Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 5: Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học - Chân trời sáng tạo

Bài 5.1 trang 19 SBT Hóa học 10: X là nguyên tố rất cần thiết cho sự chuyển hóa của calcium, phosphorus, sodium, potassium, vitamin C và các vitamin nhóm B. Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X là 3s². Số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là:

A. 12

B. 13

C. 11

D. 14

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p⁶3s².

Vậy số hiệu nguyên tử của X = số electron = 12.

Bài 5.2 trang 19 SBT Hóa học 10: Chu kì là

A. dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều khối lượng nguyên tử tăng dần.

B. dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều số khối tăng dần.

C. dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần.

D. dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều số neutron tăng dần.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần.

Bài 5.3 trang 19 SBT Hóa học 10: Nhóm nguyên tố là

A. tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron giống nhau, được xếp ở cùng một cột.

B. tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron gần giống nhau, do đó có tính chất hóa học giống nhau và được xếp thành một cột.

C. tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

D. tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có tính chất hóa học giống nhau và được xếp cùng một cột.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Nhóm nguyên tố là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

Bài 5.4 trang 20 SBT Hóa học 10: Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố được sắp xếp không theo nguyên tắc nào?

A. Theo chiều tăng của điện tích hạt nhân.

B. Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng.

C. Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một cột.

D. Theo chiều tăng khối lượng nguyên tử.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn:

+ Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử.

+ Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp vào cùng một chu kì.

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau được xếp cùng một nhóm.

Bài 5.5 trang 20 SBT Hóa học 10: Sulfur dạng kem bôi được sử dụng để điều trị mụn trứng cá. Nguyên tử sulfur có phân lớp electron ngoài cùng là 3p⁴. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về nguyên tử sulfur?

A. Lớp ngoài cùng của sulfur có 6 electron.

B. Hạt nhân nguyên tử sulfur có 16 electron.

C. Trong bảng tuần hoàn sulfur nằm ở chu kì 3.

D. Sulfur nằm ở nhóm VIA.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Trong hạt nhân nguyên tử không có chứa electron.

Bài 5.6 trang 20 SBT Hóa học 10: Hãy cho biết ý nghĩa của các thông tin có trong ô nguyên tố sau:

 Lời giải:

Bài 5.7 trang 20 SBT Hóa học 10: Sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học trong SGK (Hình 5.2 trang 37), hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau.

Lời giải:

Bài 5.8 trang 20 SBT Hóa học 10: Hãy giải thích vì sao chu kì 3 chỉ có 8 nguyên tố.

Lời giải:

Các nguyên tố ở chu kì 3 có 3 lớp electron. Lớp thứ 3 có 3 phân lớp là 3s, 3p và 3d. Do trật tự phân mức năng lượng là: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d … nên chu kì 3 chỉ có 8 nguyên tố ứng với số electron trên lớp thứ 3 thay đổi từ 1 đến 8 hay cấu hình electron thay đổi từ 3s¹3p⁰ đến 3s²3p⁶.

Bài 5.9 trang 21 SBT Hóa học 10: Xác định vị trí của nguyên tố (ô, chu kì và nhóm) của nguyên tố có:

a. Số hiệu nguyên tử là 20, là nguyên tố giúp xương chắc khỏe, phòng ngừa những bệnh loãng xương, giảm tình trạng đau nhức và khó khăn trong vận động, làm nhanh lành các vết nứt gãy trên xương.

b. 9 electron, được sử dụng để điều chế một số dẫn xuất hydrocarbon, làm sản phẩm trung gian để sản xuất ra chất dẻo.

c. 28 proton, được dùng trong việc chế tạo hợp kim chống ăn mòn.

d. Số khối là 52 và 28 neutron, dùng chế tạo thép không gỉ.

Lời giải:

a) Z = 20, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Nguyên tố này thuộc ô 20 (Z = 20); chu kì 4 (do có 4 lớp electron); nhóm IIA (do nguyên tố s, 2 electron lớp ngoài cùng).

b) Nguyên tử có 9 electron nên Z = 9, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁵

Nguyên tố này thuộc ô 9 (Z = 9); chu kì 2 (do có 2 lớp electron); nhóm VIIA (do nguyên tố p, 7 electron lớp ngoài cùng).

c) Nguyên tử có 28 proton nên Z = 28, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s².

