2.2.2 .Cấu tạo bảngtuần hoàn cỏc nguyờn tố húa học
2.2.2.2 .Chu kỡ
2.4. Chuyờn đề 4: Liờn kết húa học
3.1.5. Dạng 5: Bài tập tổng hợp
Phương phỏp giải
- Vận dụng tất cả cỏc kiến thức của chuyờn đề cấu tạo nguyờn tử để giải.
Bài 1:Một hợp chất ion cấu tạo từ M2+và ion X-. Trong phõn tử MX2cú tổng số hạt(p,n,e) là 186 hạt, trong đú số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 54 hạt. Số khối của ion M2+lớn hơn số khối của ion X-là 21. Tổng số hạt trong ion M2+nhiều hơn trong ion X-
là 27. Viết cấu hỡnh electron của cỏc ion M2+, X-
Bài giải
MX2 trong đú M2+X-. Gọi cỏc hạt trong M là pm, nm,em và cỏc hạt trong X là px,nx,ex. Ta cú 4 phương trỡnh sau(pm=em; px=ex)
(nm+pm+pm-2)+2(nx+px+px+1)=186 (1) [(pm+pm-2)+2(px+px+1)]-(nm+2nx)]=54 (2) (nm+pm)-(nx+px)=21 (3) (nm+pm+pm-2)-(nx+px+px+1)=27 (4) Nhúm (1) và (2) (2pm+4px)+(nm+2nx)=186 (2pm+4px)-(nm+2nx)=54 2(2pm+4px)=240 pm+2px=240/4=60 nm+2nx=186-120=66 (nm+pm)+2(nx+px)=126 (nm+pm)-(nx+px)=21 3(nx+px)=105 nx+px=105/5=35 nm+pm=21+35=56
Thay cỏc giỏ trị của phương trỡnh (6),(7) vào (1) và (4) 56+pm-2+2(35+px+1)=186 56+pm-2-(35+px+1)=27 pm+2px=186-56+2-70-2=60 pm– px=27-56+2+35+1=9 3px=51 px=17X là Cl; pm=17+9=26M là Fe X : 1s22s22p63s23p5X: chu kỳ 3, nhúm VIIA M:1s22s22p63s23p63d64s2M: chu kỳ 4, nhúm VIIIB
Bài 2:Cho 3 nguyờn tố cú kớ hiệu là A, B, C chưa biết, cú đặc điểm: - A, B, C cú tổng ( n+l) bằng nhau, trong đú nA> nB> nC.
- Tổng số electron phõn mức cuối của A và B bằng số electron phõn mức cuối của C. A và C đứng kế tiếp nhau trong bảng HTTH.
- Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cựng của C là 3,5 a) Hóy xỏc định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cựng của A, B, C. b) Viết cấu hỡnh electron và cho biết vị trớ của A, B, C trong bảng HTTH.
Bài giải
Ta cú nA> nCvà A, C kế tiếp nhau chứng tỏ A và C cú cấu hỡnh electron là A (n + 1)s1và C : np6( hoặc 1s2).
Trong C : n + l + m + ms= 3,5 với l = 1, m = 1, ms= -1/2 Suy ra n =2. Vậy C cú cấu hỡnh electron: 1s22s22p6 A cú cấu hỡnh electron: 1s22s22p63s1
B cú tổng ( n+ l) bằng A, B cú nA> nBsuy ra C, B cú electron cuối cựng ở phõn lớp 2p. Tổng số electron trờn mức cuối của A và B bằng số electron trờn phõn mức cuối của C nờn B: 1s22s22p5
a) Bộ 4 số lượng tử:
A: n = 3 l = 0 m = 0 ms= +1/2 B: n = 2 l = 1 m = 0 ms= -1/2
C: n = 2 l = 1 m = +1 ms= -1/2 b) Cấu hỡnh electron và vị trớ của A, B, C A: 1s22s22p63s1
ZA=11, A thuộc chu kỳ 3, nhúm IA, thuộc ụ thứ 11. B: 1s22s22p5
ZB= 9, B thuộc chu kỳ 2, nhúm VIIA, thuộc ụ thứ 9 C: 1s22s22p6
ZC= 10, B thuộc chu kỳ 2, nhúm VIIIA, thuộc ụ thứ 10
Bài 3:Hợp chất Z được tạo bởi 2 nguyờn tố M, R cú cụng thức MaRb trong đú R chiếm
6,667% về khối lượng. Trong hạt nhõn nguyờn tử M cú n = p+4, cũn trong hạt nhõn của R cú n’= p’, trong đú n, p, n’, p’là số nowtron và proton tương ứng của M và R. Biết rằng tổng số hạt proton trong phõn tử Z = 84 và a +b =4. Tỡm cụng thức phõn tử của Z.
