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
3.1.4. Dạng 4: Bài tập về cấu hỡnh electron và cỏc số lượng tử
Phương phỏp giải
- Nắm rừ kiến thức: Cỏch viết cấu hỡnh electron theo qui tắc Klet Kopski, số lượng cỏc số lượng tử cũng như ý nghĩa của chỳng.
Bài tập vận dụng
Bài 1: (Đề thi HSGQG lớp 12 năm học 2005 - Bảng A)
Cỏc vi hạt cú cấu hỡnh electron phõn lớp ngoài cựng: 3s1, 3s2, 3p3, 3p6 là nguyờn tử hay ion? Tại sao?
Hóy dẫn ra một phản ứng hoỏ học (nếu cú) để minh hoạ tớnh chất hoỏ học đặc trưng của mỗi vi hạt.
Cho biết: Cỏc vi hạt này là ion hoặc nguyờn tử của nguyờn tố thuộc nhúm A và nhúm
VIII(0).
Bài giải:
Cấu hỡnh electron của cỏc lớp trong của cỏc vi hạt là 1s22s22p6, ứng với cấu hỡnh của [Ne].
1. Cấu hỡnh [Ne] 3s1chỉ cú thể ứng với nguyờn tử Na (Z = 11), khụng thể ứng với ion.
Z 17 18 19
Na là kim loại điển hỡnh, cú tớnh khử rất mạnh. Thớ dụ: Na tự bốc chỏy trong H2O ở nhiệt độ thường.
2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2
2. Cấu hỡnh [Ne] 3s2ứng với nguyờn tử Mg (Z = 12), khụng thể ứng với ion. Mg là kim loai
hoạt động. Mg chỏy rất mạnh trong oxi và cỏ trong CO2. 2 Mg + O2 2 MgO
3. Cấu hỡnh [Ne] 3s23p3ứng với nguyờn tử P (Z = 15), khụng thể ứng với ion. P là phi kim
hoạt động. P chỏy mạnh trong oxi. 4 P + 5 O2 2 P2O5
4. Cấu hỡnh [Ne] 3s23p6:
a) Trường hợp vi hạt cú Z = 18. Đõy là Ar, một khớ trơ. b) Vi hạt cú Z < 18. Đõy là ion õm:
Z = 17. Đõy là Cl, chất khử yếu. Thớ dụ:
2 MnO4 + 16 H++ 10 Cl 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 Cl2 Z = 16. Đõy là S2, chất khử tương đối mạnh. Thớ dụ:
2 H2S + O2 2 S + 2 H2O Z = 15. Đõy là P3, rất khụng bền, khú tồn tại.
c) Vi hạt cú Z > 18. Đõy là ion dương:
Z = 19. Đõy là K+, chất oxi hoỏ rất yếu, chỉ bị khử dưới tỏc dụng của dũng điện (điện phõn KCl hoặcKOH núng chảy).
Z = 20. Đõy là Ca2+, chất oxi hoỏ yếu, chỉ bị khử dưới tỏc dụng của dũng điện (điện phõn CaCl2núng chảy).
Bài 2: (Đề thi chọn HSGQGVN bảng A-1996):
a) Hóy chỉ ra điểm sai ở mỗi cấu hỡnh e-sau: (1) 1s22s12p5
(2) 1s22s22p53s23p64s23d6
(3) 1s22s22p64p64s2
b)Viết lại cho đỳng mỗi cấu hỡnh trờn. Mỗi cấu hỡnh đỳng đú là cấu hỡnh của hạt nào ? Hóy viết một phương trỡnh phản ứng chứng minh tớnh chất hoỏ học điển hỡnh ( nếu cú ) của hạt đú?