Nguyên tố này thuộc ô 28 (Z = 28), chu kì 4 (do có 4 lớp electron), nhóm VIIIB (do nguyên tố d, có tổng số electron trên 2 phân lớp 3d và 4s là 10).

d) Z = A – N = 52 – 28 = 24, cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

Nguyên tố này thuộc ô 24 (Z = 24), chu kì 4 (do có 4 lớp electron), nhóm VIB (do có 6 electron hóa trị).

Bài 5.10 trang 21 SBT Hóa học 10: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố và xác định tên nguyên tố:

a. Chu kì 3, nhóm IIIA được dùng trong ngành công nghiệp chế tạo, cụ thể là tạo ra các chi tiết cho xe ô tô, xe tải, tàu hỏa, tàu biển và cả máy bay.

b. Chu kì 4, nhóm IB, được sử dụng rất nhiều trong sản xuất các nguyên liệu như dây điện, que hàn, tay cầm, các đồ dùng nội thất trong nhà, các tượng đúc, nam châm điện từ, các động cơ máy móc, …

Lời giải:

a) Nguyên tố thuộc chu kì 3 nên có 3 lớp electron; thuộc nhóm IIIA nên có 3 electron lớp ngoài cùng:

Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹, Z = 13, nguyên tố nhôm, Al (hay aluminium).

b) Nguyên tố thuộc chu kì 4 nên có 4 lớp electron; thuộc nhóm IB nên có 1 electron hóa trị, nguyên tố d.

Cấu hình electron có thể có:

+ Trường hợp 1: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹, Z = 24, nguyên tố là chromine (loại).

+ Trường hợp 2: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹, Z = 29, nguyên tố copper (thỏa mãn).

Dựa vào các ứng dụng của nguyên tố, thấy trường hợp 2 thỏa mãn.

Bài 5.11 trang 21 SBT Hóa học 10: Một hợp chất có công thức XY₂, trong đó X chiếm 50% về khối lượng. Trong hạt nhân của X và Y đều có số proton bằng số neutron. Tổng số proton trong phân tử XY₂ là 32. Hợp chất này được sử dụng như chất trung gian để sản xuất sulfuric acid.

a. Viết cấu hình electron của X và Y

b. Xác định vị trí của X và Y trong bảng tuần hoàn và công thức phân tử hợp chất XY₂.

Lời giải:

a) Gọi số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử X là p, n, e và hạt proton, neutron và electron của nguyên tử Y là p’; n’; e’.

Theo bài ta ta có: $\left\{\begin{array}{l}p=n=e\\ p\text{'}=n\text{'}=e\text{'}\end{array}\right.$

Một cách gần đúng ta có: M_x  = 2p; M_Y = 2p’.

Lại có trong XY₂, X chiếm 50% về khối lượng nên: $\frac{M_X}{2M_Y}=\frac{50}{50}=1hay\frac{2p}{4p\text{'}}=1\Rightarrow p=2p^{\text{'}}\left(1\right)$

Tổng số proton trong phân tử XY₂ là 32 nên: p + 2p’ = 32 (2)

Từ (1) và (2) giải hệ phương trình được: p = 16 và p’ = 8.

p = 16 nên Z_X = 16, X có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

p’ = 8 nên Z_Y = 8, Y có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁴

b)

X ở ô thứ 16 (do Z = 16), chu kì 3 (do có 3 lớp electron), nhóm VIA (do nguyên tố p, 6 electron lớp ngoài cùng); X là sulfur (S).

Y ở ô thứ 8 (do Z = 8), chu kì 2 (do có 2 lớp electron), nhóm VIA (do nguyên tố p, 6 electron lớp ngoài cùng); Y là oxygen (O).

Công thức phân tử hợp chất XY₂ là SO₂.

Bài 5.12 trang 21 SBT Hóa học 10: Hai nguyên tố X và Y đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì, có tổng số điện tích hạt nhân bằng 25.

a. Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử X, Y.

b. Xác định vị trí của X, Y trong bảng tuần hoàn và tên nguyên tố X, Y.

Lời giải:

a) X và Y đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì nên số proton của chúng chỉ khác nhau 1 đơn vị.

Giả sử Z_X < Z_Y, ta có Z_Y = Z_X + 1       (1)

Theo bài ra, tổng số điện tích hạt nhân của X và Y là 25 nên:

Z_X + Z_Y = 25         (2)

Từ (1) và (2) có Z_X = 12 và Z_Y = 13.

Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p⁶3s²;

Cấu hình electron của Y là: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹.

b)

+ X ở ô thứ 12 (do Z = 12); chu kì 3 (do có 3 lớp electron); nhóm IIA (do nguyên tố s, 2 electron lớp ngoài cùng). X là magnesium (Mg).