Số khối của nguyờn tử M: p + n= 2p+4 Số khối của nguyờn tử R: p’+ n’= 2p’
% mRtrong MaRb= (2p’.b) : [a(2p+4) + 2p’.b] = 6,667/100 =1/15 p’. b / (a .p + p’b + 2a) = 1/15 (1) - tổng số hạt proton trong MaRb= ap + p’b = 84 (2) a+ b = 4 (3) ( 1) và ( 2) suy ra p’b/ ( 84 + 2a) = 1/15 (2) suy ra 15 p’b = 84 + 2a p’b = 84 - ap Suy ra : p = 15 Từ (3) suy ra 1 ≤ a ≤ 3 Với a = 1 thỡ p = 78,26 loại Với a =2 thỡ p = 39,07 loại Với a =3 thỡ p = 26 Fe a = 3 suy ra b =1 , p’= 6 ( cacbon) Vậy CTPT của Z là Fe3C
Bài 4:Cho m gam kim loại X tỏc dụng vừa đủ với 7,81gam khớ clo thu được 14,05943 gam
muối clorua với hiệu suất 95%. Kim loại X cú 2 đồng vị A và B cú đặc điểm: - Tổng số phần tử trong 2 nguyờn tử A và B bằng 186.
- Hiệu số hạt khụng mang điện của A và B bằng 2.
- Một hỗn hợp cú 3600 nguyờn tử A và B. Nếu ta thờm vào hỗn hợp này 400 nguyờn tử A thỡ hàm lượng nguyờn tử B trong hỗn hợp sau ớt hơn trong hỗn hợp đầu là 7,3%.
a) Xỏc định khối lượng m và nguyờn tử khối của kim loại X. b) Xỏc định số khối của A,B và số proton.
c) Xỏc định số nguyờn tử A cú trong khối lượng muối núi trờn. Bài giải
- Số gam muối clorua theo lý thuyết: Số khối của nguyờn tử M: p + n= 2p+4 Số khối của nguyờn tử R: p’+ n’= 2p’
% mRtrong MaRb= (2p’.b) : [a(2p+4) + 2p’.b] = 6,667/100 =1/15 p’. b / (a .p + p’b + 2a) = 1/15 (1) - tổng số hạt proton trong MaRb= ap + p’b = 84 (2) a+ b = 4 (3) ( 1) và ( 2) suy ra p’b/ ( 84 + 2a) = 1/15 (2) suy ra 15 p’b = 84 + 2a p’b = 84 - ap Suy ra : p = 15 Từ (3) suy ra 1 ≤ a ≤ 3 Với a = 1 thỡ p = 78,26 loại Với a =2 thỡ p = 39,07 loại Với a =3 thỡ p = 26 Fe a = 3 suy ra b =1 , p’= 6 ( cacbon) Vậy CTPT của Z là Fe3C
Bài 4:Cho m gam kim loại X tỏc dụng vừa đủ với 7,81gam khớ clo thu được 14,05943 gam
muối clorua với hiệu suất 95%. Kim loại X cú 2 đồng vị A và B cú đặc điểm: - Tổng số phần tử trong 2 nguyờn tử A và B bằng 186.
- Hiệu số hạt khụng mang điện của A và B bằng 2.
- Một hỗn hợp cú 3600 nguyờn tử A và B. Nếu ta thờm vào hỗn hợp này 400 nguyờn tử A thỡ hàm lượng nguyờn tử B trong hỗn hợp sau ớt hơn trong hỗn hợp đầu là 7,3%.
a) Xỏc định khối lượng m và nguyờn tử khối của kim loại X. b) Xỏc định số khối của A,B và số proton.
