tập

-r -ĩộc của hoá học phổ th o ^ ^ if c h ^ M c dưới mọi góc độ từ t-rth u y ế t đến ứng dụng, t& cc-rĩ^ấp-*’

• v ’.VS • -• **

bản dến nâng cao, kết hợp kinh ngbíệm thực tiễn đạy học với kiến thức hoá học hiện

;.£Ị- ,-đại, chác cbắn bên cạnh sự ưu ái đỉa bạn đọc củng khó tránh khỏi nhừng khiếm

UÁNĐỀ 1

Đ Ợ I C Ử 0 N G V Ề N G U Y Ê N T Ử

A LÍ THUYẾT C ơ BẢN VÀ NÂNG CAO

I Mol - Khôi lượng mot - khôi tượng mol trung bình c ủ a hỗn hợp

1 Moi là lư ự n g c h ấ t chvta N h ạ t v i mô (phân tử, nguyên tử, ion, e le c tro n , )

N = 6,023.1023 gọi là số Avogađro

2- Khối lượng moỊ (M) là k h ấ i lượng 1 moi c h ấ t tín h b ằn g gam (gửnol hay g-mol"1),

có trị số bắng khái lượng chái biếu thị theo đơn vị khối lượng nguyên tử (u)

-> khối lượng moi phán tử

khối lượng moi nguyên tử

-> khối lữợng moi ion

-> khối lượng moi electron

3 T h ể tí c h m o i c ủ a c liấ t k h í là th ể tích chiếm bởi N phân tử của chất khí đó (N = 6,023.102â)> chinh bằng thể tích của 1 mol khí Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) 0°c và 1 atm tbì thể tích moi của các chất khí là 22,4 lít

4 Mối q u a n h ệ giữa khối lượng chất (m), số moi (n), khối lượng mol (M), th ể tích chất

khí ở đktc (V) và số phân tử chất (A);

n =NA-n.N

0

5« K hối lư ự n g m oi tr u n g b ìn h củ a h ỗ n hợ p ( M ) là khối lượng ồủa một mol hỗn hợp

đổ tính theo gam (g/moiỵ

nTrong đó:

mhh là tổng số gam của hỗn hợp

Chh là tổng số mol của hỗn hợp

Mi là khối lượng mol của chất thứ i trong hỗn hợp

ni là số moi của chất thứ i trong hỗn hợp

5

n õ n ( I ) du?c v iế t lạ i n h ư sau:

C h á ỷ : C ônỊỊ th ứ c (2) chi á p dung ch o b ồ n h ọ p k h í cò n các công th ú c (1, 3 , 4) đứực áp

đ ụ n g cho m ọ i lo ại h ỗ n hợ p ( r ắ n , lỏ n g ho ặ c k h i).

II Tỉ khôi của Khi A so vói khi B Ịd ^ i

• c to g điều lã ệ n nh iỄ t dỉ> v â â p s u ấ t v à chín h bân g tì số g iiô hai kh ố i luRniî mol:

m n M , M

M , MA = MB đ ,

• N ếu A, B l â c h ấ t lỏ n g th i công th ứ c t ỉ khối dưọc xác đ ịn h ò d ạ n g bơi (cho bay hơi

h o àn to â n c h ấ t lỏng).

• C òng th ứ c t ỉ k h ố i cò n được d ũ n g với c ả h ò a b ợ p k h ỉ, k h i đ ó k h ố i liKrng m o l (M> trở

t h à n h k h ố ĩ !ưtmg mol t r u n g b ìn h ( S ) Đỗì v ô i k h ô n g k h í, &ỈKX “ 29g>'mol.

/^ 1 - V f " — ■ ' r ỉ - * 'WÊỂẫ^ÊễÈẵSÊÊế V - ■ v Ể Ế ế ' ^

w ïàèù -Mi: r •

C hú ỷ ĩ Mốì quan hệ giữa các đại lượng T, p, V, n chất khí:

• Nếu nhiệt độ và dung tích bĩnh không đổi => p - V

Ví dụ: a) Một bình kín A (V = 10/) chán khống Nạp 201 O2 vào bình7 tính áp suất trongbình Giả sử nhiệt dộ trong quá trình thí aghiệm không đổi

• Cách 2: Lập luận theo tì lệ nghịch giữa V, p

-1 Nguyên tử trung hòa điệxx, do đó:

Số đơn vị điện tích h ạt nhân z = số proton = số electron

2 Khối lượng nguyên tử là khối lượng tuyệt đối (khối lượng thực) của nguyên tử:

Z: Số hiệu nguyên tử (số đơn vị điện tích hạt nhân) = số h ạt p ro ton = số hạt electron

= số thứ tự nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Công thức này dùng để chuỹển dơn vị giữa u và kg

Nguyên tử khối của một nguyên tử chò biết khối lượng của nguyên tử dó nặng gấp baonhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử

Ví dụ; Khối lượng của một nguyên tử H là mn = 1,6735.10-27kg

-* Nguyên tẫ khỐÌ(H) = J zẾĨẾẼãỌ^L « lu

Chú ý: Khối lượng nguyên tử dùng trong bảng tuần hoàn chính là khôi lượng tương dôi

(nguyên tử khôi) Khi không cần độ chinh xác cao, nguyên tử khối coi như bằng số khôi

7 N g uyên tố h ó a họ c: Là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích h ạ t nhân

8 Đ ồng vị: Là những nguyên tử của cùng một nguyén tố hóa học, nghĩa là cố cìrng z nhưng A khác nhau do đó N khác nhau

Ví dụ: Nguyên tố do có hai đồng vị bền Với % Bố nguyên tử là:

9

— _ ự M fe »#*juukA v m » u g u jc u w *.¿1) \ V I nau net cac nguyên to no ahọc tTong tự nhiên đều có nhiều đồng vị, do đó ngưyên tử khối của các nguyên tố này lànguyên tử khối trung bình của các đồng vị, tính theo công thức:

