Đang tải... (xem toàn văn)
HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP HÓA HỌC 10 HAY
Chương + 2: NGUYÊN TỬ - BẢNG TUẦN HOÀN HÓA HỌC A/ KIẾN THỨC CẦN NHỚ I/ THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ 1/ Cấu tạo nguyên tử - đặc tính hạt: Nguyên tử có cấu tạo gồm: - Hạt nhân nguyên tử, gồm hạt proton (p) (mang điện tích dương) hạt nơtron (n) (khơng mang điện) - Vỏ nguyên tử gồm hạt electron (e) (mang điện tích âm) chuyển động xung quanh hạt nhân Hạt Proton Nơtron Electron Khối lượng (m) Thật 1,6726.10-27 kg 1,6748.10-27 kg 9,1094.10-31 kg Tương đối 1u 1u u 1836 Điện tích (q) Thật +1,602.10-19C -1,602.10-19C Tương đối 1+ 1- * Kết luận + Khối lượng nguyên tử khối lượng hạt nhân nguyên tử (vì khối lượng e bé so với khối m p 1, 6726.10−27 = ≈ 1836 ) lượng hạt nơtron proton, cụ thể me 9,1094.10−31 + Nguyên tử trung hòa điện, nên số p = số e 2/ Kích thước khối lượng nguyên tử a/ Kích thước nguyên tử: nhỏ, tính đơn vị nanomet (nm) nm = 10-9m = 10 Ǻ Đường kính 10-1 nm Nguyên tử So sánh Dnguyentu Dhatnhan -5 hạt nhân 10 nm Dnguyentu Delectron Electron (hay proton) -8 10 nm = 10 −1 = 10 lan −5 10 10−1 = −8 = 107 lan 10 Dhatnhan 10−5 = −8 = 103 lan Delectron 10 Vì electron chuyển động xung quanh hạt nhân không gian rỗng nguyên tử b/ Khối lượng nguyên tử: nhỏ, tính u (hoặc đvC) 1 m12 C = 19,9265.10-27 kg Với 1u = → 1u = 1,6605.10-27 kg 12 12 II/ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ NGUN TỐ HĨA HỌC 1/ Điện tích hạt nhân (Z+) Điện tích hạt nhân tổng điện tích proton Z = số proton = số electron = E (Nguyên tử trung hòa điện) 2/ Số khối hạt nhân (A) Số khối hạt nhân tổng số proton (Z) với tổng số nơtron (N) A=Z +N 3/ Số hiệunguyên tử (Z) Số hiệu nguyên tử số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử nguyên tố 4/ Kí hiệu nguyên tử nguyên tố X A Z Trong đó: A: số khối X Z: số hiệu ngun tử X: kí hiệu hóa học nguyên tố III/ ĐỒNG VỊ NGUYÊN TỬ KHỐI NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH 1/ Đồng vị: Đồng vị nguyên tử nguyên tố có số proton, khác số nơtron Ví dụ Nguyên tố H có đồng vị H , H , H Chú ý Các đồng vị bền có Z ≤ 82 2/ Nguyên tử khối Nguyên tử khối trung bình a/ Nguyên tử khối (M) Nguyên tử khối khối lượng tương đối nguyên tử, số khối hạt nhân M=A b/ Nguyên tử khối trung bình ( M ) Nguyên tử khối trung bình ngun tố có nhiều đồng vị tính hệ thức aA + bB + cC a+b+c Với a, b, c: số nguyên tử (hoặc % số nguyên tử) mối đồng vị A, B, C: nguyên tử khối (hay số khối) đồng vị Mở rộng: M= k M= ∑ ( n M ) i i =1 i k ∑n i =1 i Với: ni : % hay số mol hay thể tích chất thứ i ( ni thể tích sử dụng cho chất khí) Mi : Khối lượng mol chất thứ i Nếu hỗn hợp có hai chất , ta gọi x số mol (% hay thể tích) chất thứ mol hỗn hợp, suy số