Dạng 1: Mối liên hệ giữa vị trí với cấu tạo nguyên tử, nguyên tố, tính chất hợp chất

Phương pháp giải

- Số thứ tự ô nguyên tố = tổng số e của nguyên tử.

- Số thứ tự chu kì = số lớp e.

- Số thứ tự nhóm:

   + Nếu cấu hình e lớp ngoài cùng có dạng ns^anp^b (a = 1 → 2 và b = 0 → 6): Nguyên tố thuộc nhóm (a + b)A.

   + Nếu cấu hình e kết thúc ở dạng (n - 1)d^xns^y (x = 1 → 10; y = 1 → 2): Nguyên tố thuộc nhóm B:

* Nhóm (x + y)B nếu 3 ≤ (x + y) ≤ 7.

* Nhóm VIIIB nếu 8 ≤ (x + y) ≤ 10.

* Nhóm (x + y - 10)B nếu 10 < (x + y).

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Giả sử nguyên tố M ở ô số 19 trong bảng tuần hoàn chưa được tìm ra và ô này vẫn còn được bỏ trống. Hãy dự đoán những đặc điểm sau về nguyên tố đó:

a. Tính chất đặc trưng.

b. Công thức oxit. Oxit đó là oxit axit hay oxit bazơ?

Hướng dẫn giải:

a. Cấu hình electron của nguyên tố đó là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

⇒ Tính chất đặc trưng của M là tính kim loại.

b. Nguyên tố đó nằm ở  nhóm IA nên công thức oxit là M₂O. Đây là một oxit bazơ.

Ví dụ 2: Nguyên tử R tạo được Cation R⁺. Cấu hình e của R⁺ ở trạng thái cơ bản là 3p⁶. Tổng số hạt mang điện trong R là.

A.18     B.22 

C.38     D.19

Hướng dẫn giải:

Cấu hình của R⁺ là 3p⁶

⇒ của R sẽ là 3p⁶4s¹

⇒ R có cấu hình đầy đủ là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

⇒ Tổng hạt mang điện trong R là ( p + e ) = 38

⇒ Đáp án C

Ví dụ 3: X, Y là hai kim loại có electron cuối cùng là 3p¹ và 3d⁶.

1. Dựa vào bảng tuần hoàn,  hãy xác định tên hai kim loại X, Y.

2. Hòa tan hết 8,3 gam hỗn hợp X, Y vào dung dịch HCl 0,5M (vừa đủ), ta thấy khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam.  Tính khối lượng mỗi kim loại và thể tích dung dịch HCl đã dùng.

Hướng dẫn giải:

1. Phân mức năng lượng của nguyên tử X và Y lần lượt là:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹  và 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Cấu hình electron của nguyên tử X và Y lần lượt là:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹  và 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Dựa vào bảng tuần hoàn ta tìm được X là Al và Y là Fe.

2. Gọi số mol các chất trong hỗn hợp: Al = a mol; Fe = b mol.

Ta có: 27a + 56b = 8,3  (1)

Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam nên: 8,3 – m_H2= 7,8.

⇒ m_H2 = 0,5 gam ⇒ n_H2 = 0,25 mol  

⇒ 1,5a + b = 0,25(4)

Từ (1) và (2) ta tìm được: a = 0,1 mol; b = 0,1 mol.

m_Al = 270,1 = 2,7(gam); m_Fe = 560,1 = 5,6 (gam); V_HCl = 1 (lít)

Ví dụ 4: Cho nguyên tử các nguyên tố X₁, X₂, X₃, X₄, X₅, X₆ lần lượt có cấu hình electron như sau:

X₁: 1s²2s²2p⁶3s²

X₂: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

X₃: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² 

X₄: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵  

X₅: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²  

X₆: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴  

Các nguyên tố cùng một chu kì là:

A. X₁, X₃, X₆      B. X₂, X₃, X₅

C. X₁, X₂, X₆      D. X₃, X₄ 

Hướng dẫn giải:

Các nguyên tố cùng một chu kì thì có cùng số lớp electron

⇒ Đáp án B

Dạng 2: So sánh tính chất các nguyên tố lân cận và hợp chất oxit, hiđroxit của chúng

Phương pháp giải

Những đại lượng và tính chất biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân:

+ Bán kính nguyên tử

+ Năng lượng ion hóa thứ nhất

+ Độ âm điện

+ Tính kim loại, tính phi kim

+ Tính axit – bazơ của oxit và hiđroxit

+ Hóa trị cao nhất của nguyên tố với oxi và hóa trị của nguyên tố phi kim với hiđro

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho các nguyên tố O, C, N, F, B, Be, Li. Thứ tự sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần tính phi kim là:

A. O, C, N, F, B, Be, Li

B. Li, Be, B, C, N, O, F

C. Li, Be, B, F, N, C, O

D. Li, Be, B, N, C, O, F

Hướng dẫn giải:

Trong một chu kì theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính phi kim của các nguyên tố tăng dần

⇒ Đáp án B

Ví dụ 2: Sắp xếp các oxit Al₂O₃; Na₂O; MgO; SiO₂; SO₃; P₂O₅; Cl₂O₇ theo chiều giảm dần tính bazơ là:

A. Al₂O₃; Na₂O; MgO; SiO₂; SO₃; P₂O₅; Cl₂O₇

B. SiO₂; SO₃; P₂O₅; Cl₂O₇; Al₂O₃; Na₂O; MgO

C. Na₂O; MgO; Al₂O₃; SiO₂; P₂O₅; SO₃; Cl₂O₇

D. SiO₂; P₂O₅; SO₃; Cl₂O₇; Na₂O; MgO; Al₂O₃

Hướng dẫn giải:

Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân tính bazơ của oxit tương ứng giảm dần

⇒ Đáp án C

Dạng 3: Xác định hai nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp

Phương pháp giải

 Giả sử Z_A < Z_B

+ Nếu  A và B thuộc cùng 1 chu kỳ thì:  Z_A – Z_B = 1.

+ Nếu A và B không biết có thuộc cùng 1 chu kỳ hay không thì phải dựa vào = Z/2 và Z_A << Z_B.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hai nguyên tố A và B thuộc hai nhóm liên tiếp của bảng tuần hoàn. Tổng số proton của A và B bằng 19. Có bao nhiêu cặp A và B thỏa mãn điều kiện trên

A. 1     B. 2

C. 3     D. 4

Hướng dẫn giải:

Giả sử Z_A < Z_B Ta có:

⇒ B thuộc chu kì 3

TH1: A thuộc chu kì 1 (A là Hidro hoặc He)

+ A là Hidro (Z = 1) ⇒ Không thỏa mãn

+ A là He (Z = 2) ⇒ Thỏa mãn

TH2: A thuộc chu kì 2 ⇒ A và B là 2 nguyên tố thuộc 2 chu kì nhỏ liên tiếp và 2 nhóm liên tiếp trong bảng tuần hoàn.

Từ đó ta có 

Vậy có 3 trường hợp thỏa mãn điều kiện bài toán.

⇒ Đáp án C

Ví dụ 2: Hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn, A thuộc nhóm VA. Ở trạng thái đơn chất, A và B không phản ứng với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân A và B bằng 23. A và B là

A. P và O     B. N và C

C. P và Si     D. N và S

Hướng dẫn giải:

Vì hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn và A thuộc nhóm VA

Nên B thuộc nhóm IVA hoặc nhóm VIA.

Vì Z_A + Z_B = 23 nên Z_A < 23

⇒ A là N (Z = 7)  or  A là P (Z = 15)

+) Khi A là N thì Z_B = 23 -7 = 16 là S thuộc nhóm VIA.

Ở trạng thái đơn chất, N₂ và S không phản ứng với nhau.

Do đó cặp nguyên tố N và S thỏa mãn.