£ _ Aĩ -X1 + A2.x2 + + A;JS;

100Trong đó: A* là số khối đồng vị thứ i;

• Nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có kích thước khác nhau

• Nếu hình dung nguyên tử như một quả cầu trong đó có các electron chuyển dộng rất nhanh xung quanh h ạ t nhân, thì nố có đường kính khoảng l(T10m Để phù hợp với việc biểu diễn ldcỊi thước nhỏ của nguyên tử và các h ạt p, n, e người ta đùng đơn vị nanomet

(am) hay đơn vị angstrom (A ):

lnm = 10"9m = 10 A , 1 A = l ( r 10m = lO^cm « lO^nm

• Đường kính của nguyên tử khoảng lO^mn Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn

nhỏ hơn, vào khoảng 10"5nm Đường kính của electron và proton còn nhỏ hơn nhiều, khoảng HT^am

VI Câu tạo vỏ nguyên tử - Càu hình electron của nguyên tử

Trong vỏ nguyên tử, các electron chiu lực hút bởi hạt nhân Do electron chuyển động

xung quanh h ạt nhân cỏ thể ồ gần hay xa nhân mà nàng lượng của chúng khác nhau NLững electron ở gần hạt nhân nhất liên kết với hạt nhân chặt chẽ nhất, có trạng thái

bền vững lởn nhất7 ta nóỉ chủng c6 mức năng lượng thấp nhất Ngược lại những electron ỗ

càng xa hạt nhãn, liên kết với hạt nhân càng yeUy độ bền càng kém, ta nói chúng có năng

i Lcfp e lectro n (mức n ă n g lượng)

Tùy theo mức nàng lượng cao hay thấp mà các electron được phán bố theo tùng lớp

electron Các electron trong một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau, cỏ tối đa 7 lớp được đánh số từ trong ra ngoài theo thứ tự năng lượng tồng dần và được kí hiệu:

2 P h â n lớp e le c tro n (p h ân mức n ă n g lượng)

• Mỗỉ lớp electron có thề gồm một hay nhiều phân lớp

• Electron ở phân lớp nào có tên của phân lớp ấy.

• Các phần lớp dược kí hiệu bằng các chữ thường s, p, đ, f,

• Số phân lặp trong- mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó (n).

Ví dụ: n = ỉ => lớp K => có 1 phân lớp Is

n = 2=>lớpL=í>có2 phân kíp 2s, 2p

n = 3 => lớp M => cố 3 phân lớp 3$, 3p, 3d

3 O bitan nguyên tử (Atomic O rbital - AO)

• AO là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà ở đố khả nàng có mặt

của electron là Iớn nhất (khoảng 90%),

• Trong một nguyên tử có thể chứa một hay nhiều AO

• Số lượng và hình dạng các AO phụ thuộc vào dặc điểm của phân lớp nhưng mỗi AO

chỉ chứa tối đa 2 electron (nguyên li Pcudi).

• Người ta Ịđ hiệu AO bằng một ô vuông (ô lượng tử), nếu không cổ electron gọi là AO

■ trống □

• Nếu AO cỊiứa đủ 2 electron, thì gọi là các electron đã ghép đôi (thường không tham gia

vào việc tạo thành liên kết hóa học): It ¿'ỉ

• Nếu ÀO chỉ chớa một electron thì gọi là electron độc thán (có khả Dăng tham gia vào

yịệc tạo thành liên kết hóa học):

Hình l.L Hình dạng các AOs, P xípy, Pz

• Các AO d và f có hình dạng, phức tạp

4 S ố e le c tro n tố i d a tro n g m ột p h â n lớp v à tro n g m ột lớp

• Từ số electron tối đa trong một AO cho phép chúng ta suy ra số electron tối đa trong một phân lớp và trong một lớp:

11

K (n = 1)

K (n = 2)

M(n = 3)

N(n‘ = 4)

• Mỗi lớp Û đã chứa đủ số e tối đa ( 2 d 2) gọi là lớp electron bào hịa.

Trạng thái của electron trong nguyên tử được xác định bằng tổ hợp số lượng tử: số lượng tử chính (n); số lượng tử phụ hay cịn gọi là số lượng tử obitan (¿), số lượng tử từ (mj)

và số lượng tử spin (ms)

• Số lượng tử chính ủ

- SỐ lượng tử chính n nhân „các giá trị nguyên từ 1, 2, tương ứng với sơ' thứ tự của lớp electron Giá trị n quy định mức nă^g lượng của một electron trong nguyên tử

- Khi n = 1 ==> electron cĩ mức năng ỉượng thấp nhất (trạng thái cơ bản) Khi n cĩ giá trị

càng lớn, electron cố mức năng lượng càng cao và liên kết với hạt nhân càng kém chặt chẽ

- Giá trị n cũng quy định kích thước của một obitá: n càng lớn thì kích thước của các

AO càng lớn => mật độ electron càng lỗng

- ứng với mỗi giá trị của n thi l nhận các giá trị từ 0 đến (n - 1)

- Số lượng tử ỉ quy định hình dạng obitan hay kiểu obitan, mỗi giá trị của ỉ ứng với một

4 kiểu AO: AOs, AOp, AOd và AOf

- Trong một lớp n, năng lượng các electron táng đần theo thớ tựr ns < np < nd < nf

> ♦ Số lượng tử từ mi

- Số lượng tử từ mI xác định sự định hướng các AO trong khơng gian, nĩ quy định số

AO trong cung một phân lớp

- Để có th ể mô tả đầy đủ trạng thái electron trong nguyên tử, người ta xét them số

lượng tử spin nig, đặc trưng cho chuyển dộng riêng của electron.