mol chất thứ hai (1 – x) mol M = x.M + (1 − x ).M Lưu ý: Mmin < M < Mmax n1 = n2 M1 + M M= ↔ V1 = V2 ( thể tích khí khơng áp dụng cho thể tích dung dịch) x = x = 50% M1 = M2 → M = M = M , ∀n,V , x M đơn chất ↔ M hợp chất Sơ đồ đường chéo: V1 (hay n1) M1 M2 – M → M V2 (hay n2) M2 M – M1 V1 M − M = V2 M − M * Chú ý: - Phân biệt nguyên tử nguyên tố: + Nguyên tử loại hạt vi mô gồm hạt nhân hạt electron quanh hạt nhân + Nguyên tố tập hợp nguyên tử có điện tích hạt nhân - Tính chất hóa học ngun tố tính chất hóa học ngun tử nguyên tố - Mối quan hệ hạt cấu tạo nên nguyên tử: + Số hạt = 2.Z + N (mang điện: 2.Z, không mang điện: N) + Số hạt mang điện = số electron + số proton = 2.Z + Số hạt hạt nhân = số proton + số nơtron = Z + N + Điều kiện bền hạt nhân nguyên tử N ≤ 1,33 với Z ≤ 20 Z N ≤ ≤ 1,5 với Z ≤ 82 Z mà : Z ≤ N ≤ 1,5.Z 1≤ Tổng hạt = Z + E + N = 2.Z + N Nên: 2.Z + Z ≤ 2.Z + N ≤ 2.Z + 1,5.Z ⇒ 3.Z ≤ Tổng hạt ≤ 3,5.Z ∑ hat ≤ Z ≤ ∑ hat ⇒ 3,5 - Từ kí hiệu nguyên tử X => số p số n hạt nhân số electron vỏ nguyên tử ngược lại - Tất ngun tử có số điện tích hạt nhân Z thuộc nguyên tố hóa học - Cơng thức tính thể tích ngun tử: A Z πR (R bán kính nguyên tử) III/ Sự chuyển động e nguyên tử Obitan nguyên tử V= 1/ Sự chuyển động electron nguyên tử Trong nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định tạo thành đám mây electron 2/ Obitan nguyên tử (AO) a/ Định nghĩa: Obitan nguyên tử khu vực đám mây electron xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron khoảng 90% b/ Hình dạng obitan nguyên tử: Dựa khác trạng thái electron nguyên tử ta có: - Obitan s: dạng hình cầu - Obitan p: gồm obitan px, py, pz có hình dạng số nổi, định hướng theo trục Ox, Oy, Oz hệ tọa độ IV/ Lớp phân lớp e: 1/ Lớp electron: Lớp electron gồm electron có mức lượng gần Các lớp electron xếp theo thứ tự mức lượng từ thấp đến cao (từ gần nhân ngoài): Lớp thứ n Tên lớp K L M N O P Q Có số obitan n 16 Có số electron tối đa 2n 18 32 2/ Phân lớp electron - Mỗi lớp electron chia thành phân lớp s, p, d, f gồm electron có mức lượng nhau: Phân lớp s Có số obitan Có số electron tối đa - Trong lớp electron số phân lớp = số thứ tự lớp: p d 10 Lớp thứ Có phân lớp 1s 2s2p 3s3p3d - Phân lớp electron chứa electron tối đa gọi phân lớp electron bão hòa V/ Năng lượng – Cấu hình e nguyên tử : 1/ Các nguyên lý quy tắc phân bố electron nguyên tử f 14 4s4p4d4f a/ Nguyên lý Pauli: Trên obitan có tối đa 2e 2e chuyển động tự quay khác chiều nhau: ↑↓ obitan có 2e: 2e ghép đơi ↑ obitan có 1e: 1e độc thân b/ Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao c/ Quy tắc Hund: Trong phân lớp, electron phân bố obitan cho số electron độc thân tối đa có chiều tự quay giống Ví dụ: 7N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s2 