+) Khi A là P thì Z_B = 23 -15 = 8 là O thuộc nhóm VIA.

Ở trạng thái đơn chất P và O₂ có phản ứng với nhau.

Do đó cặp nguyên tố P và O không thỏa mãn.

⇒ Đáp án D

Dạng 4: Xác định hai nguyên tố thuộc cùng 1 nhóm A

Phương pháp giải

Tổng số hiệu nguyên tử  4 < Z_T < 32 thì A, B sẽ thuộc các chu kỳ nhỏ hay Z_A - Z_B = 8.

            - Nếu Z_T > 32 thì ta phải xét cả 3 trường hợp:

                + A là H.

                + A và B cách nhau 8 đơn vị.

                + A và B cách nhau 18 đơn vị.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: X và Y là hai nguyên tố trong cùng một nhóm A và ở hai chu kì liên tiếp của bảng tuần hoàn. Tổng số proton trong hạt nhân của hai nguyên tử X và Y bằng 30. Cấu hình electron của X là (biết M_X < M_Y)

A. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

B. 1s²2s²2p²

C. 1s²2s²2p⁶3s¹

D. [Ar]3d⁵4s¹

Hướng dẫn giải:

Vì X và Y thuộc cùng một nhóm A và ở chu kì liên tiếp nên ta có:

X và Y là hai nguyên tố trong cùng một nhóm A ⇒ X là Na và Y là K

Khi đó cấu hình electron là của Na là 1s²2s²2p⁶3s¹

⇒ Đáp án C

Ví dụ 2: Cho 24,95 gam một hỗn hợp hai kim loại nằm ở hai chu kì liên tiếp và đều thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn tác dụng với axit H₂SO₄ loãng thu được 4,48 lít khí H₂ (đktc). Hai kim loại đó là:

A. Ca và Sr     B. Sr và Ba

C. Be và Ca     D. Ca và Ba

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức chung của hai kim loại thuộc nhóm IIA là 

Có phản ứng: 

Do đó hỗn hợp cần có 1 kim loại có M < 124,75 và 1 kim loại có khối lượng mol lớn hơn 124,75.

Mà hai kim loại trong hỗn hợp ở hai chu kì liên tiếp và thuộc nhóm IIA.

Nên hai kim loại đó là Sr và Ba

⇒ Đáp án B

Dạng 5: Xác định nguyên tố dựa vào vị trí và tính theo phương trình hóa học

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 0,64 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó MO, có số mol bằng nhau, tác dụng hết với H₂SO₄ loãng. Thể tích khí H₂ (đktc) thu được là 0,224 lít. Cho biết M thuộc nhóm IIA. Xác định M là nguyên tố nào sau đây?

A. Mg     B. Ca

C. Sr     D. Ba

Hướng dẫn giải:

Các phản ứng:

Vì n_M = n_MO ⇒ n_MO = n_M = n_H2 = 0,01

⇒ m_M + m_MO = 0,01(2M + 16) = 0,64

⇔ M = 24 là Mg

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: M là kim loại thuộc nhóm IIA. Hòa tan hết 10,8 gam hỗn hợp gồm kim loại M và muối cacbonat của nó trong dung dịch HCl, thu được 4,48 lít hỗn hợp khí A (đktc). Tỉ khối của A so với khí hiđro là 11,5. M là:

A. Be     B. Ca

C. Ba     D. Mg

Hướng dẫn giải:

Các phản ứng:

Do đó hỗn hợp khí A thu được gồm H₂ và CO₂.

Gọi: 

⇒ m_M + m_MCO3 = 0,1(2M + 60) = 10,8

⇔ M = 24 là Mg

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Cho 10 gam kim loại M (thuộc nhóm IIA) tác dụng với nước, thu được 6,11 lit khí hiđro (đo ở 25^oC và 1 atm).

a. Hãy xác định tên của kim loại M đã dùng.

b. Cho 4 gam kim loại M vào cốc đựng 2,5lit dung dịch HCl 0,06M thu được dung dịch B.