6, C ấu h ìn h e le c tro n v à c ác n g u y ên tắ c v iế t c ấ u b ìù h e le c tro n

a) Cấu h ìn h electron dùng để biểu diễn sự phân bố các electron trong ngụyên tử theo

thứ tự tầng dần của các lớp electron (n = 1, 2, .) và trong mỗi lớp theo thứ tự từng phân lớp <s, p, d, f)

Theo quy tắc này, ta có dày thứ tự nàng lứỢng táng dần các AO như sau:

ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

- — - - — E

• Nguyên lí Pauli: Trong một nguyên tử không thể tồn tại hai electron có bùng chung bộ

=> Trong 1 AO có nhiều nhất 2 electron

=> Có tkề tính được số electron tối đa trong một phân lớp và trong một lớp

- Số electron cực đại trong một phân lớp bằng 2 lần số AO = 2(21 + 1):

• Quy tắc Ilund: Trong một pliâô lớp chưa, bão hòa, các electron có khuynh hướng phân

bố đều vào các AO sao cho tổng số spin của chúng là cực đại => Số electron độc thản trong

một phân lớp phải nhiều nhất

Ví dụ: Nguyên tử N (Z = 7) có hai cách biểu diễn các AO:

Chi cổ cách biểu diễn a) là phù hợp với quy tắc Hund nên được chấp nhặn

Từ các quy tắc trên, nếư biết được số điện tích hạt nhân (số thứ tự) z cua bất kì một nguyên tố nào ta cũng có thể viết được cấu hình electron của chúng

Vi dụ: Cấu hình electron của nguyên tử Fe (Z = 26) và các ion:

- Thứ tự phân mức năng lượng; ls2 2sồ 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

- Cấu hình electron ls22s22p63s23p6 3d6 4s2 hay [Ar] 3d6 4s2

Chú ý: Với các nguyên tố cố z ¿ 21, cấu hình electron có sự khác với thứ tự phân mức

năng lượng theo quy tác Klet Kopski Nguyên nhân là vì trong nguyên tử nhiều electron

14

• Cấu binh bền của phàn lớp d ứng với trạng thái bão hòa (lOe) hay nửa bảo hòa (5e> Vì vậy, khi vỏ ngoài của nguyên tử, ỏ phân lớp d có 9 hoặc 4 electron, thì có sự nhảy electron từ phân lớp s của lớp kề liền bên ngoài để ờ phản lớp d đạt trạng thái bão hòa hay nửa bão hòa bền vững Hiện tượng đó gọi là sớm bão hòa và sớm nửa bão hòa.

• Hiện tượng này thường xảỳ/ra đối với một số nguyên tố thuộc nhóm IB và VI B trong

Vi dụ: Cu (2 = 29): ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d*4s2

Thực tế là: ls2 2s22 6 3s2 3p6 3đ10 4S1 (sớm bảo hồa)

Cr (Z = 24): ls2 2s22 6 3s2 3p6 3cFìs2

Thực tế là: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4$2 (sớm nửa bảo hòa)

7 P h â n loại n g u y ê n tố d ự a vào c ấu h ìn h eỉectro n

« Nguyên tố s là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng dược điền vào

phân lớp s Ví dụ: Li, Be, Na, Mg, K, Ca ,

• Nguyên tố p là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào

phân lớp p Ví dụ: B, c , Nf o , £*Ne, AỊ, Si,

• Nguyên tố d là những nguỵên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp d Ví dụ: Cr, Mn, Fe, COị Ni, Cu, Zn, Ag,

-• Các nguyên tử có Ậ ;^ c trlS ậ ậ & p electron ngoài cùng có thể là ngưyẽn tử của nguyên

tố M m ỉoạí hờặc phi kịràrS: ỈMIẳẾăỂ: ■ _

'-ậ ^ỉẩ B Ịết rằng ^ ^ n ịg u ỵ ê n tử o Ịĩ nậng:-gấp 15,842 lần và khõì lượng'cuia

nguỵênctỊjr; cacbon nặngLg ^ ^ ^ ^ lần khỖÌ'/lư<^^g^ên\'tí^'Ịiỉđro Hỏi nễụ chọn

- 2 V

- —

15

□ 2 Kết quả phán tách cho thấy trong phân tử khí CO2 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 cua oxi,

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm

b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử tập trung ồ hạt nhân với bán kíoh r = 2.1(T

6nm Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm Biêfc Vhinh cốu = - 'in-3

3

□ 4 Biết rằng nguyên từ hiđro và hạt nhân của nó đều có dạng hình cầu Hẹ phân

1 nguyên tử hiđro có bán kính gần bằng 10“15m, bán kính ũguyẻn tử H bằng 0,53 J " °m.a) Tính khôi lượng riêng của hạt nhân và nguyên tử H theo đơn vị kg/m3

b) Tính tỉ lệ thể tích của toàn nguyên tử với thể tích của hạt nhân

Cho khối lượng của proton bằng 1,672.10"27kg và khối lượng của nguyên tử I L ìng 1,673.10 kg

a) C6 bao nhiêu mol H2O thu được?

b) Có bao nhiêu nguyên tử H trong 27g HfcO? Cho N = 6,023.1023

tuyệt đối của oxi Cho N = 6,023.1g23

□ 7* Một nguyên tử X có bán kính 1,44 A và khối lượng riêng thực là 19,36g/cm Nguyé !

tử này chì chiếm 74% thể tích của tinh thể, phần còn lại là rỗng,

nguyên tử

□ 8 Trong các hạt nhân nguyên tử của nguyên tố thì chì ( ^7Pb) có tỉ số N/Z là cực đại Vf hell (ỉH e) có N/Z là ctfc tiểu Hãy thiết lập tì số N/Z cho các nguyên tố với z từ 2 đến 82

Q 9, Một nguyên tử X có tổng số các hạt (p, n, e) là 58, số khối của nó nhỏ hơn 40 r ¿y tính số proton, số electron và số nơtron của nguyên tử đó

