Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 7: Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 7: Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm

Mở đầu trang 38 Hóa học 10: Một hạt nhân có điện tích là +Z sẽ hút electron bằng một lực với độ lớn F = a$\frac{Z}{r^2}$, trong đó: r là khoảng cách từ hạt nhân tới electron, a là một hằng số. Hãy cho biết:

a) Điện tích hạt nhân càng lớn thì lực hút electron càng mạnh hay càng yếu?

b) Khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn thì electron bị hạt nhân hút càng mạnh hay càng yếu?

Lời giải:

Từ biểu thức F = a$\frac{Z}{r^2}$ ta thấy F tỉ lệ thuận với Z (hay điện tích hạt nhân) và tỉ lệ nghịch với r² (hay bình

phương khoảng cách từ hạt nhân tới electron). Vậy:

a) Khi điện tích hạt nhân càng lớn thì lực hút electron càng mạnh.

b) Khi khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn thì electron bị hạt nhân hút càng yếu.

I. Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử

1. Trong một chu kì

Câu hỏi 1 trang 39 Hóa học 10: Các nguyên tố chu kì 2 có bao nhiêu lớp electron? Vẽ mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr của Li và F để giải thích về sự khác biệt bán kính nguyên tử.

Lời giải:

- Các nguyên tố chu kì 2 có 2 lớp electron.

- Mô hình nguyên tử của Li (Z = 3) và F (Z = 9) theo Rutherford – Bohr như sau:

Li và F đều cùng có 2 lớp electron, tuy nhiên điện tích hạt nhân của F lớn hơn Li nên hạt nhân của F sẽ hút electron lớp ngoài cùng mạnh hơn làm cho bán kính nguyên tử F nhỏ hơn Li.

Luyện tập 1 trang 39 Hóa học 10: Quan sát Hình 7.2, cho biết quy luật biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố ở chu kì 3, 4, 5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân.

Lời giải:

Trong các chu kì 3, 4, 5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân bán kính nguyên tử của các nguyên tố giảm dần.

Giải thích:

Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng chu kì có cùng số lớp electron. Từ trái sang phải, điện tích của hạt nhân nguyên tử tăng dần nên hạt nhân sẽ hút electron ở lớp ngoài cùng mạnh hơn làm cho bán kính nguyên tử giảm.

2. Trong một nhóm A

Luyện tập 2 trang 39 Hóa học 10: Hãy giải thích vì sao nguyên tử He là nguyên tử nguyên tố có kích thước nhỏ nhất trong bảng tuần mà không phải là nguyên tử H.

Lời giải:

Đều có 1 lớp electron nhưng nguyên tử He có điện tích hạt nhân +2 lớn hơn nguyên tử H (điện tích hạt nhân là +1) nên hút electron lớp ngoài cùng mạnh hơn, làm cho bán kính của He nhỏ hơn bán kính của H.

II. Xu hướng biến đổi độ âm điện, tính kim loại và tính phi kim

1. Độ âm điện

Câu hỏi 2 trang 40 Hóa học 10: Dựa vào hình 7.5, hãy nhận xét quy luật chung về sự biến đổi độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố nhóm A trong một chu kì, trong một nhóm.

Lời giải:

Quy luật chung về sự biến đổi độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố nhóm A trong một chu kì, trong một nhóm:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần.

- Trong một nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng giảm dần.

Chú ý: Quy luật có một số ngoại lệ như ở chu kì 6 …

Câu hỏi 3 trang 40 Hóa học 10: Cặp electron liên kết của phân tử H₂ có bị lệch về nguyên tử nào không? Vì sao?

Lời giải:

Cặp electron liên kết của phân tử H₂ không bị lệch về nguyên tử nào.

Giải thích:

Trong phân tử H₂ có hai nguyên tử H liên kết với nhau.

⇒ Độ âm điện của hai nguyên tử bằng nhau.

⇒ Lực hút electron liên kết giữa hai nguyên tử bằng nhau.

Câu hỏi 4 trang 41 Hóa học 10: Cặp electron liên kết bị lệch nhiều hơn trong phân tử NH₃ hay trong phân tử H₂O? Vì sao?

