Bài tập mối quan hệ giữa cấu hình e và vị trí, cấu tạo Chuyên đề môn Hóa học lớp 10

Bài tập mối quan hệ giữa cấu hình e và vị trí, cấu tạo là một trong những dạng bài tập quan trọng nằm trong chương trình Hóa học 10 kì 1.

Bài tập mối quan hệ giữa cấu hình e và vị trí, cấu tạo tổng hợp toàn bộ các kiến thức cần nhớ về lý thuyết, phương pháp giải, cấu hình e của các nhóm nguyên tố và các dạng bài tập kèm theo. Thông qua tài liệu này các bạn học sinh lớp 10 nhanh chóng nắm được kiến thức có thêm nhiều tài liệu ôn tập để đạt kết quả cao trong bài thi giữa kì 1 Hóa 10. Nội dung chi tiết mời các bạn cùng theo dõi tại đây.

Bài tập mối quan hệ giữa cấu hình e và vị trí, cấu tạo

A. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Kiến thức cần nhớ:

- 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).

2. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố nhóm A.

- Ví dụ: Xác định loại nguyên tố s, p, d và vị trí các nguyên tố trong BTH

- Đặc điểm:

- Nhóm A gồm các nguyên tố s, p; thuộc chu kì nhỏ và chu kì lớn

- Xét trong cùng chu kì:

Chu kì 2:

₃Li, ₄B, ₅Be, ₆C, ₇N, ₈O, ₉F, ₁₀Ne

Chu kì 3:

₁₁Na, ₁₂Mg, ₁₃Al, ₁₄Si, ₁₅P, ₁₆S, ₁₇Cl, ₁₈Ar

Số electron tăng dần thừ 1 đến 8, bắt đầu là kim loại, kết thúc là khí hiếm

Lặp lại ở chu kì 3,4...

- Xét trong 1 nhóm A:

VD: Li, Na, K, Rb....

₃Li: 1s¹

₁₁Na: [Ne]3s¹

₁₉K: [Ar]4s¹

₃₇Rb: [Kr]5s¹

Các nguyên tử có cùng số e hóa trị = Số electron ở lớp ngoài cùng = Số TT nhóm A

*Nhận xét:

+ Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một nhóm A có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau và bằng số thứ tự nhóm. Đó là nguyên nhân của sự giống nhau về tính chất hoá học của các nguyên tố trong cùng nhóm A.

Ví dụ: Na + HOH " NaOH + 1/2H₂

K + HOH " KOH + 1/2H₂

+ Trong mỗi chu kỳ, theo chiều tăng dần của Z, số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố nhóm A tăng dần từ 1 đến 8. Sau mỗi chu kỳ, cấu hình electron lớp ngoài cùng của chúng được lặp lại một cách tuần hoàn. Đó chính là nguyên nhân làm cho tính chất của các nguyên tố biến đổi tuần hoàn.

3. Cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố nhóm B.

- Ví dụ:

Z=21: [Ar]3d¹4s²

Z=22:[Ar]3d²4s²

Z=25: [Ar]3d⁵4s²

Z=26: [Ar]3d⁶4s²

- Đặc điểm:

- Gồm các nguyên tố d, f, thuộc chu kì lớn (các kim loại chuyển tiếp)

- Từ chu kỳ 4 trở đi, trong mỗi chu kỳ, sau khi bão hoà phân lớp ngoài cùng ns², các electron tiếp theo được phân bố vào phân lớp sát ngoài cùng (n-1)d

" Cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố nhóm B thường có dạng:

[Khí hiếm](n-1)d^xns² với 1 x 10.

Trừ một số ngoại lệ như Cr(Z=24); Cu(Z=29)

(n-1)d⁴ns² "(n-1)d⁵ns¹

(n-1)d⁹ns² "(n-1)d¹⁰ns¹

(để đạt cấu hình bền nửa bão hòa hoặc bão hòa)

- Ví dụ:

Zn(Z=30): [Ar]3d¹⁰4s² có 2electron hoá trị ;

Cr(Z=24): [Ar]3d⁵4s¹ có 6 electron hoá trị.