□ 10 Nguyên tử khối trung bình của bo (B) bằng 10,8 lu Biết B gồm hai đong vị Ịj°B và 5lB

ngày nay đồng được đùng để chế tạo dây điện Đồng gặp trong tự nhiên gồm hai đồng

vị là a Cu và ^Cuvđi % số nguyên tử tương ứng là 69,09% và 30,91% Nguyên tử khối chỉnh xác của hai đồng vị này lần lượt là 62,930u và 64,9278u Tính nguyên tử khối tnmg^bình của đồng trong tự nhiên

□ 12 Oxi tự nhiên là một hỗn hợp các đồng vị gồm: 160 (99,757%), 170 (0,039%) và 180

□ 13 Agon tách ra từ không khí là hỗn hợp ba đồng vị: 40Ar(99J6%), 38Ar(0,063%) và

36Ar(0,337%), Tính thể tích của 10g Ar ở đktc.

□ 14 a) Tính nguyên tử khối trung bình, của oxi, biết rằng trong tự nhiên, Oid tồn tại ở 3

a) Tính nguyên tử khối trung bình cửa oxi dựa vào các số liệu thực nghiệm trên

p) Vì sao khối lưựng h ạt nhân lại hơi nhỏ hem tổng số' khối lượng của proton và nơtron tạo ra h ạ t nhân đó?

□ 15 Magie (Mg) có khối lượng mol là 24,31g/mol và khẩi liiçtog riêng là l,738g/cm3 Hãy tinh:

0

d) Bán kính gần đúng của nguyên tữ magie (theo A )

Giả thiết nguyên tử magie có dạng hìiih cầu

□ 16 Hãy điền các số liệu cần thiết vào những 5 trống trong bảng sau đây: '

á) Tính nguyên tử khối trung bình của H và CL

b) Có thể cổ bao nhiêu loại phân tử HC1 khác nhau tạo nên từ hai đồng vị đó? Xếp các phân tử HC1 theo chiều giảm độ phổ biến của chứng?

□ 18 Hiđro tự nhiên gồm hai đồng vị \K (99%) và *H (1%).

a) Viết công thức của phân tử hiđro và khối lượng của mỗi loại phần tử

b) 1 ỉít khí hiđro giàu đơteri (*H ) cân nặng 0,lg ở đktc Tính thành phần đồng vị của

khí đó

□ 19 Chp một duDg dịch chứa 8,19g muôì NaX tác dụng với một lượng dư dung địch

a) Tính nguyên tử khôi và gọi tên X?

b) Trong tự nhiên X có hai đồng vị, trong đó đồng vị thứ n h ất có số nguyên tử nhiều hơn đồng vi thứ hai là 50% Hạt nhân đống vị thứ nhất, có ít hơn bạt nhân đồng vị thứ hai

là 2 nơtron Tìm số khối mỗi đồng vị

17

Q 20 Xác định bán kính gần đứng của Ca Cho ỏca - l„55g/cm3 và Mca = 40,08g/mol Biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử trên chỉ chiếm 74% thể tích, còn lại là khe trống Cho N = 6.1023, K = 3,14.

□ 21 Bán kính nguyên tử và khối ìượũg moi nguyên tử của Pe lần lượt là 1,28 A và

56g/mol Tính khối lượng riêng của sắt, biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử sát chỉ

□ 22 Bán kính nguyên tử và k h ổ lưpttg moi ngụyên tử của Zn lần lươt bằng 1,38 Ả và 65g/móL â) Tính khối lượng riêng trung bình của Zn (g/cm3)

b) Biết kẽm không phải là khối đặc, mà có khoảng trống, thể tích thực của kẽm chỉ bảng 72,5%, thể tích tinh thể do được Tính khối lượng riêng thực của kẽm?

□ 23* Nguyên tử Ag có khối lượng mol nguyên tử và khối lượng riêng trung bình, lần lượt băng 107,87g/mol và 10,5g/cm3, Biết nguyên tử này chỉ chiếm 74% thể tích của tinhthể Hãy xác định bán kính nguyên tử của bạc (Ag) theo dơn vị angstrom ( A X

□ 24 Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Fe và Au ở 20°c Biết ở 20°c, khối lượng

riêng của Fe ìầ 7,87g/cms và Au là 19,32gfcm8, giả thiết trong tinh tbề có nguyên tử Fe

hay Au là những bình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe rỗng giữa các quả cầu Cho nguyên tử khối của Fe là 55,85u và Au là 196,Ô7u

□ 25 Nguyẻn tử vàữg (Au) có bán kính và khối lượng moi lần lượt là 1,44 A và I97g/moL

Biết rằng khối lượng riêng của vàng kim loại là 19,36g/cm3 Hỏi các nguyên tử vàng chiếm bao nhiêu phần trăm thể tích trong tinh thể? (N = 6,023.1023)

□ 26 Kim lơại M tác dụng vừa đủ với 4,032/ khí Cl2 ở đktc thu được 16,02g MCỈ3 theo

2M + 3Cl2->2MCl3 à) Xác định nguyên tử khối của kìm loại M

b) Tứửi khối lượng riêng của M Suy ra tỉ lệ phần trăm của thể tích thự: với thể tích của

không khí bị ô nhiễm Nếu phân tích 50 lít không khí ỗ một thành phố' thấy có chứá

0,0i2mg SO2 thì không khí ồ đó cổ bị ổ nhiễm không?

□ 29 Một bình cầu chứa 7kg óxi với áp suất 35 atm Sau một thời gian sử dụng, áp suất

đo được là 12atm Hỏi cổ bao nhiêu kg oxi đã thoát ra? Giả sử nhiệt độ trong quá trình thí nghiệm là không thay đổi

□ 31 Một loại đá tự nhiên cí thành phai : CaCOs chiếm 60% liígCQs chiêm 16,8% và SĩOỉ

HC1 dư để thu được 11& k lí co2 ở 0°c và 0,8 atm?