Bài giải: a) (1) sai thứ tự 2s1vỡ chưa đủ e-ở 2s đó điền vào 2p ;
(2) sai thứ tự 2p53s2chưa đủ e-ở 2p;
(3) sai kớ hiệu số lượng từ 4 và sai thứ tự s,p ở phần đú b) Viết đỳng: (1) 1s22s22p5~ F cú tớnh oxi hoỏ mạnh ;
(2) 1s22s22p63s23p63d64s2~ Fe cú tớnh khử;
(3) 1s22s22p63s23p6 ~ khớ trơ Ne hoặc Cation K+, Ca 2+… cú tớnh OXH yếu hoặc anion Cl-, S2-… cú tớnh khử
Bài 3: (Đề thi chọn HSGQGVN bảng A-2000).
Hóy viết phương trỡnh hoỏ học và cấu hỡnh electron tương ứng của chất đầu,sản phẩm trong mỗi trường hợp sau đõy:
a. Cu2+(z=29) nhận thờm 2e b. Fe2+(z=26) nhường bớt 1e c. Bro (z=35) nhận thờm 1e d. Hgo (z=80) nhường bớt 2e Bài giải: a. Cu2++ 2eCuo [Ar] 3d9+ 2e[Ar] 3d104s1 b. Fe2+- eFe3+ [Ar] 3d6- e[Ar] 3d5 c. Bro+ e Br- [Ar] 3d104s24p5+ e[Ar] 3d104s24p6[Kr] d. Hgo- 2eHg2+ [Xe] 4f145d106s2- 2e[Xe] 4f145d10
Kớ hiệu [Ar] chỉ cấu hỡnh e của nguyờn tử Ar (z=18) [Kr] Kr (z=36) [Xe] Xe (z=54)
Bài 4: Chỉ xột cỏc mức sau đõy với quang phổ nguyờn tử (hỡnh bờn). Quang phổ phỏt xạ
của nguyờn tử hiđro bị kớch thớch do sự chuyển dịch electron giữa cỏc mức năng lượng. a) Nếu chỉ xột 4 mức năng lượng thỡ cú thể cú bao
nhiờu vạch ?
b) Photon cú mức năng lượng cao nhất được n = 1
n = 2 n = 3 n = 4
phỏt ra là do sự nhảy của e từ mức năng lượng n = ? về mức năng lượng n = ?
c) Vạch cú bước súng dài nhất, cú bước súng ngắn nhất ứng với sự nhảy từ mức n= ? đến mức n = ?
a) Cú 6 vạch nh hỡnh vẽ bờn.
b) Trong mỗi dóy, hiệu giữa hai mức năng lượng càng lớn, năng lượng photon phỏt ra càng cao.
Photon cú mức năng lượng cao
nhất được phỏt ra do sự nhảy của n = 1
n = 2 n = 3 n = 4
chiều bước sóng tăng vùng tử ngoại
vùng nhìn thấy
vùng hồng ngoại
electron từ mức năng lượng n = 4 về mức năng lượng n = 1. c) Vỡ E hc
nờn vạch cú bước súng ngắn nhất (cú năng lượng cao nhất) ứng với sự nhảy từ mức n = 4 về mức n = 1.
Vạch cú bước súng dài nhất (cú năng lượng thấp nhất) ứng với sự nhảy từ mức n = 4 về mức n = 3. (vựng hồng ngoại)
Bài 5:Cho 2 nguyờn tố A, B đứng kế nhau trong bảng HTTH cú tổng số ( n+l) bằng nhau;
trong đú số lượng tử chớnh của A lớn hơn số lượng tử chớnh của B. Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cựng trong B là 4,5. Hóy xỏc định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cựng trờn A, B.
Bài giải
A, B đứng kế tiếp nhau trong HTTH cú ( n +l) bằng nhau , nA> nB suy ra cấu hỡnh ngoài cựng.
B : np6
A : ( n+1)s1
Suy ra n+ 1 + 1 – 1/2 = 4,5 n = 3
Vậy bộ 4 số lượng tử của
A n=4 l=0 m=0 ms=+1/2
B n=3 l=1 m=1 ms=-1/2