Nhận biết

Bài 9.1 trang 24 SBT Hóa học 10: Nguyên tử X có Z = 15. Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố X thuộc chu kì

A. 4

B. 2

C. 5

D. 3

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Nguyên tử X có Z = 15 = số electron.

Cấu hình electron nguyên tử của X là 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Dựa vào cấu hình electron nguyên tử ta thấy: X có 3 lớp electron ⇒ Thuộc chu kì 3.

Bài 9.2 trang 24 SBT Hóa học 10: Nguyên tố X thuộc nhóm IA, còn nguyên tố Z thuộc nhóm VIIA của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố X, Z lần lượt là

A. ns¹ và ns²np⁵

B. ns¹ và ns²np⁷

C. ns¹ và ns²np³

D. ns² và ns²np⁵

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nguyên tố X thuộc nhóm IA ⇒ Cấu hình electron hóa trị là ns¹.

Nguyên tố Z thuộc nhóm VIIA ⇒ Cấu hình electron hóa trị là ns²np⁵

Bài 9.3 trang 24 SBT Hóa học 10: Cho các nguyên tố sau: ₁₁Na, ₁₃Al và ₁₇Cl

Các giá trị bán kính nguyên tử (pm) tương ứng trong trường hợp nào sau đây là đúng?

A. Na (157); Al (125); Cl (99).

B. Na (99); Al (125); Cl (157).

C. Na (157); Al (99); Cl (125).

D. Na (125); Al (157); Cl (99).

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Các nguyên tố sau: ₁₁Na, ₁₃Al và ₁₇Cl cùng thuộc chu kì 3 trong bảng tuần hoàn.

Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm do lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

⇒ Thứ tự giá trị bán kính tương ứng là: Na (157); Al (125); Cl (99).

Bài 9.4 trang 24 SBT Hóa học 10: Cho các nguyên tố sau: ₁₄Si, ₁₅P và ₁₆S.

Các giá trị độ âm điện tương ứng trong trường hợp nào sau đây là đúng?

A. ₁₄Si (2,19); ₁₅p (1,90); ₁₆S (2,58).

B. ₁₄Si (2,58); ₁₅P (2,19); ₁₆S (1,90)

C. ₁₄Si (1,90); ₁₅P (2,19); ₁₆S (2,58)

D. ₁₄Si (1,90); ₁₅P (2,58); ₁₆S (2,19)

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

₁₄Si, ₁₅P và ₁₆S đều thuộc chu kì 3 trong bảng tuần hoàn.

Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, độ âm điện tăng do lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

⇒ Giá trị độ âm điện tương ứng là: ₁₄Si (1,90); ₁₅P (2,19); ₁₆S (2,58)

Bài 9.5 trang 24 SBT Hóa học 10: Dãy nào sau đây được xếp theo thứ tự tăng dần tính acid?

A. NaOH; Al(OH)₃; Mg(OH)₂; H₂SiO₃.

B. H₂SiO₃; Al(OH)₃; H₃PO₄; H₂SO₄.

C. Al(OH)₃; H₂SiO₃; H₂PO₄; H₂SO₄

D. H₂SiO₃; Al(OH)₃; Mg(OH)₂; H₂SO₄.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Chú ý:

- Trong một nhóm A, khi đi từ trên xuống, tính base của các oxide và hydroxide tương ứng tăng dần, đồng thời tính acid của chúng giảm dần.

- Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính base của oxide và hydroxide tương ứng giảm dần, đồng thời tính acid của chúng tăng dần.

Các nguyên tố trung tâm cùng thuộc chu kì 3.

Cách sắp xếp đúng theo chiều tính acid tăng là: Al(OH)₃, H₂SiO₃, H₃PO₄; H₂SO₄.

Thông hiểu

Bài 9.6 trang 24 SBT Hóa học 10: Dãy nào sau đây được xếp theo thứ tự tăng dần tính base?