□ 32 Lấy 2,7g hỗn hợp A gí m canxi cact ja (CaC2> và nhôm cacbua (AI4C3) hòa tan hết

a) Xác đii^_thtoỉi pháii % ì hối lượng của lỗn hợp

A-b) Tỉnh the^Kch khí B thu đ ÍỢQ Ở 27°c và i 36mmHg.

c) Tính áp suất riêng phần cử : từog khi trong hỗn hợp khí thu được ở điồu kiện dã cho

□ 33, Một kim loại M khi cho tác dụajỊ với nư ic người ta Tihận thấy cứ từ 15,6g M thì thu

được 22,4g híđroxit MOH

b) Tính nguyên tử khối của M

c) Biết rằng trong h ạt nhân M có 20 nơtron Hây tính số proton trong hạt nhân của M

và viết cấu hình electron của nguyên tử M

□ 84 Căn cứ vào đáu mà người ta biết chắc chắn rằng giữa nguyên tô" hiđro (Z = 1) vànguyên tố urani (Z = 92) chỉ có 90 nguyên tố?

□ 35 Hãy viết cấu bình electron tương ứng’ với chất đầu và sản phẩm trong mỗi quá trinh oxi hóa và khử sau đây;

□ 36 Một nguyên tố tạo được ion đơn nguyên tử mang hai diện tích có tổng số h ạt cơ bản (p, n, e) trong ỉon đó bằng 80 Trong nguyên tử của nguyên tố đó có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22 Xác định cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố đó

□ 37 Nguyên tử của nguyên tổ* X có tong số hạt cơ bản (p, n, e) bằng 180, Trong đó tổng

số' cấc hạt mang điện chiếm 58,89% tổng số hạt Vỉết cấu hình electron của X,

□ 38 Biết tổng số h ạt (p, n, e) của nguyên tử X là 126, trong đó số nơtrọn nhiều hợn số electron là 12 hạt

a) Tính số proton và số'khối A của X*

b) Viết cấu hình electron của X

□ 39* Hợp chất có công thức MX2 trong đó M chiếm 46,67% về khổì lượng Trong hạt nhân M có số nơtron nhiều hơn số proton là 4 hạt Trong h ạ t nhân X số notron bằng số

a) Tìm số khối của M và

□ 40 Một hợp chất ion M2X (tạo từ ion M* và X2-) Tổng số hạt (p, n, e) trong M^x là 140 hạt, trong đó số h ạ t mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 hạt Số khối của ion M? lớn hơQ số' khối của ion X2" là 23 Tổng số hạt (p, n, e) trong ion M* nhiều hơn trong ion X2" là 31 hạt

a) Viết cấu bình electron của các ion M*, X2*“ và của nguyên tử &L

19

□ 41 Vỉết cấu hình electron của nguyên tử, trong đó electron cuối cùng có bộ 4 số lượng tử như sau:

t ) 42 Cho một hỗn hợp gồm 2 khí A và B:

• Nếu trộn cùng một thể tích thì tì khôi hơi của hỗn hợp so với hẹli là di = 7,5

15

Xác dinh khối lượng mol A và B Biết các thể tích khí được đo ở đktc.

□ 48 Nguyên tử A có electron sau cùng với tổng đại số bốn số lượng tử bàng 4,5, Hiệu số

□ 44 Một hợp chất khí X khi trộn lẫn với khí CƠ2 thu được hỗn hợp khí- A ở đktc ofil

hỗn hợp A có khối lượng bằng lig

b) Biết rằng phân tử X có 11 nguyên tử thuộc hai nguyên tố nằm trong hai chu kì đầu của bảng tuần hoàn Xác định hai nguyên tố đó và lập công thức phân tử của X

□ 45 Cho hai nguyên ,tố A và B đứng kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn cổ tổng số lượng

tử (n + ỉ) bằũg nhau, trong đổ Bổ lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chinh của B

Tồng đại số cua bộ bốn số lượng tử của electron cuối cùng của nguyên tử B ià 4,5

a) Hày xác định bộ bốn số lượng tử (n, /, nụ, m*) của electron cuối cừng của A và B

□ 46 Phân tử MXa có tổng số hạt cơ bản (p, n, e) bằng 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 Số hạt mang điện trong ngũyên tử M ít hơn

số hạt mang diện trong nguyên tử X là 16 hạt

a) Xác định hợp chất MXs

b) Vỉết cấư hình electron của M và X

□ 47 Hợp chất A được tạo thành từ cation X* và anion Y" Phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm 3 nguyên tố phi kim, tí lệ nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2 : 3 : 4 Tổng số' proton trong A là 42 và trọng ion Y" chứa hai nguyên tố cùng chu kì nhưng thuộc hai phân nhóm chính liên tiếp

aj Vỉết công thức phân tử và gọi tên của A

b) Viết công thức electron và cỏng thức cấu tạo của A

điện tích hat nhân bằng 1,3962 Số nơtron trong nguyên tử X gấp 3,7 lần số nơtron của nguyên, tử nguyên tố Y Khi cho l,0725g Y tác dựng với lượng dư X thu được 4,565g sản phẩm có công thức XY

a) Viết đầy đủ cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X

b) Xác định số hiệu nguyên tử, số khối và tên của X, Y

c) X và Y chất nào là kim loại, là phi kim?

□ 49 Cho các nguyên tố X, Y, z có cấu hịnh electron lớp ngoài cùng lần lưựt là: (a - l)p4;

Y = np4;Z = (n + l ) s \ Xác định X, Y, z với n = 3, n = 4.