2s2 2p3 d/ Trật tự mức lượng nguyên tử: Trong nguyên tử, electron obitan khác nhau, phân lớp có mức lượng Các mức lượng nguyên tử tăng dần theo trình tự: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p * Để nhớ ta dùng quy tắc Klechkowsky 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 7d 4f 5f 6f 7f 2/ Cấu hình electron nguyên tử: Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn phân bố electron phân lớp lớp electron khác a/ Cách viết cấu hình electron nguyên tử - Xác định số electron nguyên tử - Phân bố electron theo trật tự mức lượng AO tăng dần - Viết cấu hình electron theo thứ tự phân lớp electron lớp Ví dụ: 26Fe Viết theo trật tự mức lượng AO tăng dần: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 - Sau viết lại theo thứ tự phân lớp electron lớp: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 4s2 - Viết gọn: [Ar] 3d6 4s2 * Chú ý: Khi viết cấu hình electron để dễ nhớ trật tự mức lượng, ta viết theo thứ tự lớp với phân lớp s, p sau: 1s 2s2p 3s3p 4s 4p 5s 5p 6s 6p 7s 7p - Sau thêm 3d vào lớp 4s 4p - Thêm 4d vào lớp 5s 5p - Thêm 4f 5d vào lớp 6s 6p - Thêm 5f 6d vào lớp 7s 7p - Ta 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p b/ Đặc điểm lớp electron - Các electron lớp định tính chất hóa học ngun tố - Số electron lớp tối đa 8e + Các nguyên tử kim loại có: 1e, 2e, 3e lớp ngồi + Các ngun tử phi kim có: 5e, 6e, 7e lớp ngồi + Các ngun tử khí có: 8e (He có 2e) lớp ngồi + Các ngun tử có 4e lớp ngồi kim loại (Ge, Sn, Pb) phi kim (C, Si) VI Một số vấn đề bổ sung Xác định vị trí nguyên tố X bảng tuần hồn hóa học: Phân nhóm ( nhóm A ) : e cuối điền vào phân lớp s hay p, cụ thể: nsa npb (với điều kiện a,b є số nguyên a ≥ , ≤ b ≤ 6) a + b ≤ → K L a + b = → K L / P.K Số thứ tự nhóm = a + b đó: a + b ≥ → P.K a + b = → Kh.h Phân nhóm phụ ( nhóm B ) : e cuối điền vào phân lớp d hay f, cụ thể: (n-1)da nsb (với điều kiện a,b є số nguyên b = , ≤ a ≤ 10) Nếu a + b < ⇒ Số thứ tự nhóm = a + b Nếu a + b = hay hay 10 ⇒ Số thứ tự nhóm = Nếu a + b > 10 ⇒ Số thứ tự nhóm = (a + b) – 10 ⇒ Các nguyên tố nhóm B thuộc kim loại chuyển tiếp Ngoại trừ: b = , a = ⇒ b = , a = (bán bão hòa gấp) b = , a = ⇒ b = , a = 10 (bão hịa gấp) VII Sự biến đổi tuần hồn tính chất ngun tố hóa học: Bán kính nguyên tử: Trong chu kỳ: từ trái sang phải theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử nguyên tố giảm dần Nguyên nhân số lớp e ngồi nhau, từ sang sau liền kề với e lớp tăng lên điện tích hạt nhân tăng làm lực hút hạt nhân e tăng → bán kính ngun tử giảm Trong phân nhóm (nhóm A): từ xuống theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử nguyên tố tăng dần Nguyên nhân số lớp e tăng dần từ xuống e lớp giống làm lực hút hạt nhân với e lớp giảm