C. Bài tập Hoạt động 7 :
29 tồn tại trong tự nhiờn.
tồn tại trong tự nhiờn.
Bài giải
Gọi x là % số nguyờn tử của 63Cu ⇒100 – x là % của 65Cu
Ta cú: 63,54 = 100 ) 100 ( 65 63x+ −x ⇒ x = 73 Vậy 63Cuchiếm 73%
Dạng 3: bài tập về kớch thước, khối lượng riờng, bỏn kớnh nguyờn tử
Phương phỏp: Cần nhớ:
- 1u = 1,6605 . 10-27kg - 1A0 = 10-8cm = 10-10m
- Nguyờn tử cú dạng hỡnh cầu nờn Vnguyờn tử = 3 4 πR3 (với R là bỏn kớnh nguyờn tử)
- 1 mol nguyờn tử chứa N = 6,02 . 1023 nguyờn tử
- Do me bộ hơn nhiều so với mp, mn nờn khối lượng nguyờn tử chủ yếu tập trung ở hạt nhõn.
Vớ dụ 1: Nguyờn tử khối của neon là 20,179. Hĩy tớnh khối lượng của một nguyờn tử neon theo kg.
Bài giải
Khối lượng của một nguyờn tử neon theo kg M = 20,179 . 1,6605 . 10-27 kg ≈33,498 . 10-27 kg
Vớ dụ 2: Nguyờn tử Fe ở 200C cú khối lượng riờng là 7,87g/cm3, với giả thuyết này trong tinh thể nguyờn tử Fe là những hỡnh cầu chiếm 75% thể tớch tinh thể, phần cũn lại là khe rỗng giữa cỏc quả cầu. Cho khối lượng nguyờn tử của Fe là 55,847. Tớnh bỏn kớnh nguyờn tử gần đỳng của Fe.
Bài giải
Vậy thể tớch của một nguyờn tử sắt là: V = 23 10 . 6 096 , 7 . 100 75 = 0,887 . 10-23 = 8,87 . 10-24 (cm3) Mà ta cú: Vnguyờn tử Fe = 3 4 πR3 Bỏn kớnh nguyờn tử gần đỳng của Fe R = 3 . 4 3 π V = 3 24 14 , 3 10 . 87 , 8 . 4 3 − = 1,2843 . 10-8 (cm) = 1,2843 (A0 ) Vớ dụ 3: Cho nguyờn tử kali cú 19 proton, 20 nơtron và 19 electron. a/ Tớnh khối lượng tuyệt đối của một nguyờn tử K.
b/ Tớnh số nguyờn tử K cú trong 0,975 gam kali Bài giải
a/ Khối lượng 19p:
1,6726.10-27 kg . 19 = 31,794.10-27 kg Khối lượng 19e:
9,1094.10-31kg . 19 = 173,0786 . 10-31 kg = 0,0173.10-27 kg Khối lượng 20n:
1,6748.10-27 kg . 20 = 33,496.10-27 kg
Khối lượng tuyệt đối của 1 nguyờn tử K là:
31,7794.10-27 + 0,0173.10-27 + 33,496.10-27 = 65,2927.10-27 kg b/ Số mol kali: nk = 39 975 , 0 = 0,025 (mol)
Số nguyờn tử kali = 0,025 . 6. 1023 = 0,15.1023 (nguyờn tử)
Dạng 4: bài tập về cấu hỡnh electron nguyờn tử và ion tương ứng mối quan hệ giữa cấu hỡnh electron và tớnh chất của nguyờn tử
Phương phỏp:
- Nắm kỹ cỏch viết cấu hỡnh electron nguyờn tử dựa vào nguyờn lý vững bền; Nguyờn lý Pauli và quy tắc Hund
- Dựa vào số electron ở lớp ngồi cựng để suy ra tớnh chất của nguyờn tố húa học. Lưu ý:
- Dạng (n-1)d4ns2 chuyển thành (n-1)d5ns1 (n-1)d9ns2 chuyển thành (n-1)d10ns1
- Căn cứ vào số electron ở lớp ngồi cựng để xỏc định tớnh chất nguyờn tố (là kim loại, phi kim hay khớ hiếm).