□ 50 Hợp chất ion MX được tạo bdi ion M2+ và X2" Biết tổng các h ạ t cư bân (p, n, ô)

trong MX là 84 Số nơtron và số proton trong các h ạ t nhân ngayèn tử củíi àĩ và X bằng

nhau Số khối của X2" lớn hơn số khối của M2+ là 8

a) Hãy viết cấu hình electron của M2*, X2“ và X

b) Viết công thức của MX

□ 1 H ạt nhân nguyên tử hiđro được tạo bởi các h ạt nào sau đây?

□ 2« Nguyên tố hóa học là tập hựp các nguyên tử

3 Electron thuộc lớp nào sau đây liên kết với h ạt nhân chặt chê nhất?

□ 4- Cấu hình electron của ion có lớp vỏ ngoài cùng là 2s2 2p6 Cấu hình electron cite

□ 7 Nguyên tử khối của đồng kim loại là 63,546u Đồng tồn tại trong tự nhiên vói ¿tai loại

đồng vị là §C u yà g C u Thành phần % số nguyên tử cùa ^C u là:

□ 9 Phát biểu nào sau dây về qựy tắc Hụnd ĩà sai?

AO sao cho tổng spin của chúng là cực đại

B Số electron độc thân trong phân lóp chưa bão hòa phải nhiều nhất,

c Trong một AO chỉ tối đa có hai electron

p Trong các ph át biểu trên có bai phát biểu đúng

G BẶiỉ?Ậ;PiĩRAC NGHIỆM

21

□ 10 Nguyên tử của nguyên tố A có câu hình electron tổng quát:

[khí hiếm] (n - DcP'ns1 Vậy nguyên tố A có thể là

□ 11 Tổng số các h ạt cớ bản (p, n, e) cửa một nguyên tử X là 28 Số hạt mang điện nhiều

D Î& Nguyên tố bo (B) cổ hai dồng vị ỉ1 B và g°B Đồng vị thứ nhất chiếm 80%, đồng vị

□ 17 Kí hiệu nguyên tò biểu thị đầy đủ đặc trưng cho nguyên tử của một nguyền tố hóa học 'VI nó cho biết

□ 18- Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là

□ 19 Nguyên tố cacbon cổ hai đồng vị bền là ¿2C (98, 89%) và f c (1, 11%) Nguyên tử khố? ti-ung bình của cacbon là

□ 22* ĩĩguyên tữ có đưồúg kính lứn gấp khoảng ÌOOOO lần dường kính hạt nhân Nếu ta phổng

□ 23 Số đơn vị diện tích h ạ t nhân của nguyên tử flo là 9 Trong nguyên tử F, số electron

ò phán mức năng lượng cao nhất là

22

□ 24, Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ ba cố 6

electron Số đơn vị điện tích h ạt nhan nguyên tử của nguyên tố X là

□ 27 Cấu hình electron của nguyên tử nhôm (Z = 13) là l s ^ s ^ p ^ s ^ p 1 Vậy phát biểu

nào sau đây là sta ỉ

□ 28 Các ọbitan trong một phân lớp electron

A- có cùng sự dính ầướog trong không gian

B có cùng mức nâng lượng.

c khác nhau về mức năng lượng

D có hình dạng không phụ thuộc vào đặc điểm mỗi phán lớp

□ 29 Hãy ghép qấu hình electron ở trạng thái cơ bản với nguyên tử thích hợp:

□ 32 Cấu hình electron nào là của nguyên tử khí hiếm?

□ M Dãy sắp xếp nào sau dây theo trình tự bán'kích ion giảm diu?

A r > o 2- > Na* B o 2- > Na♦ > r c Na2* > r > o 2“ D Ov > r > Na"

23

□ 35 Dãy sắp xếp nào sau theo trình tự bán kính ion tảng dần?

tự cách nhau 7 đơn vị Công thức phân tử của M là:

□ 41 Phát biểu nào sau đây khàng đúng?

Trong nguyên tử của mọi nguyên tố,

A Số điện tích hạt nhân luôn luôn bằng số proton

B Số proton luôn luôn bằng số electron,

c Sô' proton luôn luồn lớn hơn số nơtron

D Số nơtron cổ thể bằng hoặc lớn hơn sô' proton

□ 42 Cho nguyên tử R có tổng sô" hạt cơ bản (p, £L, e) là 115, hạt mang điện nhiều hơn hạt không maũg điện 25 hạt Cấu hình electron nguyên tử của R là:

□ 48* Câu hình electron ls^ỗs2^ 6 không thể là cua:

o 44, Tổng số hạt cơ bản (p, n, e) của một nguyên tử M là 28 Số hạt mang điện nhiều hơn

Û 45 Hợp chất A có công thức M4X3 biết:

- Tổng số hạt trong phân tử A là 214 hạt

- Trong M3* và X4” có số electron bằng nhau

- Tống sô hạt cơ bản (p, n, e) của nguyên tử M nhiều han của nguyên từ X là 106 hạt

Hợp chất A là:

□ 46 Nguyên tử của một nguyên tố có electron cuối cùng^có 4 số lượng tử n = 3, / = 1, Ity - +1

và m$ = -1/2 Đó là nguyên tố nào sau đây?

24

t

□ 47 Nguyên tử X tạo được ion X" có 116 bạt gồm p, n, e Công thức oxit cao nhất và hiđroxit cao n h ất của X ià công thức nào sau đây?

