bai tap pp nhom

bai tap chuyen de bang tuan hoan

Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn BÀI TẬP VỀ BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN Dạng 1: Lí thuyết về bảng hệ thống tuần hoàn Câu 1 : Số nguyên tố trong các chu kì của bảng tuần hoàn có giống nhau không? Dấu hiệu nào cho biết một chu kì kết thúc? Bảng tuần hoàn chỉ có 7 chu kì. Số nguyên tố trong mỗi chu kì không giống nhau. Chu kì 1 có hai nguyên tố. Chu kì 2 và 3 có 8 nguyên tố. Ba chu kì này được gọi là các chu kì nhỏ. Các chu kì 4,5 có 18 nguyên tố. Chu kì 6 có 32 nguyên tố và chu kì 7 dù chưa đầy đủ nhưng sẽ có 32 nguyên tố. Các chu kì 4,5,6,7 được gọi là các chu kì lớn. Tất cả các chu kì đều kết thúc ở một số nguyên tố khí hiếm. Câu 2: Dựa vào cấu hình Electron hãy giải thích vì sao chu kì 3 chỉ có 8 nguyên tố? Mỗi chu kì gồm các nguyên tố có cùng số lớp Electron trong nguyên tử nên số thứ tự của chu kì chính là số lớp Electron. Chu kì 3 bắt đầu bằng natri (kim loại kiềm) và kết thúc bằng khí hiếm agon. Các nguyên tố của chu kì 3 có 3 lớp Electron là lớp K, lớp L và lớp M. Lớp K chỉ có 2 Electron được kí hiệu là 1s 2 . Lớp L có 8 Electron gồm 2 phân lớp đã đầy đủ là 2s 2 2p 6 . Lớp thứ 3- lớp M gồm 3 phân lớp: 3s, 3p và 3d. Với cấu hình Electron 3s 2 3p 6 của khí hiếm agon, chu kì 3 đã kết thúc mặc dù còn lại phân lớp 3d chưa có Electron nào vì phân lớp 3d có mức năng lượng lớn hơn phân lớp 4s nên electron tiếp theo sẽ điền vào phân lớp 4s trước, do đó sẽ có sự hình thành chu kì 4 sớm. Vì vậy chu kì 3 chỉ có 8 nguyên tố ứng với số Electron trên lớp thứ 3 thay đổi từ 1 đến 8 hay cấu hình Electron thay đổi từ 3s 1 3p 0 (ở nguyên tố natri) đến 3s 2 3p 6 (ở nguyên tố agon). Câu 3. Các nguyên tố nhóm A và nhóm B có cùng số thứ tự nhóm có đặc điểm gì giống và khác nhau? Lấy thí dụ nguyên tố C và Ti để minh họa. Trang 1 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn Các nguyên tố nhóm A và các nguyên tố nhóm B có cùng số thứ tự nhóm chỉ có một đặc điểm chung là có thể thể hiện hóa trị cao nhất bằng nhau và bằng chính số thứ tự của nhóm. Còn cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố không giống nhau nên tính chất không có sự tương tự nào. Thí dụ nguyên tố cácbon ở nhóm IVA và titan ở nhóm IVB. Cacbon có hóa trị cao nhất bằng 4 trong CO 2 . Trong khi đó titan cũng có hóa trị cao nhất là 4 trong TiO 2 . Cấu hình Electron nguyên tử của C và Ti không giống nhau. Tính chất vật lí và hóa học của C và Ti không có một sự tương tự nào. Câu 4: Vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn có liên hệ gì với cấu tạo lớp vỏ nguyên tử của nguyên tố đó. Giải thích và nêu thí dụ minh họa. Khi nói đến vị trí của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn ta thường nói đến số thứ tự của: ô, chu kì, nhóm và nhóm A hay B của nguyên tố. Số thứ tự của ô nguyên tố chính bằng số proton trong hạt nhân bằng số Electron ở vỏ nguyên tử. Như vậy, số thứ tự của ô nguyên tố bằng tổng số Electron của nguyên tử nguyên tố đó. Nếu căn cứ vào cấu hình Electron thì chỉ cần xác định tổng số Electron. Thí dụ nguyên tố sắt có cấu hình