* Khi nguyờn tử kim loại nhường electron trở thành cation thỡ ưu tiờn eletron ở lớp ngồi cựng nhường.
* Sơ đồ hỡnh thành ion từ nguyờn tử: M → Mn+ + ne
X + me → Xm-
Vớ dụ 1: Hĩy viết cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tử cú Z = 20, Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xột cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tử đú khỏc nhau thế nào? Bài giải Cấu hỡnh electron: Z = 20: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Z = 21: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 4s2 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 xột
Cấu hỡnh Z = 20 khỏc với cấu hỡnh cũn lại ở chỗ khụng cú phõn lớp 3d.
Cấu hỡnh Z = 24, Z = 29 cú 1 electron ở phõn lớp 4s (phõn lớp 4s chưa bĩo hũa nhưng đĩ cú electron điền vào 3d)
Vớ dụ 2: Nguyờn tử Fe cú Z = 26. Hĩy viết cấu hỡnh electron của Fe.
Nếu nguyờn tử Fe bị mất hai electron, mất ba electron thỡ cỏc cấu hỡnh electron tương ứng sẽ như thế nào?
Bài giải
Fe (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 - Fe mất 2e biến thành ion Fe2+
Cấu hỡnh electron của ion Fe2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 - Fe mất 3e biến thành ion Fe3+
Cấu hỡnh electron của ion Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
Dạng 5: xỏc định số cụng thức phõn tử hợp chất tạo nờn từ cỏc đồng vị của cỏc loại nguyờn tố
Phương phỏp: khi viết cụng thức phõn tử cỏc hợp chất,ta cố định đồng vị của một loại nguyờn tố (A), cho kết hợp với cỏc đồng vị của nguyờn tố khỏc, giả sử được n cụng thức phõn tử.
Như vậy nếu nguyờn tố (A) cú x đồng vị thỡ suy ra cú n.x cụng thức phõn tử hợp chất.
Vớ dụ 1: Trong tự nhiờn oxi cú 3 đồng vị 16O
8 , 17O8 , 17O 8 , 17O 8 Cacbon cú 2 đồng vị là C 12 6 , 13C
6 . Hỏi cú thể tạo thành bao nhiờu phõn tử khớ CO2? Tớnh phõn tử khối của chỳng (lấy giỏ trị NTK) bằng số khối).
Bài giải Kớ hiệu đồng vị 12C là C và đồng vị 13C là C’. Kớ hiệu đồng vị 16O là O; 17O là O’ và 18O là O’’ Với 12C
ta cú 6 loại phõn tử CO2 ; CO2’ ; CO’’2 ; COO’; COO’’; CO’O’’ Sau đú tương tự ta thay 12C
bằng 13C
ta được 6 phõn tử ⇒ Cú 12 loại phõn tử CO2 và phõn tử khối như sau: CO2 C’O2 CO’2 C’O’2 CO’’2 C’O’’2 COO’
44 45 46 47 48 49 45 C’O’’ C’OO’ C’OO’’ CO’O’’ C’O’O’’ C’O’’ C’OO’ C’OO’’ CO’O’’ C’O’O’’ 46 46 47 47 4
Vớ dụ 2: Viết cụng thức cỏc loại phõn tử H2O biết rằng hidro và oxi cú cỏc loại đồng vị sau: H 1 1 2H 1 3H 1 16O 8 17O 8 18O 8 Bài giải Với 16O ta cú 6 loại 2 1 H O ; 2 2 H O ; 2 3 H O ; 1H2HO ; 1H3HO ; 2H3HO Tương tự thay 16O bằng 17O và 18O ta cú 12 loại Vậy cú 18 loại phõn tử nước.