c) Xỏc định số nguyờn tử A cú trong khối lượng muối núi trờn. Bài giải
- Số gam muối clorua theo lý thuyết: Số khối của nguyờn tử M: p + n= 2p+4 Số khối của nguyờn tử R: p’+ n’= 2p’
% mRtrong MaRb= (2p’.b) : [a(2p+4) + 2p’.b] = 6,667/100 =1/15 p’. b / (a .p + p’b + 2a) = 1/15 (1) - tổng số hạt proton trong MaRb= ap + p’b = 84 (2) a+ b = 4 (3) ( 1) và ( 2) suy ra p’b/ ( 84 + 2a) = 1/15 (2) suy ra 15 p’b = 84 + 2a p’b = 84 - ap Suy ra : p = 15 Từ (3) suy ra 1 ≤ a ≤ 3 Với a = 1 thỡ p = 78,26 loại Với a =2 thỡ p = 39,07 loại Với a =3 thỡ p = 26 Fe a = 3 suy ra b =1 , p’= 6 ( cacbon) Vậy CTPT của Z là Fe3C
Bài 4: Cho m gam kim loại X tỏc dụng vừa đủ với 7,81gam khớ clo thu được 14,05943 gam
muối clorua với hiệu suất 95%. Kim loại X cú 2 đồng vị A và B cú đặc điểm: - Tổng số phần tử trong 2 nguyờn tử A và B bằng 186.
- Hiệu số hạt khụng mang điện của A và B bằng 2.
- Một hỗn hợp cú 3600 nguyờn tử A và B. Nếu ta thờm vào hỗn hợp này 400 nguyờn tử A thỡ hàm lượng nguyờn tử B trong hỗn hợp sau ớt hơn trong hỗn hợp đầu là 7,3%.
a) Xỏc định khối lượng m và nguyờn tử khối của kim loại X. b) Xỏc định số khối của A,B và số proton.
c) Xỏc định số nguyờn tử A cú trong khối lượng muối núi trờn. Bài giải
- Khối lượng kim loại X trong muối: 14,7994 – 7,81 = 6,9894 gam - Kim loại X cú húa trị x. Muối clorua cú cụng thức XClx
nCltrong muối: ,, = 0,22 nXtrong muối , M = , , = 31,37 Với x=1 ta cú MX=31,37 (loại) Với x=2 ta cú MX=63,54 (Cu) Với x=3 ta cú MX=95,31 (loại) *Tớnh số đồng vị A và B trong hỗn hợp
Gọi a là số hạt của đồng vị A, b là số hạt của đồng vị B.
→ b = 2628 a =972
*Tớnh số khối của A và B. Gọi số khối của đồng vị A là A và số khối của đồng vị B là B.
Giải ra ta cú: A = 63; B = 65
Nếu cho A- B =2. Giải ra ta cú: B = 62,05
Số khối phải là nguyờn dương nờn loại nghiệm này chọn nghiệm trờn. *Tớnh p: Tổng số hạt trong A: 186 − 2 2 = 92 Số e = số p e + p + n = 92 p + n =A =63 Vậy e = 92- 63 =29
- Khối lượng kim loại X trong muối: 14,7994 – 7,81 = 6,9894 gam - Kim loại X cú húa trị x. Muối clorua cú cụng thức XClx
nCltrong muối: ,, = 0,22 nXtrong muối , M = , , = 31,37 Với x=1 ta cú MX=31,37 (loại) Với x=2 ta cú MX=63,54 (Cu) Với x=3 ta cú MX=95,31 (loại) *Tớnh số đồng vị A và B trong hỗn hợp
Gọi a là số hạt của đồng vị A, b là số hạt của đồng vị B.
→ b = 2628 a =972
*Tớnh số khối của A và B. Gọi số khối của đồng vị A là A và số khối của đồng vị B là B.
Giải ra ta cú: A = 63; B = 65
Nếu cho A- B =2. Giải ra ta cú: B = 62,05
Số khối phải là nguyờn dương nờn loại nghiệm này chọn nghiệm trờn. *Tớnh p: Tổng số hạt trong A: 186 − 2 2 = 92 Số e = số p e + p + n = 92 p + n =A =63 Vậy e = 92- 63 =29
- Khối lượng kim loại X trong muối: 14,7994 – 7,81 = 6,9894 gam - Kim loại X cú húa trị x. Muối clorua cú cụng thức XClx
nCltrong muối: ,, = 0,22 nXtrong muối , M = , , = 31,37 Với x=1 ta cú MX=31,37 (loại) Với x=2 ta cú MX=63,54 (Cu) Với x=3 ta cú MX=95,31 (loại) *Tớnh số đồng vị A và B trong hỗn hợp
Gọi a là số hạt của đồng vị A, b là số hạt của đồng vị B.
→ b = 2628 a =972
*Tớnh số khối của A và B. Gọi số khối của đồng vị A là A và số khối của đồng vị B là B.