A. K₂O; Al₂O₃; MgO; CaO.

B. Al₂O₃; MgO; CaO; K₂O.

C. MgO; CaO; Al₂O₃; K₂O.

D. CaO; Al₂O₃; K₂O; MgO.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Xét chu kì 3, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân. Tính base: MgO > Al₂O₃ (I)

Xét chu kì 4, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân. Tính base: K₂O > CaO (II)

Xét nhóm IIA, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân. Tính base: CaO > MgO (III)

Từ (I), (II) và (III) ⇒ Thứ tự tính base tăng dần là: Al₂O₃ < MgO < CaO < K₂O.

Bài 9.7 trang 25 SBT Hóa học 10: Nêu mối quan hệ giữa xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử với độ âm điện của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn và giải thích.

Lời giải:

- Trong chu kì, đi từ trái qua phải bán kính nguyên tử giảm và độ âm điện tăng: do khi điện tích hạt nhân tăng (số electron lớp ngoài cùng tăng), lực hút giữa hạt nhân với electron lớp ngoài cùng tăng dẫn đến bán kính nguyên tử giảm và khả năng thu electron tăng dẫn đến độ âm điện tăng.

- Trong nhóm A, từ trên xuống dưới bán kính nguyên tử tăng và độ âm điện giảm: do khi số lớp electron tăng, lực hút giữa hạt nhân với electron lớp ngoài cùng giảm dẫn đến bán kính nguyên tử tăng và khả năng thu electron giảm dẫn đến độ âm điện giảm.

Như vậy, xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử tỉ lệ nghịch với độ âm điện.

Bài 9.8 trang 25 SBT Hóa học 10: Dựa vào xu hướng biến đổi tính kim loại và phi kim của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, cho biết

a) Nguyên tố nào có tính kim loại mạnh nhất. Nguyên tố nào có tính phi kim mạnh nhất.

b) Các nguyên tố kim loại và phi kim được phân bố ở khu vực nào trong bảng tuần hoàn.

c) Những nhóm nào gồm các kim loại mạnh nhất và phi kim mạnh nhất.

Lời giải:

a) Xu hướng biến đổi tính kim loại, phi kim trong bảng tuần hoàn: Trong chu kì, tính phi kim tăng từ trái qua phải; theo nhóm A, tính kim loại tăng từ trên xuống dưới.

Nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất là nguyên tố ở phía trên cùng bên phải trong bảng tuần hoàn, đó là fluorine (₉F). Nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất là nguyên tố ở phía dưới cùng bên trái trong bảng tuần hoàn, đó là francium (₈₇Fr), nhưng Fr là nguyên tố phóng xạ không bền nên thực tế nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất là caesium (₅₅Cs).

b) Trong bảng tuần hoàn, nếu kẻ một đường chéo qua ₅B, ₁₄Si, ₃₃As, ₅₂Te và ₈₅At thì phần bên phải (trừ các khí hiếm nhóm VIIIA) là các phi kim, còn phần bên trái (trừ ₁H) là các kim loại. Ngoài ra dãy lanthanide và actinide đều là các kim loại.

c) Nhóm IA gồm các kim loại kiềm là các kim loại mạnh nhất, nhóm VIIA gồm các halogen là các phi kim mạnh nhất.

Bài 9.9 trang 25 SBT Hóa học 10: Methadone (C₂₁H₂₇NO), thường được sử dụng để giảm đau và được xem như là chất thay thế cho heroin (thuốc chữa cai nghiện)

a) Nêu vị trí các nguyên tố tạo nên methadone trong bảng tuần hoàn.

b) So sánh bán kính nguyên tử, độ âm điện và tính phi kim của các nguyên tố đó. Giải thích.

Lời giải:

a) Methadone có công thức phân tử C₂₁H₂₇NO được cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N.

Vị trí trong bảng tuần hoàn:

- Nguyên tố hydrogen ở ô số 1, chu kì 1, nhóm IA.

- Ba nguyên tố C, N, O đều nằm ở chu kì 2, trong đó carbon ở ô số 6 nhóm IVA, nitrogen ở ô số 7 nhóm VA và oxygen ở ô số 8 nhóm VIA.

b) – Độ âm điện: C < N < O, do trong một chu kì, độ âm điện tăng dần theo sự tăng của điện tích hạt nhân.

- Bán kính nguyên tử: C > N > O, do trong một chu kì, bán kính nguyên tử giảm dần theo sự tăng của điện tích hạt nhân.