- Số electron hóa trị (nhóm B) = số electron ở lớp ngoài cùng + số electron ở phân lớp ngoài cùng chưa bão hòa

-STT nhóm B = số e hóa trị (trừ 1 số ngoại lệ)

4. Mối quan hệ giữa lực hút giữa hạt nhân và các electron lớp ngoài cùng, cấu hình electron.

- Trong chu kì: số lớp electron không đổi, điện tích hạt nhân tăng dần nên lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng cũng tăng theo.

- Trong nhóm A: mặc dù điện tích hạt nhân tăng nhưng số lớp electron tăng qua mỗi chu kì, nên lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm dần

- Cấu hình bão hòa:

Ví dụ: Be: 1s²2s²

Mg: [Ne]3s²

- Cấu hình nửa bão hòa:

N: 1s²2s²2p³

P: [Ne]3s²3p³

" Cấu hình bền vững

B/ Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm, phân nhóm) các nguyên tố sau đây trong bảng tuần hoàn, cho biết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố đó như sau:

1. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

2. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²

Hướng dẫn:

1. Số thứ tự 20, chu kì 4, nhóm IIA.

2. Số thứ tự 25, chu kì 4, nhóm VIIB.

Ví dụ 2. 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:

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

⇒ Electron lớp ngoài cùng là 1 nên 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 3. Ion M³⁺có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s²3p⁶3d⁵.

a, Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn. Cho biết M là kim loại gì?

b, Trong điều kiện không có không khí, cho M cháy trong khí Cl₂ thu được một chất A và nung hỗn hợp bột (M và S) được một hợp chất B. Bằng các phản ứng hóa học, hãy nhận biết thành phần và hóa trị của các nguyên tố trong A và B.

Hướng dẫn:

a, Tổng số electron của nguyên tử M là 26. Số thứ tự 26, chu kì 4, nhóm VIIIB. M là Fe.

b, Fe cháy trong khí clo:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Hòa tan sản phẩm thu được vào nước thu được dung dịch. Lấy vài ml dung dịch cho tác dụng với dung dịch AgNO₃, có kết tủa trắng chứng tỏ có gốc clorua:

FeCl₃ + 3AgNO₃ → Fe(NO₃ ) ₃ + 3AgCl

Lặp lại thí nghiệm với dung dịch NaOH, có kết tủa nâu đỏ chứng tỏ có Fe(III):

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH) ₃ + 3NaCl

- Nung hỗn hợp bột Fe và bột S:

Fe + S → FeS

Cho B vào dung dịch H₂ SO₄ loãng, có khí mùi trứng thối bay ra chứng tỏ có gốc sunfua:

FeS + H₂ SO₄ → FeSO₄ + H₂ S (trứng thối)

Nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch thu được, có kết tủa trắng xanh chứng tỏ có Fe(II):

FeSO₄ + 2NaOH → Na₂ SO₄ + Fe(OH) ₂ (trắng xanh)

Ví dụ 4. 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.

Hướng dẫn:

Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X là 3s²

Cấu hình e của X là: 1s²2s²2p⁶3s²

X có 12 e nên có 12 p nên số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là 12.

⇒ Chọn A

Ví dụ 5. Cho biết tổng số electron trong anion AB₃^2-là 42. Trong các hạt nhân A và B đều có số proton bằng số nơtron.

a. Tìm số khối của A và B

b. Cho biết vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn

Hướng dẫn:

a. Gọi số hạt proton của A là P và của B là P’, ta có:

P + 3P’ = 42 - 2. Ta thấy 3P’ < P + 3P’ = 40 nên P’ < 30/3= 13,3.

Do B tạo được anion nên B là phi kim. Mặt khác P’ < 13,3 nên B chỉ có thể là nitơ, oxi hay flo.

Nếu B là nitơ (P’ = 7) → P = 19 (K). Anion là KN₃²- -: loại

Nếu B là oxi (P’ = 8) → P = 16 (S). Anion là SO₃²- -: thỏa mãn

Nếu B là flo (P’ = 9) → P = 13 (Al). Anion là AF₃²- -: loại

Vậy A là lưu huỳnh, B là oxi.

b. O (P’ = 8) : 1s²2s²2p⁴ ⇒ ô số 8, chu kỳ 2, nhóm VIA.