Giải ra ta cú: A = 63; B = 65
Nếu cho A- B =2. Giải ra ta cú: B = 62,05
Số khối phải là nguyờn dương nờn loại nghiệm này chọn nghiệm trờn. *Tớnh p: Tổng số hạt trong A: 186 − 2 2 = 92 Số e = số p e + p + n = 92 p + n =A =63 Vậy e = 92- 63 =29
p = 29
Bài 5:Cấu hỡnh electron ngoài cựng của một nguyờn tố X là 5p5. Tỉ số notron và điện tớch
hạt nhõn bằng 1,3962. Số notron trong nguyờn tử X gấp 3,7 lần số notron của nguyờn tử nguyờn tố Y. Khi cho 1,0725 gam Y tỏc dụng với lượng dư X thu được 4,565 gam sản phẩm cú cụng thức XY
a) Viết đầy đủ cấu hỡnh electron nguyờn tử nguyờn tố X. b) Xỏc định số hiệu nguyờn tử, số khối và tờn của X, Y. c) X và Y chất nào là kim loại? Là phi kim?
Bài giải
a) Cấu hỡnh electron đầy đủ của nguyờn tử nguyờn tố X: 1s22s22p63s23p63d104s24p63d105s25p5
ZX=53
AX= NX+ ZXmà NX/ZX=1,3962 → NX= 74 AX= 74 + 53 = 127
X thuộc chu kỳ V, nhúm VIIA tờn là iot và là phi kim. b) NY:
NX/ NY= 3,7. Thay NX= 74 ta cú NY=20 Cho: X + Y → XY
Vậy cứ 1 mol nguyờn tử X cần 1 mol nguyờn tử Y Cứ 1,0725 g Y tỏc dụng hết với X thu được 4,565g XY
Vậy lượng X tham gia phản ứng là: 4,565 – 1,0725 = 3,4925g . ZY= AY– NY= 39 -20 = 19
nY= nX= 0,0275 mol MYhay AY = 39
Cấu hỡnh electron của Y: 1s22s22p63s23p64s1
Y thuộc chu kỳ IV, nhúm IA, cú tờn là Kali và là kim loại hoạt động húa học mạnh.
***Bài tập tự giải Bài 1:
a) Cho biết số thứ tự nguyờn tố của Ni là 28 và lớp ngoài cựng cú 2 electron, hóy: p = 29
Bài 5:Cấu hỡnh electron ngoài cựng của một nguyờn tố X là 5p5. Tỉ số notron và điện tớch
hạt nhõn bằng 1,3962. Số notron trong nguyờn tử X gấp 3,7 lần số notron của nguyờn tử nguyờn tố Y. Khi cho 1,0725 gam Y tỏc dụng với lượng dư X thu được 4,565 gam sản phẩm cú cụng thức XY
a) Viết đầy đủ cấu hỡnh electron nguyờn tử nguyờn tố X. b) Xỏc định số hiệu nguyờn tử, số khối và tờn của X, Y. c) X và Y chất nào là kim loại? Là phi kim?
Bài giải
a) Cấu hỡnh electron đầy đủ của nguyờn tử nguyờn tố X: 1s22s22p63s23p63d104s24p63d105s25p5
ZX=53
AX= NX+ ZXmà NX/ZX=1,3962 → NX= 74 AX= 74 + 53 = 127
X thuộc chu kỳ V, nhúm VIIA tờn là iot và là phi kim. b) NY:
NX/ NY= 3,7. Thay NX= 74 ta cú NY=20 Cho: X + Y → XY
Vậy cứ 1 mol nguyờn tử X cần 1 mol nguyờn tử Y Cứ 1,0725 g Y tỏc dụng hết với X thu được 4,565g XY
Vậy lượng X tham gia phản ứng là: 4,565 – 1,0725 = 3,4925g . ZY= AY– NY= 39 -20 = 19
nY= nX= 0,0275 mol MYhay AY = 39
Cấu hỡnh electron của Y: 1s22s22p63s23p64s1
Y thuộc chu kỳ IV, nhúm IA, cú tờn là Kali và là kim loại hoạt động húa học mạnh.
***Bài tập tự giải Bài 1:
a) Cho biết số thứ tự nguyờn tố của Ni là 28 và lớp ngồi cựng cú 2 electron, hóy: p = 29
Bài 5:Cấu hỡnh electron ngoài cựng của một nguyờn tố X là 5p5. Tỉ số notron và điện tớch
hạt nhõn bằng 1,3962. Số notron trong nguyờn tử X gấp 3,7 lần số notron của nguyờn tử nguyờn tố Y. Khi cho 1,0725 gam Y tỏc dụng với lượng dư X thu được 4,565 gam sản phẩm cú cụng thức XY
a) Viết đầy đủ cấu hỡnh electron nguyờn tử nguyờn tố X. b) Xỏc định số hiệu nguyờn tử, số khối và tờn của X, Y. c) X và Y chất nào là kim loại? Là phi kim?