- Tính phi kim: C < N < O, do trong một chu kì, tính phi kim tăng dần theo sự tăng của điện tích hạt nhân.

Bài 9.10 trang 25 SBT Hóa học 10: Nguyên tử X có kí hiệu $X_{16}^{32}$

a) Xác định các giá trị: số proton, số electron, số neutron, số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối của X.

b) Viết cấu hình electron nguyên tử X và nêu vị trí của X trong bảng tuần hoàn.

c) X là kim loại, phi kim hay khí hiếm? Giải thích.

d) Xác định công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất, hydroxide tương ứng của X và nêu tính acid – base của chúng.

Lời giải:

a) Số đơn bị điện tích hạt nhân = số proton = số electron = 16.

Số khối = 32 và số neutron = 32 – 16 = 16.

b) Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, ô số 16, chu kì 3, nhóm VIA.

c) Nguyên tố X là phi kim, do có 6 electron lớp ngoài cùng, dễ thu thêm electron để có cấu hình electron bão hòa theo quy tắc octet.

d) Hóa trị cao nhất của X với oxygen là VI, công thưc XO₃ và là acidic oxide. Công thức hydroxide tương ứng H₂XO₄ và là acid.

Bài 9.11 trang 25 SBT Hóa học 10: Cho hai nguyên tố có số hiệu nguyên tử Z = 15 và Z = 62

a) Xác định vị trí của hai nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn.

b) Viết cấu hình electron nguyên tử của hai nguyên tố đó và cho biết chúng là nguyên tố s, p, d hay f

c) Viết công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất và hydroxide tương ứng của mỗi nguyên tố.

d) Nêu tính chất đơn chất và tính chất mỗi hợp chất trên.

Lời giải:

a) Vị trí trong bảng tuần hoàn:

Z = 15 ở ô số 15, chu kì 3, nhóm VA.

Z = 62 ở ô số 62, chu kì 6, nhóm IIIB.

b) Cấu hình electron:

Z = 15 ~ [₁₀Ne]s²3p³ và là nguyên tố p.

Z = 62 ~ [₅₄Xe]4f⁶6s² và là nguyên tố f.

c) Công thức hợp chất:

Z = 15: oxide cao nhất X₂O₅; hydroxide H₃XO₄.

Z = 62: oxide cao nhất X₂O₃; hydroxide X(OH)₃

d) Tính chất:

Z = 15: Phi kim trung bình; X₂O₅ acidic oxide; H₃XO₄ acid trung bình.

Z = 62: kim loại chuyển tiếp; X₂O₃ basic oxide; X(OH)₃ base.

Vận dụng

Bài 9.12 trang 26 SBT Hóa học 10: Hãy so sánh và giải thích kích thước tương đối của:

a) nguyên tử lithium và nguyên tử fluorine.

b) nguyên tử lithium và ion của nó (Li⁺).

c) nguyên tử oxygen và ion của nó (O^2-).

d) ion nitride (N^3-) và ion fluoride (F^-).

Lời giải:

a) Li và F nằm trong cùng chu kì 2. Trong chu kì, khi điện tích hạt nhân tăng (số electron lớp ngoài cùng tăng), lực hút giữa hạt nhân với electron ngoài cùng tăng dẫn đến bán kính nguyên tử giảm. Bán kính nguyên tử Li > F.

b) Li → Li⁺ + e

Khi một nguyên tử Li nhường 1 electron để tạo thành ion dương, các electron còn lại bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân làm cho bán kính ion giảm. Ở ion Li⁺, sự giảm bán kính là đặc biệt lớn khi cả lớp electron ngoài cùng bị mất đi (khi đó lớp electron thứ nhất, lớp K trở thành lớp ngoài cùng).

Bán kính cation luôn nhỏ hơn bán kính của nguyên tử tương ứng:

c) O + 2e → O^2-

Khi nguyên tử O nhận thêm electron để tạo thành anion, điện tích dương của hạt nhân không đổi, điện tích âm tăng nên electron bị hút vào hạt nhân yếu hơn, ngoài ra electron được nhận thêm làm tăng tương tác đẩy electron – electron, làm cho kích thước nguyên tử tăng lên.