dần, điện tích hạt nhân có tăng − n e + m e Chú ý: M n + ¬ M M m − → cation anion • Khi ngtử e để tạo thành ion dương (cation) kích thước giảm nhiều → bán kính cation nhỏ bán kính nguyên tử tương ứng Cùng ngun tử, điện tích ion lớn bán kính nhỏ Vd: rFe > rFe2+ > rFe3+ • Khi ngtử nhận thêm e để tạo thành ion âm (anion) kích thước ion tăng lên e nhận thêm vào làm tăng tương tác đẩy e – e → Bán kính anion lớn bán kính nguyên tử tương ứng Vd: rCl − > rCl > rCl + Năng lượng ion hóa: I Nói cách tóm tắt: lượng ion hóa lượng tối thiểu cần tiêu thụ để tách e khỏi nguyên tử thể khí biến thành ion dương Cụ thể, lượng ion hóa nguyên tử hay phân tử lượng cần thiết để tách điện tử từ nguyên tử hay phân tử trạng thái Một cách tổng quát hơn, lượng ion hóa thứ n lượng cần thiết để tách điện tử thứ n sau tách (n-1) điện tử Trạng thái trạng thái mà đó, ngun tử khơng chịu ảnh hưởng từ trường Tức nguyên tử kim loại trạng thái có dạng khí, cấu hình electron cấu hình bản: tn theo nguyên lí Pauli, Nguyên lí vững bền qui tắc Hund Theo từ điển Giáo khoa Vật lí tác giả Vũ Thanh Khiết, , Nhà Xuất Giáo dục- năm 2007 lượng ion hố định nghĩa sau: lượng ion hóa nguyên tử, phân tử ion lượng cần thiết để tách êlectron liên kết yếu khỏi hạt trạng thái cho ion dương tạo thành trạng thái Đó lượng ion hố thứ Các giai đoạn ion hoá ứng với lượng ion hoá thứ hai, thứ ba, Nguyên tử dễ nhường e (tính kim loại mạnh) giá trị I nhỏ Phân biệt lượng ion hóa thứ I1 , thứ hai I2 , … M → M+ + 1e , I1 > M+ → M2+ + 1e , I2 > I1 Quy tắc Koopmans: Năng lượng ion hóa thứ I nguyên tử đối lượng obitan mà e bị tách chiếm Trong chu kỳ, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, lực liên kết hạt nhân e lớp tăng, làm cho lượng ion hóa nói chung tăng theo Trong phân nhóm chính, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng,lực liên kết e lớp ngồi hạt nhân giảm, lượng ion hóa nói chung giảm Đơi nét ion : Ion nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị hay thu nhận thêm hay nhiều điện tử Một ion mang điện tích âm,khi thu hay nhiều điện tử, gọi anion, ion mang điện tích dương hay nhiều điện tử, gọi cation Quá trình tạo ion gọi ion hóa Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị ion hóa biểu diễn dạng số viết nhỏ lên trên, bên phải ký hiệu nguyên tử hay nhóm nguyên tử, thể số lượng điện tử mà thu hay (nếu lớn 1) dấu + hay − tùy theo hay thu (các) điện tử Trong trường hợp hay thu điện tử khơng cần ghi giá trị số Ví dụ H + hay O2- Các kim loại có xu hướng tạo cation (mất điện tử) phi kim loại có xu hướng tạo anion, ví dụ natri tạo cation Na+ clo tạo anion Cl- Các ion lần lý thuyết hóa Michael Faraday khoảng năm 1830, để miêu tả thành phần phân tử mà chuyển động phía anốt hay catốt Tuy nhiên, chế