Dạng 6: từ cấu hỡnh electron nguyờn tử suy ra vớ trớ của nguyờn tố trong bảng tuần hồn và ngược lại, từ vị trớ suy ra cấu hỡnh electron
Phương phỏp: Viết đỳng cấu hỡnh electron, từ đú suy ra vị trớ của 1 nguyờn tố theo 3 ý:
- Số thứ tự ụ nguyờn tố = Z (tức cũng bằng số proton trong hạt nhõn và bằng số electron ở phần vỏ)
- Số thứ tự của chu kỡ = số lớp electron
vớ dụ: Nguyờn tử cú 4 lớp electron thỡ thuộc chu kỡ 4. - Nhúm
* Nếu electron cuối cựng điền vào phõn lớp s hoặc p thỡ thuộc nhúm A. Lỳc đú: số thứ tự của nhúm A = số electron ở lớp ngồi cựng (đú cũng là số electron húa trị)
* Nếu electron cuối cựng điền vào phõn lớp d hoặc f thỡ thuộc nhúm B.
Lỳc đú: số thứ tự của nhúm B = số electron ở lớp ngồi cựng cộng với số electron ở phõn lớp d chưa bĩo hũa sỏt lớp ngồi cựng (đú cũng là số electron húa trị). Vớ dụ 1: Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố selen (Z = 34), kripton (Z = 36) và xỏc định vị trớ của chỳng trong bảng tuần hồn.
Bài giải
Se (Z = 34): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 ễ nguyờn tố: 34
Cú 4 lớp electron nờn tuộc chu kỡ 4.
Cú electron cuối cựng điền vào phõn lớp p nờn thuộc nhúm A, đồng thời cú 6 electron ở lớp ngồi cựng nờn thuộc nhúm VIA
Kr (Z = 36): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 ễ nguyờn tố: 36
Cú 4 lớp electron nờn thuộc chu kỡ 4
Cú electron cuối cựng điền vào phõn lớp p nờn thuộc nhúm A, đồng thời cú 8 electron ở lớp ngồi cựng nờn thuộc nhúm VIIIA
Vớ dụ 2: Một nguyờn tố ở chu kỡ 2, nhúm VA trong bảng tuần hồn cỏc nguyờn tố húa học. Hỏi:
a. Nguyờn tử của nguyờn tố đú cú bao nhiờu electron ở lớp ngồi cựng. b. Cỏc electron ngồi cựng nằm ở lớp thứ mấy.
c. Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử của nguyờn tố trờn Bài giải
a. Vỡ thuộc nhúm VA nờn nguyờn tố cú 5 electron ở lớp ngồi cựng. b. Vỡ thuộc chu kỡ 2 nờn cỏc electron ngồi cựng nằm ở lớp thứ hai
c. Cấu hỡnh electron: 1s2 2s2 2p3
Dạng 7: xỏc định tớnh chất của cỏc nguyờn tố và cụng thức hợp chất dựa vào đặc điểm lớp electron ngồi cựng hoặc dựa vào vị trớ trong bảng tuần hồn
Phương phỏp: Dựa vào số electron ở lớp electron ngồi cựng - Lớp electron ngồi cựng cú 1 ; 2 ; 3e : ⇒ kim loại (trừ H, He, B) - Lớp electron ngồi cựng cú 5 ; 6 ; 7e : ⇒phi kim
- Lớp electron ngồi cựng cú 8e : ⇒khớ hiếm
- Lớp electron ngồi cựng cú 4e : ⇒C và Si là phi kim; cũn lại là kim loại. Cỏc nguyờn tố cũn lại (như Sn, Pb, …) là kim loại
Nhúm Hợp chất IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA Oxit cao nhất R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 Hợp chất với hidro RH RH2 RH3 RH4 RH3 RH2 RH Vớ dụ 1:
a. Nguyờn tố clo thuộc chu kỡ 3 và nhúm VIIA, hĩy cho biết đặc điểm về cấu hỡnh electron nguyờn tử và tớnh chất húa học cơ bản của clo.