Bán kính anion luôn lớn hơn bán kính của nguyên tử tương ứng:

d) Hai ion N^3- và F^- của hai nguyên tố ở cùng chu kì 2. Sự giảm bán kính ion của các nguyên tố trong chu kì còn mạnh hơn sự giảm bán kính nguyên tử, là do các ion đều có cùng số electron lớp ngoài cùng, điện tích hạt nhân tăng lên sẽ tương tác với cùng một số electron làm co kích thước dần.

Bán kính ion: N^3- > F^-

Bài 9.13 trang 26 SBT Hóa học 10: Ba nguyên tố X, Y, Z thuộc cùng một chu kì và có tổng số hiệu nguyên tử là 39. Số hiệu của nguyên tử Y bằng trung bình cộng số hiệu của nguyên tử X và Z. Nguyên tử của ba nguyên tố này hầu như không phản ứng với H₂O ở điều kiện thường.

a) Hãy xác định vị trí của X, Y, Z trong bảng tuần hoàn. Viết cấu hình electron nguyên tử và gọi tên từng nguyên tố.

a) Hãy xác định vị trí của X, Y, Z trong bảng tuần hoàn. Viết cấu hình electron nguyên tử và gọi tên từng nguyên tố.

b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử của X, Y, Z.

c) So sánh tính base của các hydroxide của X, Y, Z.

Lời giải:

a) Gọi số hiệu nguyên tử của các nguyên tố X, Y, Z lần lượt là P₁, P₂, P₃.

Trong đó P₁ < P₂ < P₃. Ta có: P₁ + P₂ + P₃ = 39 (I)

Và P₂ = $\frac{P_1+P_3}{2}$ (III)

Giải hệ (I) và (II), ta được: P₂ = 13

Y là nhôm (Al).

Cấu hình electron của Y: 1s²2s²2p⁶3s²2p¹.

Ta có P₁ < 13 < P₃ và X, Y, Z thuộc cùng một chu kì nên P₁ ≥ 11

⇒ P₁ = 11 hoặc P₁ = 12.

Khi P₁ = 11 thì X là Na (sodium) không phù hợp vì Na tác dụng với nước ngay ở điều kiện thường.

Vậy X là Mg (magnesium), có P₁ = 12 và cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s².

⇒ P₃ = 14 và Z là Si (silicon), có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p².

b) Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần:

- Độ âm điện: Mg < Al < Si.

- Bán kính nguyên tử: Mg > Al > Si

c) Tính base: Mg(OH)₂ > Al(OH)₃ > H₂SiO₃.H₂O

Mg(OH)₂ là một base yếu, Al(OH)₃ là hydroxide lưỡng lưỡng tính và H₂SiO₃.H₂O là một acid yếu.

Bài 9.14 trang 26 SBT Hóa học 10: Quá trình sản xuất aluminium từ quặng bauxite gồm tinh thể bauxite và trộn Al₂O₃ thu được với cryolite (Na₃AlF₆) rồi điện phân nóng chảy. Trường hợp bể điện phân chưa đúng tiêu chuẩn, sản phẩm là Al có lẫn Na. Cho 1,0 g hỗn hợp sản phẩm phản ứng với dung dịch sulfuric acid loãng, dư, thoát ra 1336,7 mL khí hydrogen (25^oC và 1 bar).

a) Xác định độ tinh khiết của aluminium trong sản phẩm.

b) Viết công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất, hydroxide tương ứng của các kim loại trên.

c) So sánh tính acid – base giữa oxide, hydroxide tương ứng đó. Giải thích.

Lời giải:

a) Gọi số mol Na, Al lần lượt là x và y.

Số mol H₂ = .$\frac{PV}{RT}=\frac{1,3367}{0,082.298}=0,0547\left(mol\right)$

Theo phương trình hóa học: 1 mol Na giải phóng 0,5 mol H₂

1 mol Al giải phóng 1,5 mol H₂.

⇒ 0,5x + 1,5y = 0,0547 (I)

Theo bài ra ta có: 23x + 27y = 1,0 (II)

Giải hệ (I) và (II), ta được: x = 0,0011, y = 0,0361.