mà chuyển động diễn không miêu tả tận năm 1884 Svante August Arrhenius luận án tiến sĩ trường đại học tổng hợp Uppsala miêu tả chúng Lý thuyết ông ban đầu không chấp nhận (ông nhận học vị tiến sĩ với điểm thấp để vượt qua) luận án tiến sĩ ơng đoạt giải Nobel hóa học năm 1903 Từ ion đặt tên Michael Faraday, từ tiếng Hy Lạp ἰόν, động tính từ thời ἰέναι, "chuyển động", "người lại" Danh pháp dựa xu hướng anion chuyển động phía anốt, cation chuyển động phía catốt Vì thế, anion (ἀνιόν) cation (κατιόν) có nghĩa "(một thứ) lên" "(một thứ) xuống", cách tương ứng, anốt, ἄνοδος, catốt, κάθοδος, có nghĩa "đi lên" "đi xuống", tương ứng từ ὁδός, "đường" Ái lực e: E Ái lực e lượng giải phóng nguyên tử thể khí kết hợp e vào để biến thành ion âm M + 1e → M, E Mg2+ > F- > O2- B Mg2+ > Na+ > F- > O2- C F- > Na+ > Mg2+ > O2- D O2-> F- > Na+ > Mg2+ Câu 20: Trong hợp chất ion XY (X kim loại, Y phi kim), số electron cation số electron anion tổng số electron XY 20 Biết hợp chất, Y có mức oxi hóa Cơng thức XY A LiF B NaF C AlN D MgO Câu 21: Hai nguyên tố X Y thuộc nhóm A chu kì có số đơn vị điện tích hạt nhân A B 18 C D 10 Câu 22: Hai nguyên tố A, B nhóm A liên tiếp hệ thống tuần hịan B thuộc nhóm V Ở trạng thái đơn chất, A B không phản ứng với Tổng số proton hạt nhân nguyên tử A B 23 Tên A B A cacbon, photpho B oxi, photpho C nitơ, lưu huỳnh D nitơ, oxi Câu 23: Hai nguyên tử A, B có phân lớp electron ngòai 2p, 3s Tổng số electron hai phân lớp hiệu số electron chúng Số thứ tự A, B bảng HTTH : A 5, 10 B 7, 12 C 6, 11 D 5, 12 Câu 24: Nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron phân lớp p Nguyên tử nguyên tố Y có tổng số hạt mang điện nhiều tổng số hạt mang điện X Cấu hình electron lớp ngồi Y A 3s2 3p4 B 3s2 3p5 C 3s2 3p3 D 2s2 2p4 Câu 25: Một nguyên tố thuộc nhóm VA có hóa trị cao với oxi hóa trị hợp chất với hidro A III V B V V C III III D V III Câu 26: Nguyên tố X phi kim có hố trị cao với oxi a; hố trị hợp chất khí với hidro b Quan hệ a b A a = b B a + b = C a ≤ b D a - b = Câu 27: Ngun tố chu kì 4, nhóm VIB có cấu hình electron hóa trị A 4s24p4 B 6s26p2 C 3d54s1 D 3d44s2 Câu 28: Tổng số hạt ion M3+ 37 Vị trí M bảng tuần hịan A chu kì 3, nhóm IIIA B chu kì 3, nhóm IIA C chu kì 3, nhóm VIA D chu kì 4, nhóm IA Câu 29: Nguyên tố X có tổng số hạt (p, n, e) 82 Số hạt mang điện nhiều số hạt khơng mang điện 22 Vị trí X bảng tuần hồn A chu kì 4, nhóm VIB B chu kì 4, nhóm VIIIB C chu kì 4, nhóm IIA D chu kì 3, nhóm IIB Câu 30: Anion X- cation Y2+ có cấu hình electron lớp ngồi 3s 23p6 Vị trí nguyên tố bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học A X có số thứ tự 17, chu kỳ 4, nhóm VIIA; Y có số thứ tự 20, chu kỳ 4, nhóm IIA B X có số thứ tự 18, chu kỳ 3, nhóm VIA; Y có số