CHUYÊN ĐỀ LỚP 10 ĐỂ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN QUỐC GIA: Cấu tạo nguyên tử

9 DẠNG 9: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Câu (Cấu tạo nguyên tử, điểm): lớp 10 chuyên Thái Bình Hợp chất A tạo hai nguyên tố XaYb, X chiếm 15,0485% khối lượng Trong hạt nhân nguyên tử X có Z + = N, cịn hạt nhân Y có Z' +1 = N' Biết tổng số proton phân tử A 100 a + b = Tìm công thức phân tử A? Hướng dẫn giải: Câu 1: (1đ)Theo ta có phương trình đại số: a( Z  N ) 0,150485 (1) a ( Z  N )  b.( Z ' N ' ) Z+1 =N (2) Z' +1 =N' (3) aZ+b.Z'=100 (4) a+b=6 (5) 2aZ  a 0,150485 (6) Thế vào => 2aZ  a  2bZ 'b Thế vào => 2aZ  a 31 (7) (1đ)Lập bảng: A Z 15 7,25 B Z' 17 Kết luận Nhận Loại Kết luận: X P; Y Cl; chất A PCl5 4,67 3,375 2,8 Loại Loại Loại Câu Cấu tạo nguyên tử - Phản ứng hạt nhân (2,5 điểm)) lớp 10 chuyên Hạ Long- Quảng Ninh Hợp chất Z tạo thành từ nguyên tố A,B,X có M < 120 Tổng số hạt proton, nơtron,electron phân tử AB2 , XA2 , XB 66,96,81 a.Xác định nguyên tố A,B,X cơng thức hóa học Z b.Ngun tố Y tạo với A hợp chất Z ’ gồm nguyên tử phân tử tổng số hạt mang điện Z’ 140 Xác định Y Z’ c.Viết công thức electron , công thức cấu tạo chất AB,AB 2, XA2,XB,ZZ’, YCl3 , Y2Cl6 ( Cl : Clo ) Đáp án Đáp án a) Gọi a,b,x tổng số hạt proton ,nơ tron , electron trong1 nguyên tử A,B,X Theo đề ,ta có : a + 2b = 66 (1) x + 2a = 96 (2) x + b = 84 (3 ) a  18 � � b  24 (1),(2),(3) � � � c  60 � Gọi PA ,PB, PX số proton A,B,X nA ,nB , nX số nơ tron A,B,X Ta có : 2PA + nA = 18 2PB + nB = 24 2PX + nX = 60 Vì PA � n A �1, PA 18 � 3, �5,14 18 PA PA � PA  � A 0,5 đ Vậy A Cacban (C) Tương tự 24 � 3, �6, 857 PB PB 24 0,5 đ � PB  � n B  10 � số khối = +10 = 17 ( Loại ) � PB  � n B  � số khối = + = 16 ( Chấp nhận ) Vậy B Oxi 60 � 3, �17,14 (O ) PX PX 60 20 � PX  18 ( Loại khí trơ khơng tạo liên kết hóa học ) � PX  19 � n X  22 � số khối = 19 + 22 = 41 ( Loại ) � PX  20 � n X  20 � số khối = 20 + 20 = 40 ( Chấp nhận ) 0,5 đ Vậy X Canxi (Ca) Vậy công thức Z CaCO3 ( thỏa điều kiện MZ < 120 đ.v.c ) b) Z’ : YxCY (x+y = ) Gọi số proton nguyên tử Y PY (2PY)x + 12y = 140 hay PYx + 6y = 70 � PYx + 6(7-x) = 70 � PYx - 6x = 28 x PY 34 20 13 0,5 đ ( nhôm ) 0,5 đ �  PY 28 6 x (x  7) Vậy Y nhôm ( Al ) Z ‘ Al 4C3 c) Viết công thức electron , công thức cấu tạo chất AB,AB 2, XA2,XB,ZZ’, YCl3 , Y2Cl6 ( Cl : Clo ) C CO CO2 CaO 2+ Ca Ca + O CaCO3 CaCO3 O O C O CaC2 C O O CC2- C Ca Ca O C 0,5 đ C O - 2+- O O O Ca Ca + C O C Ca+ O OC OCa O Ca O C O C O O - O O Al4C3 Al C Al C Al C Al CaO AlCl Al2Cl6 Cl Al Cl Cl Al C Al C Al C Al Cl Al Cl Cl Cl Cl Cl Al Al Cl Cl Cl : : O Cl Cl Cl Al Al Cl Cl Cl 2 �gg � Ca 2 �O � �gg � Ca  O Câu 1: (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định Livermori (Lv) nguyên tố thứ 116 bảng hệ thống tuần hoàn nhà khoa học viện nghiên cứu Dubna (Nga) tạo lần vào năm 2000 cách bắn phá hạt nhân nguyên tố Curi ( hạt nhân Canxi ( ) ) gia tốc để tạo đồng vị Livermori (có số khối A = 293) kèm theo loại hạt Livermori-293 phân rã α với chu kì bán hủy 61 mili giây tạo hạt nhân nguyên tố Flerovi (Fl) Viết phương trình phản ứng tổng hợp phân rã Lv-293 Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố Livermori (Lv) Flerovi (Fl) Từ suy vị trí hai ngun tố bảng tuần hồn ngun tố hố học (ơ, nhóm, chu