Khối lượng Al là: Na₂O và Al₂O₃; hydroxide tương ứng: NaOH và Al(OH)₃.

c) Na₂O là basic oxide mạnh, còn Al₂O₃ là oxide lưỡng tính.

NaOH là base mạnh còn Al(OH)₃ là hydroxide lưỡng tính.

So sánh tính base: Na₂O > Al₂O₃ và NaOH > Al(OH)₃.

Bài 9.15 trang 26 SBT Hóa học 10: Oxide ứng với hóa trị cao nhất của một nguyên tố có công thức thực nghiệm là R₂O₅. Oxide này là một chất hút nước mạnh, được sử dụng trong tổng hợp chất hữu cơ. Khả năng hút ẩm của nó đủ mạnh để chuyển nhiều acid vô cơ thành các alhydrite (oxide tương ứng) của chúng. Hợp chất khí của R với hydrogen có chứa 8,82% khối lượng hydrogen và là chất khí không màu, rất độc, kém bền, sinh ra trong quá trình phân hủy xác động thực vật.

a) Nêu vị trí của R trong bảng tuần hoàn.

b) Viết cấu hình electron theo ô orbital của nguyên tử R.

c) Nêu một số tính chất hóa học cơ bản của R và hợp chất.

Lời giải:

a) Hợp chất khí của R với hydrogen có dạng RH₃.

Ta có: $\frac{R}{3}=\frac{91,18}{8,82}$⇒ R = 31. R là P (phosphorus)

Vị trí trong bảng tuần hoàn của R: ô số 15, chu kì 3, nhóm VA.

b) Cấu hình electron của R: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

c) - Tính chất đơn chất: nguyên tố P là phi kim trung bình:

+ Phản ứng với oxygen tạo oxide.

+ Phản ứng với chlorine tạo phosphorus chloride.

+ Phản ứng với kim loại tạo phosphide.

- Tính chất hợp chất: P₂O₅ là acidic oxide phản ứng với nước tạo hydroxide tương ứng H₃PO₄ là acid.

Bài 9.16 trang 27 SBT Hóa học 10: Hòa tan hết 2,3 g hỗn hợp có chứa kim loại barium và hai kim loại kiềm kế tiếp nhau trong nhóm IA của bảng tuần hoàn vào nước, thu được dung dịch X và 611 mL khí (25^oC và 1 bar). Nếu thêm 1,278 g Na₂SO₄ vào dung dịch X và khuấy đều thì sau khi phản ứng kết thúc, nước lọc vẫn còn ion Ba²⁺. Nếu thêm 1,491 g Na₂SO₄ vào dung dịch X và khuấy đều thì sau khi phản ứng kết thúc, nước lọc có mặt ion SO₄^2-. Dựa vào bảng tuần hoàn, hãy xác định tên hai kim loại kiềm ở trên.

Lời giải:

Số mol H₂ = 0,025 mol; số mol Na₂SO₄ là 0,009 mol và 0,0105 mol.

Kí hiệu hai kim loại kiềm kế tiếp là M, có nguyên tử khối trung bình là

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

2M + 2H₂O → 2MOH + H₂

Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaOH (số mol Ba²⁺ = số mol )

Khi thêm 0,009 mol Na₂SO₄, Ba²⁺ dư: số mol Ba = số mol Ba²⁺ > 0,009 mol

Khi thêm 0,0105 mol Na₂SO₄, dư: số mol Ba²⁺ < 0,0105 mol.

Coi số mol Ba và M lần lượt là x và y.

Ta có: 137x + $\overline{M}$ y = 2,3 (I)

Và x + 0,5y = 0,025 (II)

Với 0,009 < x < 0,0105 ⇒ 0,019 < y < 0,032

Ghép (I) và (II), ta được: (68,5 - )y = 1,125 hay y = $\frac{1,125}{68,5-\overline{M}}$

0,019 <$\frac{1,125}{68,5-\overline{M}}$ < 0,032 ⇒ 26,92 < $\overline{M}$ < 36,79

⇒ Hai kim loại kiềm thỏa mãn đề bài là sodium (23) và potassium (39)