thứ tự 20, chu kỳ 4, nhóm IIA C X có số thứ tự 18, chu kỳ 3, nhóm VIIA; Y có số thứ tự 20, chu kỳ 3, nhóm IIA D X có số thứ tự 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA; Y có số thứ tự 20, chu kỳ 4, nhóm IIA Câu 31: Tính phi kim nguyên tố nhóm VIA theo thứ tự: 8O, 16S, 34Se, 52Te, biến đổi theo chiều A tăng B giảm C không thay đổi D vừa tăng vừa giảm Câu 32: Các nguyên tố thuộc nhóm IIA bảng tuần hồn có tính chất sau đây? A Dễ dàng cho 2e để đạt cấu hình bền vững B Dễ dàng nhận 2e để đạt cấu hình bền vững C Dễ dàng nhận 6e để đạt cấu hình bền vững D Là phi kim hoạt động mạnh Câu 33: Ion Y– có cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Vị trí Y bảng tuần hồn A chu kì 3, nhóm VIIA B chu kì 3, nhóm VIIIA C chu kì 4, nhóm IA D chu kì 4, nhóm VIA Câu 34: Ngun tử nguyên tố nhóm A bảng tuần hịan có A số nơtron B số lớp electron C số proton D số e lớp Câu 35: Trong nguyên tử nguyên tố R có 18 electron Số thứ tự chu kì nhóm R A VIIIB B VIIIA C VIIIB D IIA Câu 36: Dựa vào quy luật biến đổi tính chất bảng tuần hồn kim loại mạnh (trừ nguyên tố phóng xạ) phi kim mạnh A franxi iot B liti flo C liti iot D xesi flo Câu 37: Trong chu kì bảng tuần hồn, biến đổi tính axit–bazơ oxit cao hidroxit tương ứng theo chiều tăng điện tích hạt nhân A tính axit bazo tăng B tính axit tăng dần, tính bazo giảm dần C tính axit bazo giảm D tính axit giảm dần, tính bazo tăng dần Câu 38: Cho nguyên tố M (Z=11), X (Z=17), Y(Z=9) R (Z=19) Độ âm điện nguyên tố tăng dần theo thứ tự A M m thuc te = => m li thuyet = thuc te *100% m li thuyet 100% H Tính theo chất tham gia: H = m li thuyet m thuc te *100% = m li thuyet = > m H.m thuc te = m thuc te = li thuyet *100% > 100% H p.V R.T P: áp suất khí A đo t0C (tính atm) V: thể tích khí A đo t0C (tính lít) n: số mol chất khí A T: nhiệt độ tuyệt đối (tính 0K) T = t + 273 (T tính 0K) R = 22,4/273 = 0,082 nA = Số mol A đo t0C, P atm Tỉ khối chất khí A d Khối lượng riêng: D = A B = MA MB d A kk = MA 29 mdd ( g ) → mdd = Vdd D Vdd ( ml ) 10 Mối liên quan nồng độ phần trăm nồng độ mol/l 10C % D CM = M D: khối lượng riêng; M: khối lượngmol chất tan Mkk = 29 ... điền vào phân lớp d hay f, cụ thể: (n-1)da nsb (với điều kiện a,b є số nguyên b = , ≤ a ≤ 10) Nếu a + b < ⇒ Số thứ tự nhóm = a + b Nếu a + b = hay hay 10 ⇒ Số thứ tự nhóm = Nếu a + b > 10. .. có 1g nước là: 6,02 .102 3 hạt 18 99, → Số nguyên tử H có 1g nước là: 6,02 .102 3.2 = 663,53 .102 0 hạt 18 100 0,8 → Số nguyên tử H có 1g nước là: 6,02 .102 3.2 = 5,35 .102 0 hạt 18 100 AB32− 42 Trong hạt... = + = 10 → Ni Є VIII.B B/ BÀI TẬP TỰ LUẬN * Chủ đề 1: Tính nguyên tử khối, nguyên tử lượng Bài 1: Biết khối lượng nguyên tử của: mNa = 38,1634 .10- 27kg; mS = 53,226 .10- 27kg; mMg = 40,358 10- 27kg;