Lời giải:

- Độ âm điện của H và N lần lượt là 2,2 và 3,0. Vậy nguyên tử N hút electron liên kết mạnh hơn nguyên tử H, gấp 3,0 : 2,2 = 1,36 lần.

- Độ âm điện của H và O lần lượt là 2,2 và 3,4. Vậy nguyên tử N hút electron liên kết mạnh hơn nguyên tử H, gấp 3,4 : 2,2 = 1,54 lần.

Ta thấy 1,54 > 1,36 nên cặp electron liên kết bị lệch nhiều hơn trong phân tử H₂O.

Luyện tập 3 trang 41 Hóa học 10: Không dùng bảng độ âm điện hãy so sánh độ âm điện của các nguyên tố X có Z = 14 và nguyên tố Y có Z = 16. Giải thích.

Lời giải:

Áp dụng: Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần.

Giải thích:

Cấu hình electron của X (Z = 14) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

Cấu hình electron của Y (Z = 16) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Dựa vào cấu hình electron ta thấy X và Y đều thuộc chu kì 3 tuy nhiên điện tích hạt nhân của Y lớn hơn X nên độ âm điện của Y lớn hơn độ âm điện của X.

2. Tính kim loại và tính phi kim

Luyện tập 4 trang 42 Hóa học 10: Giải thích nguyên nhân của quy luật biến đổi tính phi kim trong một chu kì, trong một nhóm.

Lời giải:

- Trong một chu kì, từ trái sang phải, điện tích hạt nhân tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị tăng, làm tăng khả năng nhận electron, do đó, tính phi kim của nguyên tố tăng dần.

- Trong một nhóm A, mặc dù điện tích hạt nhân tăng dần nhưng do bán kính nguyên tử của các nguyên tố tăng nhanh, nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị giảm dần, làm giảm khả năng nhận thêm electron, do đó tính phi kim giảm.

Luyện tập 5 trang 42 Hóa học 10: Sắp xếp các nguyên tố sau theo chiều tăng dần tính phi kim: O, S, F. Giải thích.

Lời giải:

O (Z = 8) và F (Z = 9) thuộc cùng một chu kì. Theo quy luật biến đổi tính phi kim trong một chu kì ta có tính phi kim F > O (1).

O và S thuộc cùng một nhóm A. Theo quy luật biến đổi tính phi kim trong một nhóm ta có tính phi kim O > S  (2)

Từ (1) và (2) ⇒ Tính phi kim F > O > S.

III. Xu hướng biến đổi thành phần và tính acid, tính base của các oxide và các hydroxide theo chu kì

1. Thành phần và tính acid, tính base của các oxide cao nhất trong một chu kì

Câu hỏi 5 trang 42 Hóa học 10: Viết công thức oxide cao nhất của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N.

Lời giải:

Công thức oxide cao nhất và hóa trị tương ứng của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N được thể hiện trong bảng sau:

Vận dụng trang 43 Hóa học 10: Giải thích vì sao không dùng chậu nhôm để đựng nước vôi tôi.

Lời giải:

Không dùng chậu nhôm để đựng nước vôi tôi vì nước vôi tôi (Ca(OH)₂) sẽ làm thủng chậu nhôm do có phản ứng:

Al₂O₃ + Ca(OH)₂ + 3H₂O → Ca[Al(OH)₄]₂

2Al + Ca(OH)₂ + 6H₂O → Ca[Al(OH)₄]₂ + 3H₂

2. Thành phần và tính acid, tính base của các hydroxide trong một chu kì

Câu hỏi 6 trang 44 Hóa học 10: Al(OH)₃ thể hiện tính acid, tính base trong phản ứng nào trong ví dụ trên?

Lời giải:

Al(OH)₃ thể hiện tính acid trong phản ứng:

Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃ thể hiện tính base trong phản ứng:

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

Luyện tập 6 trang 44 Hóa học 10: Xác định nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất, nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất. Giải thích.

Lời giải:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng giảm dần ⇒ Các nguyên tố đầu mỗi chu kì (các nguyên tố nhóm IA (trừ H)) có tính kim loại mạnh nhất.

Xét trong cùng một nhóm (nhóm IA), theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng tăng dần ⇒ Fr có tính kim loại mạnh nhất.

