Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử - Chân trời sáng tạo

Bài 4.1 trang 14 SBT Hóa học 10: Theo mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr, vị trí nào trong số các vị trí A, B, C, D trong hình sau mà electron không xuất hiện?

A. Vị trí A

B. Vị trí B

C. Vị trí C

D. Vị trí D

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Theo mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr các electron được sắp xếp vào từng lớp do đó tại vị trí C electron không xuất hiện.

Bài 4.2 trang 14 SBT Hóa học 10: Lớp electron thứ 3 có bao nhiêu phân lớp?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Lớp thứ n có n phân lớp (với n ≤ 4).

Vậy lớp thứ 3 có 3 phân lớp.

Bài 4.3 trang 14 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Số phân lớp electron có trong lớp N là 4.

B. Số phân lớp electron có trong lớp M là 4.

C. Số orbital có trong lớp N là 9.

D. Số orbital có trong lớp M là 8.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Lớp N (n = 4) có 4 phân lớp: 4s; 4p; 4d; 4f. ⇒ A đúng

Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp: 3s, 3p, 3d ⇒ B sai.

Số orbital trong lớp thứ n bằng n² (với n ≤ 4).

⇒ Lớp thứ 4 (lớp N) có 4² = 16 orbital ⇒ C sai

Lớp thứ 3 (lớp M) có 3² = 9 orbital ⇒ D sai.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Các electron trên cùng phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.

A sai vì lớp K gần hạt nhân nhất.

B sai vì các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

D sai vì lớp N (n = 4) có n² = 4² = 16 AO.

Bài 4.5 trang 14 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào đúng khi nói về các orbital trong một phân lớp electron?

A. Có cùng sự định hướng không gian.

B. Có cùng mức năng lượng

C. Khác nhau về mức năng lượng

D. Có hình dạng không phụ thuộc vào đặc điểm mỗi phân lớp.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Các orbital trong một phân lớp electron có cùng mức năng lượng.

Bài 4.6 trang 15 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Lớp M có 9 phân lớp.

B. Lớp L có 4 orbital.

C. Phân lớp p có 3 orbital.

D. Năng lượng của electron trên lớp K là thấp nhất.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Phát biểu A sai do lớp M (n = 3) có 3 phân lớp 3s; 3p; 3d.

Bài 4.7 trang 15 SBT Hóa học 10: Cấu hình electron nào sau đây viết sai?

A. $1s^{2}2s^{2}2p^5$

B. $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$

C. $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$

D. $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{3}4s^2$

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Cấu hình electron $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}4p^5$ viết sai do thiếu phân lớp 3d.

Bài 4.8 trang 15 SBT Hóa học 10: Hợp kim cobalt được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận động cơ máy bay vì độ bền nhiệt độ cao là một yếu tố quan trọng. Nguyên tử cobalt có cấu hình electron ngoài cùng là $3d^{7}4s^2$. Số hiệu nguyên tử của cobalt là

A. 24.

B. 25.

C. 27.

D. 29.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Cấu hình electron nguyên tử cobalt: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s².

Vậy cobalt có 27 electron, số hiệu nguyên tử là 27.

Bài 4.9 trang 15 SBT Hóa học 10: Nguyên tử Fe có kí hiệu ${}_{26}{}^{56}Fe$. Cho các phát biểu sau về Fe:

(1) Nguyên tử của nguyên tố Fe có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

(2) Nguyên tử của nguyên tố Fe có 30 neutron trong hạt nhân

(3) Fe là một phi kim

(4) Fe là nguyên tố d

Trong các phát biểu trên, phát biểu đúng là

A. (1), (2), (3) và (4)

B. (1), (2), và (4)

C. (2) và (4)

D. (2), (3) và (4)

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Cấu hình electron nguyên tử Fe: [Ar]3d⁶4s²

Vậy Fe có 2 electron lớp ngoài cùng → (1) sai.

Fe có số neutron = 56 – 26 = 30 → (2) đúng.

Fe là kim loại → (3) sai.

Fe là nguyên tố d → (4) đúng.

Bài 4.10 trang 15 SBT Hóa học 10: Cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố X có dạng $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^3$. Phát biểu nào sau đây là sai?

A. X ở ô số 15 trong bảng tuần hoàn

B. X là một phi kim

C. Nguyên tử của nguyên tố X có 9 electron p

D. Nguyên tử của nguyên tố X có 3 phân lớp electron.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Phát biểu D sai vì X có 5 phân lớp: 1s; 2s; 2p; 3s; 3p.

Bài 4.11 trang 16 SBT Hóa học 10: Cho biết các trường hợp sau đây đã vi phạm nội dung gì của nguyên lí Pauli hoặc quy tắc Hund:

Lời giải:

Trường hợp (a) không tuân theo nguyên lí Pauli vì có 2 electron cùng chiều quay trong AO 3s.

Trường hợp (b) không tuân theo nguyên lí Pauli vì có 2 electron cùng chiều quay trong các AO 1s, 2s. Ngoài ra, trường hợp (b) cũng không tuân theo quy tắc Hund vì electron phân bố trên phân lớp 2p chưa đạt được số electron độc thân nhiều nhất.