Tính nồng độ mol/l các chất trong cốc sau phản ứng. Coi thể tích dung dịch trong cốc vẫn là 2,5 l.

Hướng dẫn giải:

a. Gọi số mol kim loại M là a mol.

n_H2 = 0,25(mol) ⇒ a = 0,25

Ta có: m_M = 10 ⇒ M = 40(Ca).

b. n_Ca = 0,1 mol.

Dung dịch B gồm:

CaCl₂ = 0,075 mol và Ca(OH)₂ = 0,025 mol.

C_{M CaCl2} = 0,075 : 2,5 = 0,03M ; C_{M Ca(OH)2} = 0,025 : 2,5 = 0,01M

Dạng 6: Xác định tên nguyên tố dựa vào công thức oxit cao nhất và công thức hợp chất khí với hiđro

Phương pháp giải

Tổng Hóa trị trong hợp chất khí với hidro (nếu có) và hóa trị trong oxit cao nhất của một nguyên tố bằng 8.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nguyên tố R là một phi kim, tỉ lệ phần trăm khối lượng của R trong hợp chất khí với hidro bằng 0,5955. Cho 4,05 gam một kim loại M chưa rõ hóa trị tác dụng hết với đơn chất R thì được 40,05 gam muối. Phân tử khối của muối tạo ra là

A. 267     B. 169

C. 89     D. 107

Hướng dẫn giải:

* Xác định nguyên tố phi kim R:

+) Nếu hóa trị của R trong oxit cao nhất là chẵn thì ta có công thức của oxit cao nhất là RO_n.

Khi đó công thức của hợp chất khí với hidro của R là RH_8-2n. Theo giả thiết đề bài ta có:

⇔ 0,4045R + 8 = 11,528n

Do đó trường hợp này có kết quả thỏa mãn.

+) Nếu hóa trị của R trong oxit cao nhất là lẻ thì ta có công thức oxit cao nhất là R₂O_n.

Khi đó công thức của hợp chất khí với hidro của R là RH_8-n. Theo giả thiết đề bài ta có:

⇔ 0,809R + 16 = 11,528n

Do đó có n = 7 và R = 80 thỏa mãn.

Suy ra R là Br.

* Xác định kim loại M.

Vì Br trong hợp chất muối với kim loại có hóa trị I

Nên gọi công thức của muối thu được là MBr_x với x là hóa trị của M. Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_Br = m_muối - m_M = 40,05 - 4,05 = 36 (gam)

Mà 

Do đó muối thu được là AlBr₃.

Vậy phân tử khối của muối tạo ra là 27 + 80.3 = 267

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hidro (R có số oxi hóa thấp nhất) và trong oxit cao nhất tương ứng là a% và b%. với a : b = 11 : 4. Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Phân tử oxit cao nhất của R không phân cực

B. Oxit cao nhất của R ở điều kiện thường là chất rắn

C. Trong bảng tuần hoàn R thuộc chu kì 3

D. Nguyên tử R (ở trạng thái cơ bản) có 6 electron s

Hướng dẫn giải:

Hợp chất khí với Hidro của R có công thức là RH_x (4 ≥ x ≥ 1 ) ⇒ Oxit cao nhất của R là R₂O_8-x . Theo đề bài ta có:

Ta có:

Vậy R là C

⇒ Hợp chất khí với Hidro là CH₄ và Oxit cao nhất là CO₂

Nhận xét các đáp án:

A đúng: Do CO₂ có cấu trúc mạch thẳng O – C – O nên lực hút của nguyên tử Oxi triệt tiêu lẫn nhau ⇒ CO₂ có liên kết cộng hóa trị giữa nguyên tử C và O phân cực nhưng phân tử CO₂ không phân cực.

B sai: Ở điều kiện thường CO₂ là hợp chất khí.

C sai: Trong bảng tuần hoàn C thuộc chu kì 2.

D sai: Ở trạng thái cơ bản C có 4 electron s.

⇒ Đáp án A