b. Nguyờn tố natri thuộc chu kỡ 3 và nhúm IA, hĩy cho biết đặc điểm về cấu hỡnh electron nguyờn tử và tớnh chất húa học cơ bản của natri
Bài giải
* Cấu hỡnh electron nguyờn tử của clo: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 - Tớnh chất húa học cơ bản:
+ Là phi kim điển hỡnh
+ Húa trị cao nhất với oxi là 7; cụng thức oxit cao nhất: Cl2O7 + Húa trị với hidro là 1; Cụng thức hợp chất khớ với hidro : HCl + Oxit Cl2O7 là oxit axit. Axit HClO4 là axit mạnh
* Cấu hỡnh electron nguyờn tử của natri: 1s2 2s2 2p6 3s1 - Tớnh chất húa học cơ bản
+ Là phi kim điển hỡnh
+ Húa trị cao nhất với oxi là 1: Cụng thức oxit cao nhất: Na2O + Cụng thức hợp chất hidroxit: NaOH
Vớ dụ 2: hai nguyờn tố A, B đứng kế tiếp nhau trong cựng một chu kỡ của bảng tuần hồn cỏc nguyờn tố và cú tổng số điện tớch hạt nhõn là 25.
a. Xỏc định số hiệu của A, B
b. Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử A, B và cho biết vị trớ A, B trong bảng tuần hồn.
c. So sỏnh tớnh chất húa học Bài giải
a. gọi điện tớch hạt nhõn của A và B lần lượt là ZA, ZB Ta cú: ZB = ZA + 1 (1)
ZA + ZB = 25 (2)
Giải (1) và (2) ta được ZA = 12 và ZB = 13 Vậy số hiệu của A là 12 và B là 13
b. Cấu hỡnh electron
A (Z = 12): 1s2 2s2 2p6 3s2 : Nguyờn tố A thuộc chu kỡ 3, nhúm IIA B (Z = 13): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 : Nguyờn tố B thuộc chu kỡ 3, nhúm IIIA c. Vỡ cựng thuộc chu kỡ 3 mà ZA < ZB nờn A cú tớnh kim loại mạnh hơn B
Dạng 8: xỏc định một nguyờn tố khi biết thành phần nguyờn tố đú trong cụng thức hợp chất oxit, hidroxit, hợp chất với hidro
Phương phỏp: xỏc định nguyờn tử khối (NTK)M
Vớ dụ 1: Hợp chất khớ với hidro của một nguyờn tố là RH4. Oxit cao nhất của nú chứa 53,3% oxi về khối lượng. Tỡm nguyờn tử khối của nguyờn tố đú.
Bài giải:
Hợp chất khớ với hidro của một nguyờn tố là RH4, theo bảng tuần hồn suy ra cụng thức oxit cao nhất của nú là RO2 . Trong phõn tử RO2 cú 53,3% oxi về khối lượng, nờn R cú 100 – 53,3 = 46,7% về khối lượng
Trong phõn tử RO2 cú: 53,3% O là 32 phần khối lượng, 46,7% R là R phần khối lượng
R = 3253.46,3,7 ≈ 28 Nguyờn tử khối của R = 28. Vậy R là Si Cụng thức oxit cao nhất là SiO2 và hợp chất với hidro là SiH4
Vớ dụ 2: oxit cao nhất của một nguyờn tố ứng với cụng thức R2O5. Hợp chất của nú với hidro là một chất cú thành phần khụng đổi với R chiếm 82,35% và H chiếm 17,65% về khối lượng. Tỡm nguyờn tố R.
Bài giải
Nguyờn tố cú oxit cao nhất là R2O5 vậy nú ở nhúm VA, hợp chất với hirdo cú dạng RH3 H R M M 3 = 10082−,8235,35 ⇒ MR = 14 Đú là nguyờn tố N
Dạng 9: xỏc định hai nguyờn tố thuộc hai chu kỳ liờn tiếp của cựng một nhúm a thụng qua nguyờn tử khối trung bỡnh (M___ )
Phương phỏp: Do 2 nguyờn tố thuộc cựng một nhúm nờn tớnh chất tương tự nhau, vỡ vậy ta thay hỗn hợp bằng một cụng thức chung, sau đú tỡm ___M rồi chọn hai nguyờn tố thuộc chu kỡ của cựng nhúm sao cho MA < ___
M < MB (giả sử MA < MB). Vớ dụ 1: Cho 8,8 gam một hỗn hợp hai kim loại nằm ở hai chu kỡ liờn tiếp nhau và thuộc nhúm IIIA, tỏc dụng với HCl dư thỡ thu được 6,72 lớt khớ hidro ở điều kiện chuẩn. Dựa vào bảng tuần hồn cho biết tờn của hai kim loại đú.
