BÀI TẬP CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1. Những hạt  và  sinh ra trong sự phân rã phóng xạ là những hạt gì ? 2. Người ta đã biết bốn đồng vị bền của bari có các số khối 135, 136, 137 và 138. Tìm số proton và số nơ tron trong hạt nhân của mỗi đồng vị. 3. Gọi tên những đồng vị của nguyên tố có số khối khác với nhau gấp rưỡi và hơn nữa. 4. Hạt nhân của một nguyên tố gồm có 81 proton và 122 nơ tron. Hỏi số thứ tự nguyên tử và khối lượng nguyên tử áng chừng của nguyên tố đó. Biểu diễn đầy đủ nuclit đó bằng kí hiệu hóa học, số thứ tự nguyên tử và số khối. 5. Tính khối lượng nguyên tử tương đối và trung bình của nguyên tố Silic, cho biết trong thiên nhiên người ta phát hiện được hàm lượng các đồng vị của nó là: 92,28% 28 Si; 4,67% 29 Si và 3,05% 30 Si(về khối lượng). 6. Tali thiên nhiên là hỗn hợp của các đồng vị 203 81 Tl và 205 81 Tl. Dựa vào khối lượng nguyên tử tương đối của Tali thiên nhiên là 204,88, hãy tính thành phần đồng vị của Tali. 7. Tính khối lượng nguyên tử tương đối và trung bình của đồng, cho biết đồng thiên nhiên chứa 71,87% đồng vị 63 Cu và 28,13% đồng vị 65 Cu(về khối lượng). 8. Giải thích tại sao Agon có khối lượng nguyên tử 39,9, ở trong bảng tuần hoàn được xếp trước Ka li có khối lượng nguyên tử A r (K) = 39, 1 (Menđêlêep đã xếp đúng những nguyên tố này ở trong bảng). 9. Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của những nguyên tố: C, Al, Fe, La. 10. Tại sao trong các họ lantanoit và actinoit có 14 nguyên tố ? 11. Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của các nguyên tử Crom và đồng. Tại sao trong sách giáo khoa người ta bàn đến "sự bất thường" trong cách sắp xếp electron trong hai nguyên từ đó? 12. Tìm cấu hình electron của nguyên tử silic ở trạng thái cơ bản. Trong nguyên tử đó có bao nhiêu cặp electron và chúng chiếm những obitan nào? Có bao nhiêu electron độc thân, chúng chiếm những obitan nào? 13. Viết cấu hình electron của nguyên tử silic ở trạng thái kích thích thứ nhất. Trong nguyên tử ấy có bao nhiêu cặp electron, chúng chiếm những obitan nào? Có bao nhiêu electron độc thân, chúng chiếm những obitan nào? 14. Tìm số electron và số proton có trong các hạt sau: 2) ion nitrat NO 3  ; b) cation Fe 3+ c) phân tử NH 3 . 15. Tìm số electron và số proton có trong các hạt sau: a) ion pemahganat MnO 4  ; b) cation NH 4  ; c) phân tử SO 2 . 16. Khí hiếm nào và ion của những nguyên tố nào có cùng một cấu hình electron với hạt sinh ra khi nguyên tử photpho mất tất cả electron hóa trị? 17. Cấu hình electron của nguyên tử he li trùng với cấu hình electron của một số ion nào? Nêu những ion đó và giải thích. 18. Viết phương trình của phản ứng tạo thành hợp chất trong phần của nó chỉ có những ion có cấu hình electron bên ngoài 2s 2 2p 6 . 19. Những electron của ion Cu 2+ có thể nằm ở những obitan sau đây: a) 3s; b) 2d; c) 4p? Giải thích. 20. Những electron của ion Mg 2+ có thể nằm ở những obitan sau đây: a) 2s; b) 3f; c) 4d? Giải thích. 21. Đồng vị của stronti 90 Sr phóng ra hạt . Quá trình đó tạo nên đồng vị của nguyên tố nào? Đồng vị được tạo nên này cũng phóng ra hạt . Quá trình thứ hai này tạo nên đồng vị của nguyên tố nào? 22. Đồng vị phóng xạ của bismut 210 183 Bi phóng ra hạt . Đồng vị của nguyên tố mới được tạo nên cũng phóng ra hạt . Viết phương trình của những biến hóa phóng xạ đó. 23. Điền những số thứ tự và số nuclon còn thiếu trong các quá trình: a) 14 6 C  N + 0 1  ; b) 88 Ra  222 Rn + 4 2 He. 24. Đồng vị của neptuni 239 93 Np là đồng vị được điều chế đầu tiên trong các nguyên tố sau uran. Năm 1940, E.M, Macmilan và P.H. Abenzon đã điều chế đồng vị đó bằng cách sau. Trước tiên bắn những nguyên tử đơteri năng lượng cao vào uran 238, các ông thu được đồng vị uran 239, đồng vị này tự phát phóng ra hạt  tạo nên đồng vị neptuni 239. Viết phương trình của những phản ứng hạt nhân xảy ra. 25. Chu kì bán rã của chì có số khối 210 là 19,7 năm. Sau khi điều chế được một mẫu của đồng vị đó thì sau bao lâu nữa trong mẩu đó còn lại 1/10 khối lượng ban đầu? . 