Electron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 có tổng số Electron bằng 26 →Sắt ở ô thứ 26 của bảng tuần hoàn. Số thứ tự của chu kì bằng số lớp Electron ứng vơ ́ i giá trị n lớn nhất trong cấu hình Electron của nguyên tử. Thí dụ nguyên tố sắt có cấu hình Electron như trên có giá trị n lớn nhất bằng 4 → Sắt ở chu kì 4. Các nguyên tố nhóm A có các Electron cuối cùng được xếp vào phân lớp s hoặc p (ở lớp ngoài cùng). Ngược lại, các nguyên tố nhóm B có các Electron cuối cùng được xếp vào phân lớp d hoặc f. Căn cứ cấu hình nguyên tử sắt ở trên cần nhớ rằng Electron được phân bố vào phân lớp 4s trước phân lớp 3d(sự chèn mức năng lượng Electron) nên các Electron cuối cùng được xếp vào phân lớp 3d. Như vậy, sắt thuộc nhóm B. Nguyên Trang 2 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn tử Cl có cấu hình Electron: [Ne]3s 2 3p 5 có các Electron cuối cùng được xếp vào phân lớp 3p nên clo là nguyên tố thuộc nhóm A. Các nguyên tố nhóm A có số thự tự của nhóm trùng với số Electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. Thí dụ clo có Electron lớp ngoài cùng là 3s 2 3p 5 với 7 Electron nên thuộc nhóm VIIA. Các nguyên tố nhóm B: Cần xét đến Electron lớp ngoài cùng và phân lớp d gần lớp ngoài cùng của nguyên tử. Gọi tổng số Electron trên hai phân lớp này là S. Nếu S ≤ 7 thì số nhóm bằng S. Nếu S = 8,9,10 thì số nhóm bằng VIII. Nếu S > 10 thì số nhóm bằng S −10. Thí dụ với nguyên tử sắt S = 8 nên sắt ở nhóm VIIIB. Nguyên tố đồng có cấu hình Electron nguyên tử là: [Ar]3d 10 4s 1 vơií tổng số Electron trên 3d và 4s bằng 11 nên đồng ở nhóm IB : (11−10 =1). Câu 5: Từ cấu hình electron của nguyên tử Pd (Z = 46) hãy giải thích tại sao số lớp electron của Pd lại nhỏ hơn số chu kì? Pd (Z = 46): [Kr]4d 8 5s 2 → [Kr]4d 10 - Cả hai electron của phân lớp 5s nhảy vào phân lớp 4d để được cấu hình bảo hòa bền vững. Vì vậy mà phân lớp 5s (và do đó có cả lớp thứ 5) không còn electron nào. Đây là trường hợp duy nhất trong bảng tuần hoàn mà số lớp electron nhỏ hơn số thứ tự chu kì (Pd thuộc chu kì 5 nhưng chỉ có 4 lớp electron). Câu 6 : Dựa vào quy luật biến đổi theo hàng ngang va theo cột dọc trong bảng tuần hoàn, thử xem có thể so sánh được tính chất của các cặp sau đây hay không và tại sao? a) Bán kính của K và Sr b) Năng lượng ion hóa thứ nhất (I 1 ) của Mn và Fe c) Tính kim loại của Na và Ca. d) Tính axit của các oxit của P và Se. Nếu chỉ dựa vào quy luật biến đổi theo hàng ngang, cột dọc của bảng tuần hoàn thì rất khó so sánh vì: a) K ở đầu chu kì có bán kính lớn trong khi đó Sr lại ở phía dưới cũng có bán kính lớn. Trang 3 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn b) Trong dãy nguyên tố chuyển tiếp thì sự biến đổi năng lượng ion hóa thường xãy ra rất chậm hoặc không đổi, vì vậy khó đoán chính xác sự biến đổi năng lượng ion hóa của Fe và Mn. c) Na ở đầu chu kì có tính kim loại mạnh nhất chu kì, nhưng Ca lại là một kim loại mạnh ở chu kì sau và khác nhóm nên khó so sánh. Se ở gần sát phía phải của bảng tuần hoàn nên oxit của nó có tính axit khá mạnh, còn P tuy ở phía trái Se nhưng lại nằm ở phía trên nên oxit của nó cũng có tính axit khá mạnh. Dạng 2: Mối liên hệ giữa vị trí nguyên tố và cấu tạo Câu 7:Nguyên tử của nguyên tố X có tổng các loại hạt là 180, trong đó tổng các hạt mang điện gấp 1,432 lần số hạt không mang điện. a. Viết cấu hình electron của nguyên tử X. Xác định chu kì, nhóm của X trong bảng hệ thống tuần hoàn. Cho biết tên nguyên tố X? b. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho dạng đơn chất của X lần lượt tác dụng với mỗi dung dịch sau: - Dung dịch AgNO 3 ( dung môi không phải là nước) - Dung dịch KOH. - Dung dịch KI. a. P + E + N =180 (1) mà trong nguyên tử thì P = E nên : (1) ⇔ 2P + N=180 (2) Và P + E =1,432N ⇔ 2P =1,432N (3) Thay (3) vào (2)⇔ N=74 và E = P = 53. Nguyên tố Iot Cấu hình : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 . Vậy X là nguyên tố iot ở chu kì 5, nhóm VIIA. b. Phương trình phản ứng: I 2 +AgNO 3 →AgI(kt) + INO 3. 3I 2 + 6KOH → 5KI + KIO 3 +3H 2 O. Trang 4 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn I 2 + KI → KI 3 . Đây là phản ứng oxi hóa khử . Câu 8: Có một hợp chất MX 3 , tổng số các hạt là 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60. Nguyên tử khối của X lớn hơn của M là 8. Tổng số các hạt trong ion X - nhiều hơn trong ion M 3+ là 16. Xác định vị trí của X và M trong bảng hệ thống tuần hoàn. Trong M có Z proton, E electron, N nơtron. ⇒Tổng số hạt trong M : Z + E + N= 2Z + N ( Vì số proton =số electron). Trong X có Z′ proton, E′ electron, N′ nơtron. Tương tự, tổng số hạt trong X : 2Z’ + N ’ Hợp chất là MX 3 . Theo đề có: (2Z + N) + 3(2Z ′+ N) = 196 (2Z + 3.2Z′)−(N + 3N′) = 60 (Z′ + N′) − ( Z + N) = 8 (2Z′ + N′+1)−(2Z + N−3) = 16 Giả hệ 4 phương trình trên ta được: Z = 13; N = 14 → M là Al; Z′=17; N′=18→ X là Cl. M:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 : chu kỳ 3, nhóm IIIA . X:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 : chu kỳ 3, nhóm VIIA. Câu 9: Cho ba nguyên tố A, B, X thuộc nhóm A trong bảng tuần hoàn. Nguyên tố B thuộc cùng chu kì với A, A và B thuộc hai nhóm liên tiếp, X và A thuộc cùng nhóm và ở cả hai chu kì liên tiếp. Hiđroxit của X, A, B có tính bazơ giảm dần theo thứ tự đó. Nguyên tử A có 2 electron ở lớp ngoài cùng thuộc phân lớp 3s. a) Xác định vị trí của A, B, X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. b) Viết cấu hình electron của X và B. Nêu tính chất hóa học căn bản của các nguyên tố trên. Trang 5 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn a) Cấu hình electron của A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Từ cấu hình electron suy ra: A thuộc chu kì 3; nhóm IIA, ô thứ 12 Vì B thuộc cùng chu kì với A nên B thuộc chu kì 3; A và B thuộc hai nhóm liên tiếp, nên B thuộc nhóm IA hoặc IIIA Vì X thuộc cùng nhóm với A nên X thuộc nhóm IIA; X và A ở hai chu kì liên tiếp, nên X ở chu kì 2 hoặc chu kì 4. Theo đề bài tính bazơ giảm dần theo thứ tự: hiđroxit của X > hiđroxit của A > hiđroxit của B Vậy: X phải thuộc chu kì 4, nhóm IIA và B phải thuộc chu kì 3, nhóm IIA b) Cấu hình electron của X:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 Cấu hình electron của B:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Các nguyên tố A, B, X đều là kim loại, nhưng tính khử của kim loại: X > A > B Câu 10: Tổng số hạt mang điện ion AB 3 2- bằng 82. Số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử A nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử B là 8. Xác định số hiệu nguyên tử của hai nguyên tố A và B. Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B. Xác định vị trí của hai nguyên tố A và B trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Gọi số proton, electron trong hai nguyên tử A và B tương ứng là P A , E A và P B , E B . Theo đề bài ra ta có: P A + E A + 3(P B + E B ) + 2= 82(*) Trong nguyên tử thì P A = E A , P B = E B nên: (*)⇔ (2P A +3.2P B ) + 2 = 82 (1) và có P A −P B = 8 (2) Giải hệ phương trình (1), (2) được: P A = 16, P B = 8 ⇒ Điện tích hạt nhân của nguyên tử A là 16+ và của B là 8+ ⇒ Số hiệu nguyên tử của A là Z A =16 và của B là Z B =8 Z A =16⇒ cấu hình electron của A là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Trang 6 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn Z B =8⇒ cấu hình electron của B là: 1s 2 2s 2 2p 4 Dựa vào cấu hình electron của nguyên tử A và B, suy ra: -A ở ô thứ 16, chu kì 3, nhóm VIA -B ở ô thứ 8, chu kì 2, nhóm VIA Câu 11: Hợp chất A có công thức MX x trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng; M là kim loại, X là phi kim ở chu kỳ 3. Trong hạt nhân của M có N−Z=4; của X có N′=Z ’ trong đó N, N′, Z, Z′ là số nơtron và proton. Tổng số proton trong MX x là 58. Hãy xác định tên số khối của M và vị trí của nguyên tố X trong bảng tuần hoàn. Trong nguyên tử X có: N′ = Z′ Vì nguyên tử khối thực tế = khối lượng hạt nhân = Z + N. Vậy nguyên tử khối M = Z + N = 2Z + 4 Và nguyên tử khối của nhóm xX = (Z’+N’)x = 2Z′x Ta lại có: ⇔ 53,37(Z+2) = 46,67x Z ’ (1) Mặt khác ta có: Z + x Z ’ = 58(2) Giải hệ pt (1), (2) ta được: Z′x = 32 , Z = 26 ⇒Trong hạt nhân của M có: Z = 26 ; N= 26+4= 30. Vậy M ở ô 26(Fe) có số khối A = Z + N= 56. Ta có Z ’ x = 32 và X là phi kim ở chu kỳ 3: từ ô 14 →ô 17. Với giá trị của x từ 1 – 4, ta có: X 1 2 3 4 p ’ 32 16 10,6 8 Vậy chọn nghiệm phù hợp là x=2, Z ’ =16→ Nguyên tố X là S. Cấu hình electron của X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 →X ở ô 16, chu kì 3, nhóm VIA Và MX x là FeS 2 Câu 12: Một hợp chất A cấu tạo từ hai ion M 2+ và X - . Các ion được tạo ra từ các nguyên tử tương ứng. Trong phân tử A có tổng số hạt (p,n,e) là 116 hạt trong số đó hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 36 hạt. Số khối của M 2+ lớn hơn số Trang 7 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn khối của X - là 21. Tổng số hạt trong M nhiều hơn số khối của X là 41 hạt. Xác định vị trí của M,X trong bảng tuần hoàn. Theo dầu bài A có công thức MX 2 (2Z M +N M )+2(2Z X +N X )= 116 (1) (2Z M +4Z X )−(N M +2N X )= 36 (2) (Z M +N M )−(Z X +N X )= 21 (3) (2Z M +N M )−(Z X +N X )= 41 (4) Giải (3)và (4) được Z M = 20→M là Ca. (1) và (2) ta được 4Z M + 8Z X = 152⇒Z X = 9 →X là F Vậy A có công thức là CaF 2 . M : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 →M ở ô 20, chu kì 