S (P = 16) : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ ⇒ ô số 16, chu kỳ 3, nhóm VIA.

Ví dụ 6. 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:

Cấu hình của R⁺là 3p⁶

⇒ R sẽ là 3p⁶4s¹

⇒ R có cấu hình đầy đủ là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

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

⇒ Chọn C

Ví dụ 7. 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 notron. Tổng số proton trong phân tử XY₂ là 32.

a. Viết cấu hình electron của X và Y.

b. Xác định vị trí của X và Y trong bảng tuần hoàn.

Hướng dẫn:

a. Gọi số hạt prroton, nơtron, electron của nguyên tử X là P, N, E và của Y là P’, N’, E’.

Theo bài: P = N = E và P’ = N’ = E’ ⇒ M_x = 2P, M_y = 2P’

Trong hợp chất XY2, X chiếm 50% về khối lượng nên:

M_x /(2. M_y )= 50/50 =1 ⇒ 2P /2.2P’ =1 ⇒ P = 2P’.

Tổng số proton trong phân tử XY₂ là 32 nên P + 2P’ = 32.

⇒ P = 16 (S) và P’ = 8 (O). ⇒ Hợp chất cần tìm là SO₂.

Cấu hình electron của S: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ và của O: 1s²2s²2p⁴

b. Lưu huỳnh ở ô số 16, chu kỳ 3, nhóm VIA.

Oxi ở ô số 8, chu kỳ 2, nhóm VIA.

Ví dụ 8. Cho biết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố (thuộc chu kỳ 3) A, M, X lần lượt là ns¹, ns²np¹, ns²np⁵. Xác định vị trí của A, M, X trong bảng tuần hoàn và cho biết tên của chúng.

Hướng dẫn:

A, M, X thuộc chu kỳ 3 nên n = 3.

Cấu hình electron, vị trí và tên nguyên tố:

A: 1s²2s²2p⁶3s¹(ô số 11, nhóm IA), A là kim loại Na.

M: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹(ô số 13, nhóm IIIA), M là kim loại Al.

X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵(ô số 17, nhóm VIIA), X là phi kim Cl.

C/ Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Cho các nguyên tố có cấu hình electron như sau:

1s²2s²2p², 1s²2s²2p⁵, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶, 1s²2s²2p⁶3s¹

a) Xác định số electron hóa trị của từng nguyên tử.

b) Xác định vị trí của chúng (chu kì, nhóm, phân nhóm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học).

Câu 2. Cho các hạt vi mô X⁺, Y^- , Z^2- và Q có cấu hình electron: ls²2s²2p⁶. Xác định vị trí các nguyên tố X, Y, Z và Q trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Câu 3. Một nguyên tố ở chu kì 2, nhóm VA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Hỏi:

a. Nguyên tử của nguyên tố đó có bao nhiên electron ở lớp ngoài cùng?

b. Các electron ngoài cùng nằm ở lớp thứ mấy?

c. Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố trên?

Câu 4. Xác định vị trí của nguyên tố có Z = 20 và nguyên tố có Z = 29.

Câu 5. Biết nguyên tố R thuộc chu kì 2 nhóm VA của bảng tuần hoàn. Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử R.

Câu 6. Một nguyên tố có cấu hình electron nguyên tử như sau:

1s²2s²2p⁴; 1s²2s²2p³;

1s²2s²2p⁶3s²3p¹; 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

a) Hãy xác định số electron hóa trị của từng nguyên tố.

b) Hãy xác định vị trí của chúng (chu kì, nhóm) trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Câu 7. Nguyên tử X, anion Y^-, cation Z^- đều có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 4s²4p⁶. Cho biết vị trí (chu kì, nhóm) và tính chất (phi kim hay kim loại) của X, Y, Z trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Câu 8. Cation (ion dương) X⁺ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p⁶.

a) Viết cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan của nguyên tố X.

b) Cho biết vị trí của X.