Bài giải:
Kớ hiệu hai kim loại nhúm IIIA là M, nguyờn tử khối trung bỡnh là M___ Phương trỡnh húa học cú dạng:
2M + 6HCl → 2MCl3 + 3H2 nH2 = 226,72,4 = 0,3 (mol)
nM = 32 nH2 = 32 .0,3 = 0,2 (mol) Theo đầu bài: ___
M . 0,2 = 8,8 ⇒ ___
M = 44
Hai kim loại thuộc hai chu kỡ liờn tiếp, một kim loại cú nguyờn tử khối nhỏ hơn 44 và một kim loại cú nguyờn tử khối lớn hơn 44.
Dựa vào bảng tuần hồn hai kim loại đú là Al (M = 27 < 44) và Ga (M = 69,72 > 44)
Vớ dụ 2: Hũa tan 5,6 gam hỗn hợp hai kim loại X và Y thuộc nhúm IA vào 174,7 gam nước thu được 180 gam dung dịch A.
a. Xỏc định tờn kim loại X và Y. Biết chỳng ở hai chu kỡ liờn tiếp. b.Tớnh nồng độ % mỗi chất trong dung dịch A.
c.Lấy dung dịch A cho tỏc dụng vừa đủ với CuClx, sau phản ứng thu được 7,35 gam kết tủa. Xỏc định cụng thức CuClx.
Bài giải
a.Đặt M___ là khối lượng nguyờn tử trung bỡnh của hai kim loại 2M___ + 2H2O → 2M___ OH + H2
0,3 0,3 0,15 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng
mhhkl + mH2O = mddA + mH2 ⇒ mH2 = 5,6 + 174,7 – 180 = 0,3(g) ⇒ Số mol H2: nH2 = 02,3 = 0,15 (mol)
Theo phương trỡnh số mol kim loại: n
___M = 0,3 (mol) ⇒ ___ M = 0,3 (mol) ⇒ ___ M = 0,3 6 , 5 = 18,67ng Vỡ hai kim loại ở hai chu kỡ liờn tiếp nờn X là li (Mx = 7), Y là Na (My = 23) b.Phương trỡnh phản ứng: 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2 x 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 y Ta cú: x + y = 0,3 7x + 23y = 5,6 ⇒ x = 0,08125 y = 0,21875
Nồng độ % mỗi chất trong dung dịch A C% NaOH = 40.0180,21875.100% = 4,86% C% LiOH = 24.0180,08125.100% = 1,08% c. Phương trỡnh phản ứng xM___ OH + CuClx → Cu(OH)x↓ + xM___ Cl 0,15 x 15 , 0
Theo phương trỡnh số mol kết tủa n Cu(OH)↓ = 0,x15 (mol) ⇒M↓ = 64 + 17x = x 15 , 0 35 , 7 ⇔ x 15 , 0 (64 +17x) = 7,35 Ta cú: 64 + 17x = 49 ⇔ 64 = 32x ⇒ x = 2 Vậy cụng thức là CuCl2
Dạng 10: xỏc định hai nguyờn tố thuộc hai nhúm a liờn tiếp thụng qua số đơn vị điện tớch hạt nhõn trung bỡnh ___Z
Phương phỏp:
Trường hợp 1: hai nguyờn tố thuộc cựng chu kỡ Lỳc đú giả sử ZA < ZB thỡ ZB = ZA + 1
Trường hợp 2: hai nguyờn tố khỏc chu kỡ Lỳc đú giả sử ZA < ZB
Từ tổng Z của hai nguyờn tố A và B suy ra ___
Z = 2
Z
⇒ ZA < ___Z < ZB ⇒giới hạn cỏc khả năng cú thể xảy ra đối với A (hay B) đồng thời kết hợp giả thuyết để chọn nghiệm.
Vớ dụ 1: Hai nguyờn tố A, B đứng kế tiếp nhau trong cựng một chu kỡ của bảng tuần hồn cú tổng số đơn vị điện tớch hạt nhõn là 25.
a. Viết cấu hỡnh electron để xỏc định hai nguyờn tố A và B thuộc chu kỡ nào,