4, nhóm IIA. X : 1s 2 2s 2 2p 5 → X ở ô thứ 9, chu kì 2, nhóm VIIA. 13. Cho phân tử MX 2 có tổng số các hạt (p, n, e) là 186. Hợp chất ion này được cấu tạo từ M 2+ và X - có đặc tính sau: - Trong tổng số các hạt của phân tử thì số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt. - Số khối của ion M 2+ lớn hơn số khối của ion X - là 21 - Tổng số hạt trong ion M nhiều hơn trong X là 30 hạt. a) Viết cấu hình electron của các ion M 2+ và X - ? b) Xác định số thứ tự, số chu kì, số nhóm (A hoặc B) của M và X trong bảng tuần hoàn? → a) Gọi số hạt proton, electron, notron trong nguyên tử M và X lần lượt là p, e, n, p’, e’, n’. Trong nguyên tử thì có p = e, p ’ = e ’ . Theo đầu bài ta có các phương trình sau: - Tổng số hạt trong MX 2 :( 2p + n) + 2(2p’+ n’) = 186 (1) - Tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện (2p + 2.2 p’) - (n + 2n’) = 54 (2) - Số khối của M 2+ lớn hơn số khối của X - là: (p+n) - (p’ + n’) = 21 (3) - Tổng số hạt trong M nhiều hơn trong X là: Trang 8 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn (2p+n) - (2p’+ n’) = 30 (4) Giải hệ (1, 2, 3, 4) → p = 26, n = 30, p’= 17, n’ = 18. →M là Fe, X là Cl M: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 → M 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 →X - : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 b) M: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 → M ở ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 → X ở ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA. Câu 14. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số proton và notron bé hơn 35, có tổng đại số số oxi hóa dương cực đại và 2 lần số oxi hóa âm là -1. a) Tìm X b) Viết cấu hình e và xác định vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn. a) Gọi x, y lần lượt là số oxh âm và số oxh dương cực đại (x > 0) Ta có x+y= 8 (1) Theo đề, y +2*(-x)= -1 (2) Giải (1) và (2) ta được: x = 3 và y = 5. Vậy X ∈ nhóm V. Gọi Z, N lần lượt là số proton và notron. Ta có Z + N < 35 Và Z ≤ N ≤ 1,52Z ⇒X thuộc chu kì 2 hoặc 3 là chu kì nhỏ nên X ∈ nhóm VA. →X là N hoặc P b) • Nếu thuộc chu kì 2 thì X là N, Z = 7: 1s 2 2s 2 2p 3 →X ở ô thứ 7, ck 2, nhóm VA. • Nếu thuộc chu kì 3 thì X là P, Z = 15: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 →X ở ô thứ 15, ck 3, nhóm VA Trang 9 Chuyên đề 2: bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn Dạng 3: Xác định công thức phân tử hợp chất Câu 15. Một nguyên tố ở nhóm A của BTH tạo ra được hai clorua và hai oxit. Khi hóa trị nguyên tố trong clorua và trong oxit như nhau có tỷ số giữa các thành phần % của clo trong clorua và của oxi trong oxit lần lượt bằng 1: 1,099 và 1:1,291 a) Xác định nguyên tố đó b) Viết công thức phân tử và công thức cấu tạo của clorua và các oxit. Gọi công thức của các clorua và các oxit là XCl n , X 2 O n ,XCl m ,X 2 O m . -Tỉ số giữa thành phần % của clo trong các clorua : ⇒1,099(nX+35,5mn)= mX+35,5nm ⇒X(1,099n-m)= -3,5145nm (1) -Tỉ số thành phần % oxi trong các oxit : ⇒1,291(nX+8mn) = mX +8mn ⇒X(1,291n-m)= -2,328mn (2) Từ (1) và (2) : ⇔2,328(1,099n-m) = 3,5145(1,291n-m) Trang 10