Bài giải
a) Cấu hỡnh electron đầy đủ của nguyờn tử nguyờn tố X: 1s22s22p63s23p63d104s24p63d105s25p5
ZX=53
AX= NX+ ZXmà NX/ZX=1,3962 → NX= 74 AX= 74 + 53 = 127
X thuộc chu kỳ V, nhúm VIIA tờn là iot và là phi kim. b) NY:
NX/ NY= 3,7. Thay NX= 74 ta cú NY=20 Cho: X + Y → XY
Vậy cứ 1 mol nguyờn tử X cần 1 mol nguyờn tử Y Cứ 1,0725 g Y tỏc dụng hết với X thu được 4,565g XY
Vậy lượng X tham gia phản ứng là: 4,565 – 1,0725 = 3,4925g . ZY= AY– NY= 39 -20 = 19
nY= nX= 0,0275 mol MYhay AY = 39
Cấu hỡnh electron của Y: 1s22s22p63s23p64s1
Y thuộc chu kỳ IV, nhúm IA, cú tờn là Kali và là kim loại hoạt động húa học mạnh.
***Bài tập tự giải Bài 1:
(1) Viết cấu hỡnh electron của Ni và ion Ni2+
(2) Xỏc định số thứ tự, chu kỳ và nhúm của Ni.
b) Cho 2 nguyờn tố X,Y cú bộ số lượng tử của electron cuối cựng là: X: n=3; l=1; m=0; ms=-1/2
Y: n=3; l=0; m=0; ms=-1/2
Viết cấu hỡnh electron của X,Y. Xỏc định vị trớ của X, Y trong bảng tuần hoàn.
Bài 2: Phi kim X cú electron sau cựng ứng với 4 số lượng tử cú tổng đại số bằng 2,5.Xỏc
định phi kim X. Biết rằng electron lần lượt chiếm cỏc obitan bắt đầu từ m cú trị số nhỏ trước.
Bài 3: Nguyờn tử của nguyờn tố A cú electron năng lượng cao nhất ứng với số lượng tử:
n=3; l=1; m=+1; ms=-1/2.
a) Xỏc định vị trớ của A trong bảng tuần hoàn. A là nguyờn tố gỡ?
b) B là một đơn chất cú tớnh oxi húa mạnh tạo bởi nguyờn tố mà ion tương ứng của nú cú cấu hỡnh electron giống cấu hỡnh electron của A. Xỏc định cụng thức phõn tử của B.
Bài 4: Cho nguyờn tố A, nguyờn tử của A tạo được hiđrua cú cụng thức là HA ở thể khớ(ở
điều kiện thường). Điện tử cuối cựng của nguyờn tử A cú tổng n+1=5( với n,l là số lượng tử chớnh và số lượng tử phụ)
a) Viết cấu hỡnh điện tử của A, xỏc định vị trớ của A trong bảng tuần hoàn.
b) Viết phương trỡnh phản ứng chứng minh đơn chất của A cú tớnh oxi húa, tớnh khử, tớnh tự oxi húa khử.
Bài 5:Một hợp chất được tạo thành từ cỏc ion M+ và X22-. Trong phõn tử M2X2cú tổng số
hạt proton, nơtron, electron bằng 164; trong đú số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 52. Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23 đơn vị. Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong ion M+ nhiều hơn trong ion X22-là 7 hạt.Xỏc định cỏc nguyờn tố M, X và cụng thức phõn tử M2X2.
Bài 6: (Đề thi HSGQG lớp 12 năm học 2000-2001 – Bảng A)
Biết En= -13,6/ n2 eV n: số lượng tử chớnh, Z: số đơn vị điện tớch hạt nhõn.
a) Tớnh năng lượng 1e trong trường lực một hạt nhõn của mỗi hệ N6+ , C5+ , O7+.
b) Qui luật liờn hệ giữa En với Z tớnh được ở trờn phản ỏnh mối liờn hệ nào giữa hạt nhõn với electron trong cỏc hệ đú?
c) Trị số năng lượng tớnh được cú quan hệ với năng lượng ion hoỏ của mỗi hệ trờn hay