Bài 4.12 trang 16 SBT Hóa học 10: Viết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố: ${}_{6}C,{}_{8}O,{}_{10}Ne,{}_{11}Na,{}_{13}Al,{}_{17}Cl,{}_{29}Cu$. Hãy cho biết các nguyên tố này là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Lời giải:

Bài 4.13 trang 16 SBT Hóa học 10: Viết cấu hình electron dưới dạng ô lượng tử của các nguyên tử ${}_{12}Mg$ và ${}_{24}Cr$. Hãy cho biết các nguyên tố này là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Lời giải:

Bài 4.14 trang 16 SBT Hóa học 10: Nguyên tố X được sử dụng rộng rãi để chống đóng băng và khử băng như một chất bảo quản. Nguyên tố Y là nguyên tố thiết yếu cho các cơ thể sống, đồng thời nó được sử dụng nhiều trong công việc sản xuất phân bón. Nguyên tử của nguyên tố X có electron ở mức năng lượng cao nhất là 3p. Nguyên tử của nguyên tố Y có một electron ở lớp ngoài cùng 4s. Nguyên tử X và Y có số electron hơn kém nhau là 3. Nguyên tử X, Y lần lượt là

A. khí hiếm và kim loại

B. kim loại và khí hiếm

C. kim loại và kim loại

D. phi kim và kim loại

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

- Nguyên tử của nguyên tố Y có một electron ở lớp ngoài cùng 4s nên cấu hình electron nguyên tử Y là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Y là kim loại do có 1 electron ở lớp ngoài cùng.

- Nguyên tử X và Y có số electron hơn kém nhau là 3 nên số electron của X là:

19 – 3 = 16.

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴. X là phi kim do có 6 electron ở lớp ngoài cùng.

Bài 4.15 trang 16 SBT Hóa học 10: X được dùng làm chất bán dẫn trong kĩ thuật vô tuyến điện, chế tạo pin mặt trời. Nguyên tử của nguyên tố X có 3 lớp electron. Lớp ngoài cùng có 4 electron. Xác định số hiệu nguyên tử của X và tên nguyên tố X. Viết cấu hình electron của X.

Lời giải:

X có 3 lớp electron, lớp 1 có 2 electron, lớp 2 có 8 electron, lớp 3 có 4 electron.

Số hiệu nguyên tử X là 2 + 8 + 4 = 14. Vậy X là Si (Silicon).

Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p² hay [Ne] 3s²3p².

Bài 4.16* trang 16 SBT Hóa học 10: X được dùng để làm vỏ phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu nhằm tăng nhiệt độ nhờ có tính hấp thụ bức xạ điện từ mặt trời khá tốt. Y là một trong những thành phần để điều chế nước Javen tẩy trắng quần áo, vải sợi. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron trong các phân lớp p là 7. Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt. Tìm các nguyên tố X và Y.

Lời giải:

- Nguyên tử nguyên tố X có tổng các electron trong các phân lớp p là 7, nên cấu hình electron nguyên tử X  là: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ ⇒ Z_X = 13, X là Al (Aluminium).

- Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt nên: 2Z_Y – 2Z_X = 8 ⇒ Z_Y = Z_X + 4 = 17, Y là Cl (Chlorine).

Bài 4.17* trang 16 SBT Hóa học 10: Một nguyên tố mà nguyên tử có 4 lớp electron, có phân lớp d, lớp ngoài cùng đã bão hòa electron. Hãy tính tổng số electron s và electron p của nguyên tố này.

Lời giải:

Nguyên tố có phân lớp d, có 4 lớp electron nên electron cuối cùng trên phân lớp 3d.

Cấu hình electron của nguyên tố này có dạng: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d^x4s².

Vậy tổng số electron s và electron p của nguyên tố là: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20.

Bài 4.18* trang 16 SBT Hóa học 10: A được dùng để chế tạo đèn có cường độ sáng cao. Nguyên tử A có electron ở phân lớp 3d chỉ bằng một nửa phân lớp 4s. Viết cấu hình electron của nguyên tử A và tên nguyên tố A.

Lời giải:

Nguyên tử A có electron ở phân lớp 3d nên phân lớp 4s của A đã bão hòa (với 2 electron). Vậy số electron trên phân lớp 3d của A là 1.

Cấu hình electron nguyên tử A: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s².

Bài 4.19* trang 16 SBT Hóa học 10: Nguyên tố A có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s¹. Nguyên tố B có phân lớp cuối là 3p⁵. Viết cấu hình electron đầy đủ của A, B. Xác định tên A, B.

Lời giải:

- Nguyên tố B có phân lớp cuối là 3p⁵ nên có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Z_B = 17, B là chlorine (Cl).

- Nguyên tố A có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s¹ nên có 3 trường hợp có thể xảy ra:

+ Trường hợp 1: Nguyên tử A không có electron ở 3d. Cấu hình electron của A là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ ⇒ Z_A = 19, A là potassium (K).

+ Trường hợp 2: Nguyên tử A có phân lớp 3d nửa bão hòa. Cấu hình electron của A là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ ⇒ Z_A = 24, A là chromium (Cr).

+ Trường hợp 3: Nguyên tử A có phân lớp 3d bão hòa. Cấu hình electron của A là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ ⇒ Z_A = 29, A là copper (Cu).