□ 48 Cấu hình electron đúng của Mn2*' là

A [Ar] 3d24s2 B [Ar] 3d3 c [Ar] 3đs4s2 D [Ar] 3đ5

□ 49- lon nào sau đáy không có cấu hình electron của khí hiếm?

electron trong một ngưyên tử của X là

□ 3 Khối ỉượng riêng được tính theo đơn vị g/cm3

a) Tính khối riêng của nguyên tử Zn:

N h ậ n xét: Nếu các nguyên tử 2n được, xếp khít vào nhau không còn chỗ trống nào

trong tinh th ể thì khôi lượng riêng của Zn sẽ là 10,48g/cm* như kết, quả phép tính trên Nhưng trơQg tinh thể, các nguyên tử Zn chỉ chiếm hơn 70% th ề tích, phần còn lại ĩà rỗng, nên thực t ế khối lượng riêng của Zn là 7,lg/cm3

25

b) Tính khối lượng riệng của bạt nhân nguyên tà kẽm:

=> Khối lượng: riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm ỉà:

m _ 107>9.1ỌJ‘g

V '3 3 ,4 9 1 0 -* w 3^22.10'u’g/cmỉ

N hận x ê u d = 3,22.1015g/cm3 = 3,22.109 tán/cm3 Chơn 3 tỉ tấn/cms) là khối lương riêng

rấ t lớn

□ 4 a) Khối lượng hạt nhân-nguyên tử H chính là khôi lượng của proton bằng 1,672.10_27kg

Thể tích của h ạt nhân nguyên tộ hiđro bằng:

=> Số nguyên tử H trong 27g H2O là: 2,9,035.1023 - ^ O Ĩ.IO23 nguyên tử

O 7 a) Khói luong rieng thue * Khoi lutmg riéng truag binh

□ 10* Goi x lá % ááng vi “ B traog B ttf nhién

99,757 nguyén tó -> 0,033 nguyén t& -*• 0,204 nguyén tó

□ 13 Nguyên tử khối trung bình của agon là:

- Khối lượng chính xác của proton là mp - l,0073u

- Khơi lượng chính xác của nơtron ỉà mQ - l,0087u

Tụy nhiên khi các proton và nơtron kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhẵn nguyên tử

thì sẽ tịa ra một năng ỉượng khổng lẻ và cĩ sự hao hụt khối lượng tương ứng, gọi là sự

hụt khối Vì vậy khơng oẽn nĩi một cách khẳng đinh là khơi lượng của hạt nhân bàng

tổng khối lượng của các proton và nơtron tạp thành

( f c ) thì sự hụt khối lượng là:

Khối lượng của một nguyên tử ^c chính xác bằng 12,Ị00u

AE = Am.c2 (C là tốc độ ánh sáng = 3.108m/s)

AE = (9,6.10"5kg/mol).(3.108m/s)2

= 8,64.1012J/mol = 8,64.10*kJ/mol (« 9 tì kJ/mol)

□ 15 a) 1 mol Mg cổ 6,023.1023 nguyên’ tử'

=> Khối lượng của một nguyên tử Mg là: 0 023^0 23 =

' • -1 7Ậ •

Khơi lượng cùa 6 proton = 6,044u

Tổng khối lượng = 12,0S6u

28

b) Cổ th ể tạo nên 4 loại phán tử HCỈ khác nhau từ hai đồng vị đó xếp theo th ứ tự độ phổ biến giảm dần:

Gọi X là % đồng vị đơteri và (100 - x) là % của đồng v ị hiđro

2x 4* 1(100 - x)

□ 19 a) Phươngr trìiíh hoá học:

=> HNax - nA«x => 23 + X = l O s T x ^ ■ ’

b) Gọi A là sọ khối của đồng vị thứ xứiất của CL Ta'JCồ:

Đỗng vị thứ hai của C1 có sốlíhpi bằug'-35.+ 2 =.37

29

□ 20 Thể tích của 1 mol Ca: y = — =2 _ 25,86cm3

Vì sắt chỉ chiếm 74% thể tích trong tinh thể nên khối lượng riêng đóng của sắt là:

Cấu hình electron của M: Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

□ 34 Mỗi giá trị z chỉ có 1 nguyên tố => từ z = 1 đến z = 92 có 9Ọ giá trị z có 90nguyên tố có z từ 2 đến 91

[Ar] S d ^ p 6 [Ar] 3d1#4s24pB =s [Kr] [Xe] 4fw5d106s2 [Xe] 4f“ öd1<1

□ 36 Nguyên tố tạo được ion mang 2 điện tích có ỉbể là kim loại M hoặc pỉũ kim X:

Vậy M là Fe: [Ar] 3d6 4s2

□ 37 Ta có: z + E + N = 180 => 22 + N = 180

2Z + NCấu hình electron của X: ls22s22p6Ss23p€3d104 s V 4 d105s25ps hay [Kr] 4dw' 5s2 5ps

□ 38 a) z = 38, Ax = 88

b) [Kr] 5s2

32

I

□ 39 a) Sơ đồ tạo phân tử MX2:

M X

: -> + 2eì

+ le —> X JGọi Zm, Zx là số proton trong hai h ạt nhân của nguyên tử M, X và cúng chính là số electron tương ứng trong nguyên tử M, X

Số proton và nơtron không bị thay đối khi xảy ra phản ứng hóa học.

Theo bài ra ta có hệ phương trình:

b) Gọi a là nguyên tử khôi trung bình của hai nguyên tố trong X => a = — = 4

Vậy trong hai nguyên tố có một nguyên tố cổ nguyên tử khốĩ lớn hơn 4 và một nguyên

tố có nguyên tử khối nhỏ hơn 4

* - Gọi nguyên tố thứ t a i là R (R thuộc chu kì 2 nên 4 < R £ 20)

- Đặt công thức phân tử của X là: RxHy

□ 45 A và B đứng k ế tiếp trong bảng tuần hoàn có tổng (ct + ỉ) bằng nhau và số lượng từ

2

=> electron cuối cùng của B có: n = 5, l = 1, = -1 , m6 = - ỉ

Cấu hình electron eủa B: [Kr] 4d10 5să 5p6 -► Xe

=> electron cuối cùng của A cổ: n = 6, ỉ = 0, Wỉ = 0, ms = + ỉ

=> Phải cổ một nguyên tố phi kim z < 4,67 => H

=s> Hai phi kim còn lại cổ trong Y" ờ một chu kì và hai phần nhóm chính ìiện tỊếp nên