+ Y ở ô thứ 13 (do Z = 13); chu kì 3 (do có 3 lớp electron); nhóm IIIA (do nguyên tố p, 3 electron ở lớp ngoài cùng). Y là aluminium (Al).

Bài 5.13 trang 21 SBT Hóa học 10: X, Y là hai nguyên tố thuộc cùng nhóm A ở hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có tổng số proton trong hai hạt nhân là 32. Viết cấu hình electron của nguyên tử X và Y. Xác định tên X, Y.

Lời giải:

Gọi Z_X, Z_Y lần lượt là số proton của nguyên tử nguyên tố X và Y. Ta có:

Z_X + Z_Y = 32 (1)

Vì X và Y thuộc cùng nhóm A ở hai chu kì kế tiếp nhau nên số proton của chúng khác nhau 8, 18 hoặc 32 đơn vị.

Giả sử Z_Y > Z_X.

Trường hợp 1: Z_Y – Z_X = 8      (2)

Kết hợp (1) và (2) giải hệ phương trình ta được: Z_X = 12; Z_Y = 20.

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p⁶3s² (nhóm IIA).

Cấu hình electron của Y: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² (nhóm IIA).

Vậy trường hợp 1 thỏa mãn, X là magnesium (Mg) và Y là calcium (Ca).

Trường hợp 2: Z_Y – Z_X = 18    (3)

Kết hợp (1) và (3) giải hệ phương trình ta được: Z_X = 7; Z_Y = 25.

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p³ (nhóm VA)

Cấu hình electron của Y: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s² (nhóm VIIB)

Vậy trường hợp 2 không thỏa mãn.

Trường hợp 3: Z_Y – Z_X = 32    (4)

Kết hợp (1) và (4) giải hệ phương trình ta được: Z_X = 0; Z_Y = 32.

Vậy trường hợp 3 không thỏa mãn.

Bài 5.14* trang 21 SBT Hóa học 10: X và Y là hai nguyên tố thuộc chu kì nhỏ, thuộc hai nhóm A kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn. Ở trạng thái đơn chất, X và Y phản ứng được với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của X và Y là 23. Biết rằng X đứng sau Y trong bảng tuần hoàn. Xác định tên nguyên tố X, Y.

Lời giải:

Gọi số proton của X và Y lần lượt là Z_X và Z_Y. Do X đứng sau Y trong bảng tuần hoàn nên Z_X > Z_Y.

Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của X và Y là 23 nên: Z_X + Z_Y = 23 (1).

X và Y là 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm kế tiếp trong bảng tuần hoàn nên số proton của X và Y hơn kém nhau 1 hoặc 7  hoặc 9.

Trường hợp 1: Z_X – Z_Y = 1      (2)

Kết hợp (1) và (2) được Z_X = 12 và Z_Y = 11. X là Mg (magnesium) và Y là Na (sodium).

Ở trạng thái đơn chất, hai nguyên tố này không phản ứng được với nhau (loại).

Trường hợp 2: Z_X – Z_Y = 7      (3)

Kết hợp (1) và (3) được Z_X = 15 và Z_Y = 8. X là P (phosphorus) và Y là O (oxygen).

Ở trạng thái đơn chất, hai nguyên tố này phản ứng được với nhau (nhận).

Trường hợp 3: Z_X – Z_Y = 9      (4)

Kết hợp (1) và (4) được Z_X = 16 và Z_Y = 7. X là S (sulfur) và Y là N (nitrogen).

Ở trạng thái đơn chất, hai nguyên tố này không phản ứng được với nhau (loại).

Vậy X là P (phosphorus) và Y là O (oxygen).

Bài 5.15* trang 21 SBT Hóa học 10: Hòa tan hoàn toàn 6,645 gam hỗn hợp muối chloride của hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì kế tiếp nhau vào nước được dung dịch X. Cho toàn bộ dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO₃ (dư), thu được 18,655 gam kết tủa. Xác định 2 kim loại kiềm.

Lời giải:

Kết tủa là AgCl;

$n_{AgCl}=\frac{18,655}{143,5}=0,13\left(mol\right)$

Phương trình hóa học:

 $\begin{array}{l}\overline{M}Cl+AgN{O}_3\to AgCl+\overline{M}N{O}_3\\ 0,130,13mol\\ \Rightarrow (\overline{M}+35,5).0,13=6,645\Rightarrow \overline{M}=15,62\end{array}$

Do hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau, nên 2 kim loại là lithium (M = 7) và sodium (M = 23).