kì) Dự đốn số oxy hóa chúng hợp chất Hướng dẫn giải: Từ định luật bảo tồn điện tích thấy hạt kèm theo hạt nhân Lv cần có Z = → Đó nơtron; đó, phản ứng tổng hợp: Phản ứng phân rã: Cấu hình e Lv: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p4 Ơ 116, chu kì 7, nhóm VIA → Vì nằm cuối chu kì nên dự đốn Lv kim loại → có số oxy hóa dương: tương tự nguyên tố khác nhóm VIA → +2, +4, +6 Cấu hình e Fl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p2 Ô 114, chu kì 7, nhóm IVA → Vì nằm cuối chu kì nên dự đốn Fl kim loại → có số oxy hóa dương: tương tự nguyên tố khác nhóm VIA → +2, +4 Câu 1: (2 điểm) : CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ, ĐLTH lớp 10 chuyên Ninh Bình Có thể viết cấu hình electron Ni2+là: Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2] Áp dụng phương pháp gần Slater (Xlâytơ) tính lượng electron Ni 2+ với cách viết (theo đơn vị eV) Cách viết phù hợp với thực tế? Tại sao? Thực nghiệm cho biết độ dài bán kính ion theo đơn vị A sau: 1,71; 1,16; 1,19 ; 0,68 ; 1,26 ; 0,85 Mỗi ion dãy có tổng số electron ion khác dãy Số điện tích hạt nhân Z ion giới hạn < Z < 18 Hãy gán trị số bán kính cho ion xếp theo thứ tự tăng trị số Cần trình bày rõ sở cấu tạo nguyên tử cấu hình electron gán Hướng dẫn giải: Năng lượng electron phân lớp l có số lượng tử hiệu dụng n* tính theo biểu thức Slater: 1 = -13,6 x (Z – b)2 /n* (theo eV) Hằng số chắn b số lượng tử n* tính theo quy tắc Slater Áp dụng cho Ni2+ (Z=28, có 26e) ta có: Với cách viết [Ar]3d8:  1s = -13,6 x (28 – 0,3)2/12 = -10435,1 eV  2s,2p = -13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7)2/ 22 = - 1934,0  3s,3p = -13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7)2/32 = - 424,0  3d = - 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x – 0,35x7)2/32 = - 86,1 E1 =  1s +  2s,2p +  3s,3p +  3d = - 40423,2 eV Với cách viết [Ar]sd64s2:  1s,  2s,2p,  3s,3p có kết Ngoài ra:  3d = -13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5) 2/32 = - 102,9 eV  4s = - 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35)2/3,72 = - 32,8 Do E2 = - 40417,2 eV b) E1 thấp (âm) E2, cách viết ứng với trạng thái bền Kết thu phù hợp với thực tế trạng thái ion Ni 2+ có cấu hình electron [Ar]3d8 Theo điều kiện < Z < 18 (a) ion xét thuộc nguyên tố chu kì (từ Li đến Ne) (b); chu kì (từ Na đến Ar) (c) +) Xét (b): Các nguyên tố đầu chu kì: Li, Be, B, C với số e hố trị nên chúng có khuynh hướng chủ yếu e trở thành ion dương (+); hay góp chung e tạo liên kết cộng hố trị Do ta ý tới nguyên tố cuối chu kì F, O, N Ngun tử có nhiều e hố trị nên chúng có nhiều khả việc thu e để trở thành ion âm (-) Đó ion âm F-(có 10 e ); O2-(có 10 e ); N3- (có 10 e) +) Xét (b): Các ngun tố đầu chu kì: Na, Mg, Al có e hoá trị nên chúng kim loại hoạt động, dễ tạo thành ion dương (+): Na + (có10 e); Mg2+ (có 10 e); Al3+ (có 10 e) Các nguyên tố cuối chu kì phi kim dễ tạo thành ion âm (-) có 18 e Cl- ; S2- ; P3- +) Đầu cho trị số bán kính ion Kết vừa xét cho ion, ion có 10 e với cấu hình 1s22s22p6 Các ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z nhỏ ion dương (+) Các ion âm có lực hút tác dụng lên electron ngồi (trong cấu hình trên) yếu ion dương Vậy ion âm (-) có bán kính lớn •) ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự F-(9); O2-(8); N3- (7) (d).Dãy (d) xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính ion âm (-) •) iondương (+) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự Al3+ (13); Mg2+ (12); Na+ (11) (e) Dãy (e) xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính ion dương Kết hợp (d) với (e) ta có dãy ion theo thứ tự tăng độ dài bán kính sau: Ion: Al3+ (13); Mg2+ (12); Na+ (11) F- (9); O2- (8); N3- (7) Bán kính: 0,68 0,85 1,16 1,19 1,26 1,71 Ghi chú: Thực tế ion O2- N3- bền, khó tồn Câu (2 điểm): Cấu tạo nguyên tử, phân tử- Định luật tuần hoàn lớp 10 chuyên Lào Cai 1.1  Hợp chất A có cơng thức MYOm, có tổng số hạt prơton 42, ion Y O m có 32e, Y nguyên tố thuộc chu kỳ Tìm cơng thức phân tử A 1.2 Phân tử HF phân tử H 2O có momen lưỡng cực, phân tử khối gần (HF: 1,91Debye, H2O:1,84 Debye, MHF =20, MH2O =18); nhiệt độ nóng chảy hiđroflorua – 83 0C thấp nhiều so với nhiệt độ nóng chảy nước đá 00C, giải thích sao? Hướng dẫn giải: 1.1 MYOm : tổng e=tổng p=42 YOm- có 32 e nên ion M+ có 10e, nguyên tử M có 11e  M Na Zy +8m +1 =32  Zy =31-8m Do Y thuộc chu kỳ nên ≤ Zy ≤ (trừ Ne) nên 2,8 ≤m≤3,5 chọn m=3 Thay vào Zy=7  Y N Vậy MYOm NaNO3 1.2 * Phân tử H-F tạo liên kết hiđro – HF – H-O-H tạo liên kết hiđro – H…O – * Nhiệt độ nóng chảy chất rắn với mạng lưới phân tử (nút lưới phân tử) phụ thuộc vào yếu tố: - Khối lượng phân tử lớn nhiệt độ nóng chảy cao - Lực hút phân tử mạnh nhiệt độ nóng chảy cao Lực hút phân tử gồm: lực liên kết hiđro, lực liên kết van der Waals (lực định hướng, lực khuyếch tán) *Nhận xét: HF H2O có mo men lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần có liên kết hiđro bền, hai chất rắn phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ nhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao nước (vì HF momen lưỡng cực lớn hơn, phân tử khối lớn hơn, liên kết hiđro bền hơn) Tuy nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H2O) = 00C > Tnc(HF) = – 830C * Giải thích: Mỗi phân tử H-F tạo liên kết hiđro với phân tử HF khác hai bên H-F…H-F…H-F Trong HF rắn phân tử H-F liên kết với nhờ liên kết hiđro tạo thành chuỗi chiều, chuỗi liên kết với lực van der Waals yếu Vì đun nóng đến nhiệt độ khơng cao lực van der Waals chuỗi bị phá vỡ, đồng thời phần liên kết hiđro bị phá vỡ nên xảy tượng nóng chảy Mỗi phân tử H-O-H tạo liên kết hiđro với phân tử H 2O khác nằm đỉnh tứ diện Trong nước đá phân tử H2O liên kết với phân tử H2O khác tạo thành mạng lưới khơng gian chiều Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ mạng lưới không gian chiều với số lượng liên kết hiđro nhiều so với HF rắn địi hởi nhiệt độ cao Câu I(3đ): lớp 10 chuyên Hưng Yên Lý thuyết lượng tử dự đoán tồn obitan ng ứng với số lượng tử phụ l = (g kí hiệu số lượng tử phụ l = 4) a Hãy cho biết số electron tối đa mà phân lớp ng có b Dự đốn sau phân mức lượng đến phân mức ng c Ngun tử có electron phân mức ng thuộc nguyên tố có số thứ tự Z bao nhiêu? Hướng dẫn giải HƯỚNG DẪN: a Phân mức lượng ng ứng với gía trị l = có 2l + obitan nguyên tử, nghĩa có 2.4+1= obitan nguyên tử Mỗi obitan nguyên tử có tối đa 2e Vậy phân mức lượng ng có tối đa 18e b Phân mức lượng ng xuất cấu hình electron nguyên tử 5g , số lượng tử n =5 lớp electron có tối đa phân mức lượng ứng với l = (s), l = (p), l = (d), l = (f) , l = (g) Theo qui tắc Klechkopxki phân mức 5g có tổng số n + l = + = nên phân mức phải nằm sát sau phân mức 8s c Nguyên tử có electron phân mức ng có cấu hình electron là: [ Rn ] 7s25f146d107f68s25g1 , suy Z = 121 Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) chuyên 10 Bắc Ninh Hai nguyên tố A , B cấu electron có electron cuối ứng với số lượng tử sau : A ( n = ; l = ; m = -1 ; s = - ½ ) B (n=3 ; l=1 ; m=0 ; s=-½) a Viết cấu hình electron xác định vị trí A B bảng tuần hồn b Viết công thức cấu tạo hidrua A, B.So sánh tính axit hiđrua đó, giải thích? Cho nguyên tố X Y X thuộc chu kì 2, Y thuộc chu kì Trong bảng có ghi lượng ion hóa liên tiếp In (n= 1,….,6) chúng (theo kJ.mol-1) I1 I2 I3 I4 I5 I6 X 1086 2352 4619 6221 37820 47260 Y 590 1146 4944 6485 8142 10519 1- Xác định X Y? 2- Tính  xạ phải dùng để tách electron thứ khỏi nguyên tử Y? 3- Tính lượng ion X+ nguyên tử X? Hướng dẫn giải : Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) 1.a Nguyên tố A: n = ; lớp ; l = : phân lớp p ; m= -1 obitan px ; s = -1/2 electron cuối px Vậy A có cấu hình electron 1s2 2s2 2p43s2 3p4; ngun tố A có số thứ tự 16 chu kì 3; nhóm VIA A Lưu huỳnh Tương tự Nguyên tố B có thứ tự 17, chu kì 3, nhóm VIIA, B clo b hidrua H2S HCl Tính axit HCl > H2S , χCl > χS I5 (X) I3(Y) tăng nhiều đột ngột  X thuộc nhóm IV A , Y thuộc nhóm IIA X C; Y Ca hc 6,6256.1034 J.s.3,0.108 ms1.6,0223.1023 mol 1  max  = 2,03.10-7 m  E 590.103 J.mol 1 EC = -(I1 + I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -99358 kJ E C+ = - (I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -98272 kJ Câu 10: (Bài tập tổng hợp) lớp 10 chun Hồng Văn Thụ- Hồ Bình Ngun tử nguyên tố X có 10 electron thuộc phân lớp p Thêm đơn chất X hoạt động phóng xạ vào dung dịch chứa XO thu ion A hoạt động phóng xạ Thêm dung dịch chứa Ba 2+ thu kết tủa B Lọc kết tủa B, sấy khơ xử lí với dung dịch axit clohiđric thu chất rắn hoạt động phóng xạ, chất khí khơng hoạt động phóng xạ nước a) Viết phương trình ion thu gọn minh họa (ký hiệu X* cho X hoạt động phóng xạ) b) Viết cơng thức cấu tạo cho ion A cho biết cấu tạo, dạng hình học hợp chất khí với hiđro, oxit bậc cao nhất, hiđroxit bậc cao X Hướng dẫn giải: Cấu hình electron X: 1s22s22p63s23p4  Z = 16  X lưu huỳnh (s) S* + SO  S*SO (S2O ) * * Ba + S SO  BaS SO3 BaS*SO3 + 2H+  SO2 + S* + Ba2+ + H2O b) Cấu tạo A: 2- S S O O O Vì SO2 khơng có hoạt tính phóng xạ nên S* tham gia liên kết S-S, mà không tham gia liên kết S-O Cấu tạo hợp chất chứa H, oxit bậc cao nhất, hiđroxit bậc cao X: HO O S S H H O S O HO O O ... phân mức 8s c Nguyên tử có electron phân mức ng có cấu hình electron là: [ Rn ] 7s25f146d107f68s25g1 , suy Z = 121 Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) chuyên 10 Bắc Ninh Hai nguyên tố A , B cấu electron... 8142 105 19 1- Xác định X Y? 2- Tính  xạ phải dùng để tách electron thứ khỏi nguyên tử Y? 3- Tính lượng ion X+ nguyên tử X? Hướng dẫn giải : Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) 1.a Nguyên tố A: n = ; lớp. .. loại → có số oxy hóa dương: tương tự nguyên tố khác nhóm VIA → +2, +4 Câu 1: (2 điểm) : CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ, ĐLTH lớp 10 chun Ninh Bình Có thể viết cấu hình electron Ni2+là: Cách 1: Ni2+