-> A: H4N2O3 hay NH4NO3 (amoni nitrat)

Hoặc 4 + 3Z + 2(Z + 1) = 42 -> z = — (loại) => Vậy A là: NH4NO3

35

b) Công thức electrón của A:

=> Cứ 1 mol nguyên tử X cần 1 moi nguyên tử Y

Cứ l,0725g Y tác dụng h ết với X thu được 4,565g XY

=> mx tgpư là 4,565 - 1,0725 = 3,4925 (g)

=> Hy = nx = ~’492^- = 0,0275 ,(mol)

1 ố 7

= 39 = A* => Zy =: Ay - Ny= 39 - 20 = 190,0275

Cáb hình electrón của Y là: Is* 2s2 2p6 3s2 3p6 4sl

□ 49.

nCái Hnb electrón

□ 50 Gpi Z , N Ik so proton vá ntftron trong M v á X

tắc Klet Kopski, nguyên- lí Pạuíi ỵà quy.tắẹ Huộđ.Cxem vắn đề i).

Ví dụ: Biết nguyên tố X có z = 16 và nguyên tô' Y có z = 26.

â) Viết cấu hình electron cua X và Y

b) Xác đinh vỊ trí của X, Y trong bảng tuần hoàn

rBởi giải

a) z* = 16 -» X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p4

Zy = 26 Y: l s22s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

^38

Cấu hỉnh electron hóa trị có dạng (n - 1) da nsb -> nhóm B

1 Từ số thứ tự của chu kì -» số’ lớp electron cùa nguyên tử = STT chu kì

2* Từ aố thứ tự của nhóm -> số electron hóa trị

• Nếu thuộc nhóm A -» số electron hóa trị - số electron của lớp ngoài còng

• Nếu thuộc nhốm B -» sô' electron hóa trị = số electron của lớp ngoài cùng và số electron của lớp d sát ngoài cùng,

3, Từ cấu h in t electron hóa trị -» cấu hình electron đầy đủ của nguyên tử

Ví dụ I Biết nguyên tố Br thuộc chu kì 4, nhóm VUA Hãy viết cấu hình electron của Br.

(Rài giòi

• Br thuộc nhóm VXIA -> lớp ngoài cùng có 7 electron

-> Cấu hình electron đầy đủ của nguyên tử Br là:

ls22s22p63s23p63d104$24p5 hay [Ar] 3d104s24p5

Ví dụ 2 Biết nguyên tố Mn thuộc chu M 4, nhóm VELB Viết cáu hình electron của Mn.

(Bảiạỉải

• Cấu hình electron đầy đủ của Mn: ls ^ s ^ p ^ s ^ p ^ d ^ ế s2 hay [Ar] 3dfi4s2

III Biềt giá trị bộ 4 sô lượng tử (n, ỉ, nv, m8) của electron CUÒI cùng -» cầu hình electron của nguyên tử -> vị tri của nguyên tô trong bảng tuân hoàn

1* Từ giá trị n, ỉ -» Phân mức năng lượng của electron.

2 Từ giá trị m/ -* Vị trí AO chứa electron

3 Từ giá trị ms -> Trạng thái electron cuối cùng trong phân lóp

4 Stiy ra cấu hình electron đầy đủ của nguyên tố

5 Say ra vị trí của nguyên tố trong bảng tuắn hoàn

39

Ví dụ: Biết electron cuối cùng của nguyên tử X có giá trị 4 số lượng tứ như sau:

n = 4, ỉ - 2, DQ/ = +2 và ms - —i

C í

a) Xác định cấu hình electron của nguyên tử

X-b) Suy ra vị trí của X trong bảng tuần hoàn

Vì cố cấu bình 4d6 -> lớp ngoài cùng phải là 5s2

-> Cấu hình electron củạ nguyên tử X: Is22s22p€3s23p63d104s24p64d65s2 hay [Kr] 4d€5s2

b) Từ cấu hình: [Kr] 4ds '5s2

X thuộc chu kì -5, nhổm VHIB

IV, Từ VỊ trí của nguyẽn tố trong bảng tuân hoàn -» cầu hình electron nguyên tử -»

giá trí 4 sô luợng tử đặc trưng cho electron cuồi cỉing của lớp vỏ

1 Từ vị trí nguyên tố (chu kì, nhóm A/B) -> cấu hình electron của nguyên tử.

2 Từ cấu hình electron của nguyên tử -> bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng,

Chứ ỳ: Electron cuối címg dược hiểa là electron điền sau cùng của phân lớp có năng

lượng cao nhất

Ví dụ: Cho nguyên tố X thuộc chu kì 6, nhóm HA Hảy viêì cấu binh electron nguyên tử của nguyên tốX Xác định giá trị bộ 4 số lượng tử đặc trưng- cho electron CUỐI cùng của lớp vỏ dó

rBàì qiàỉ

• Cáu hình electron cỏa X: [Xe] 6s* t ị

• Giđ trị bô 4 số lượng tử của electron CUỐI cùng là: n = 6, l = 0, mi = 0, nis = —ì

ủ

V Sựbiềnđổi tuán hoàn tính châtcủa các nguyên tồ hóa học

V Những từih chất biển đổi tuần hoàn:

• Cấu hình electron côa nguyên tử

• Bán kinh nguyên tử

/ • Năng lượng ion hổa

• Ái hte electron

e TCnh kim loại, tính phi kim

• Tính bazơ-axit cỏa oxit và hiđroxit

• Hóa'trị cao nhát nhái của nguyên tố với oxi và hóa trị của nguyên tố với hiđro

2 Giải thick sự biến dơi tuần hoàn các tỉnh chất:

a) Bán kính nguyên tửr

40