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng tăng dần ⇒ Các nguyên tố cuối mỗi chu kì (các nguyên tố nhóm VIIA) có tính phi kim mạnh nhất.

Xét trong cùng một nhóm (nhóm VIIA), theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng giảm dần ⇒ F có tính phi kim mạnh nhất

Luyện tập 7 trang 44 Hóa học 10: Viết công thức các hydroxide (nếu có) của những nguyên tố chu kì 2. So sánh tính acid, tính base của chúng.

Lời giải:

Công thức các hydroxide và hóa trị tương ứng của những nguyên tố chu kì 2:

Trong chu kì 2, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, tính acid của các hydroxide tăng dần, đồng thời tính base giảm dần.

+ LiOH là một base mạnh.

+ Be(OH)₂ có cả tính acid và tính base.

+ H₃BO₃ là acid rất yếu, H₂CO₃ là acid yếu, HNO₃ là acid mạnh, HF là acid rất mạnh.

Bài tập (trang 45)

Bài 1 trang 45 Hóa học 10: Hoàn thành chỗ trống trong các câu sau:

a) Trong một chu kì, theo chiều ...(1)... điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính base của các hydroxide của các nguyên tố có xu hướng ...(2)... dần.

c) Nhóm ...(3)... là nhóm chứa các nguyên tố đứng đầu mỗi chu kì trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm này, nguyên tử nguyên tố ...(4)... có bán kính lớn nhất. Số lượng các nguyên tố là kim loại của nhóm này là ...(5)...

Lời giải:

(1) tăng

(2) giảm

(3) kim loại kiềm (kim loại điển hình)

(4) Francium (Fr)

(5) 6

Bài 2 trang 45 Hóa học 10: Những đặc trưng nào sau đây thuộc về kim loại nhóm A, những đặc trưng nào thuộc về phi kim?

(1) Dễ nhường electron                        (2) Dễ nhận electron

(3) Oxide cao nhất có tính base            (4) Oxide cao nhất có tính acid

Lời giải:

Đặc trưng thuộc về kim loại nhóm A là:

(1) Dễ nhường electron

(3) Oxide cao nhất có tính base

Đặc trưng thuộc về phi kim là:

(2) Dễ nhận electron

(4) Oxide cao nhất có tính acid

Bài 3 trang 45 Hóa học 10: Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra? Giải thích.

a) H₃PO₄ + Na₂SO₄ → ?

b) HNO₃ + Na₂CO₃ → ?

Lời giải:

Trong hai phản ứng trên, phản ứng (b) xảy ra còn phản ứng (a) không xảy ra.

Giải thích:

Phản ứng a) không xảy ra do H₃PO₄ là acid trung bình nên không đẩy được H₂SO₄ là acid mạnh ra khỏi muối.

Phản ứng b) xảy ra do HNO₃ là acid mạnh nên đẩy được H₂CO₃ là acid rất yếu ra khỏi muối.

Bài 4 trang 45 Hóa học 10: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 như sau:

a) Sự lặp lại tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 thể hiện như thế nào?

b*) Giải thích vì sao sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng là nguyên nhân quyết định đến sự biến đổi tính tuần hoàn về tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất các nguyên tố chu kì 2 và 3. Lấy một số ví dụ để minh họa sự biến đổi đó.

Lời giải:

a) Sự lặp lại tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 thể hiện như sau: Đi từ trái qua phải theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử, số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8.

b*) Vì với các nguyên tố chu kỳ 2 và 3 electron hóa trị tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học cũng là electron ở lớp ngoài cùng. Do đó, sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng là nguyên nhân quyết định đến sự biến đổi tính tuần hoàn về tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất các nguyên tố chu kì 2 và 3

Một số ví dụ để minh họa sự biến đổi tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất:

+ Trong chu kì 2, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính acid của oxide cao nhất có xu hướng tăng dần, tính base của chúng có xu hướng giảm dần. Điều này cũng được lặp lại ở các chu kì khác.

+ Trong chu kì 2, theo chiều từ trái sang phải (chiều tăng của điện tích hạt nhân), tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim tăng dần. Điều này cũng được lặp lại ở các chu kì khác.