26. Nêu những ví dụ sử dụng đồng vị để làm rõ cơ chế của phản ứng hữu cơ hoặc giải quyết những vấn đề y học. Phần 2 9. Viết tất cả những số lượng tử của hai electron nằm trên obitan 4s. 2-16. Viết bộ các số lượng tử của mỗi electron nằm trên các obitan 3p:    2-17. Electron có n= 3 và l = 1 có thể nằm ở mức năng lượng nào và trên obitan nào? Obitan đó (nói khác đi, đám mây electron) có dạng như thế nào? 26. Chu kì bán rã của 226 88 Ra là 1590 năm. Tìm hằng số của ốc độ bán rã (hằng số bán râ) . Tính phần rađi phân rã trong một năm . 27. Đồng vị 83 Rb có chu kì bán rã là 86,2 ngày; 4g đồng vị đó phản ứng nổ với một lượng dư nước. Hỏi chu kì bán rã của rubiđi trong hợp chất được tạo nên? Giải thích. 28. Nhờ những cuộc khai quật khảo cổ học những vùng cấm trại của dân du cư thời cổ. người ta tìm thấy nhiều mẫu vật của vật liệu hữu cơ, than gỗ và những chất khác chứa cacbon. Để xác định tuổi của những mẫu vật đó người ta dùng phương pháp niên đại địa chất. Người ta đã xác định được rằng những mẫu vật đã được phát hiện, cho 4,4 phân rã nguyên từ cacbon 14 trong một phút tính trên 1g cacbon. Xác định tuổi của các đối tượng. 29. Tính độ hụt khối lượng của đồng vị berili 9 Be và năng lượng liên kết trên một nuclon của hạt nhân berili. 30. Năng lượng liên kết tính trên một nuclon trong hạt nhân của đồng vị clo 35 Cl là 8,5 MeV. nuclon -1 . Tính độ hụt khối lượng của đồng vị Clo 35. . 31. Nêu những ví dụ của đồng vị có khả năng tham gia phản ứng phân chia hạt nhân hay phản ứng tổng hợp hạt nhân . 32. Kể ra những tính chất kim loại quan trọng nhất. Những nguyên tố có tính kim loại sắp xếp ở phần nào của bàng tuần hoàn? Những nguyên tố nào sau đây là kim loại, nửa kim loại hay không kim loại: ka li, sen, nhôm, xenon, bom, silic, photpho? 33. Trong bài "Hóa học" trong cuốn Bách khoa toàn thư của Anh quốc xuất bản lần thứ chín xuất bản năm 1878), Amstrong viết rằng Menđêlêep gần đây đã qui cho uran khối lượng nguyên tử 240 thay cho giá trị cũ là 120 do Beczêliuyt xác định. Tác giả của bài báo cho giá trị 180. Menđêlêep đã đúng. Uraninit là quặng quan trọng của uran, công thức đúng của nó có dạng U 3 O 8 . Hỏi công thức nào của quặng uran đó mà a) Beczêliuyt và b) Amstrong đã thừa nhận? 1. Cho các nguyên tố sau đây: Cl; Al; Na; P , căn cứ vào sự biến thiên tính chất của các nguyên tố trong một chu kỳ và trong 1 nhóm của bảng tuần hoàn. a) Hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần của bán kính nguyên tử đối với các nguyên tố trên. b) Cho biết thứ tự tăng dần về độ âm điện của các nguyên tố khảo sát nói trên. 2. Căn cứ vào cấu hình electron của Na + (Z = 11) và Ne (Z= 10), hãy so sánh bán kính của chúng. Đáp số: l) a) r : Na > Al > P > Cl b) X : Na < Al < P < Cl 2) r : Na + < Ne 3. a) Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản cho các nguyên tố sau: Mg(Z = 12); Ca(Z = 20); Sr(Z = 38); Zn(Z = 30); Cd(Z = 48). b) Cho các giá trị thế ion hóa thứ nhất (đơn vị kJ/mol) : 548; 585; 736; 903. Hãy gán các giá trị nói trên cho các nguyên tố ở câu hỏi (a) c) Người ta biết rằng Sr(Z = 38) khi mất 2e sẽ có cấu hình electron bền vững; trong khi đó nguyên tử Fe(Z = 26) lại cho 2 dạng cấu hình electron bền vững khi mất electron. Hãy viết cấu hình electron cho 3 trường hợp trên và chỉ rõ số electron độc thân cho từng trường hợp. Đáp số: c) Số electron độc thân lần lượt là: 0, 4 và 5. 4. Ion X 3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d 2 : . - Viết eấu hình electron của nguyên tử X và ion X 3+ : - Xác định điện tích hạt nhân của X 3+ ; - Xác định chu kì, phân nhóm của X . - Hai electron 3 d 2 ứng với những giá trị nào của 4 số lượng tử ? 5. Hãy bổ sung dãy sơ đồ phản ứng sau: 235 92 U + n  137 52 Te + X + 2n 6. a) Khi phóng chùm tia  vào một lớp nguyên tử vàng, ngừơi ta thấy rằng trong khoảng l0 8 hạt có một hạt gặp hạt nhân. Một cách gần đúng hãy xác định đường kính của hạt nhân so với đường kính của nguyên tử. b) Một cách gần đúng coi mỗi hạt proton cưng như mỗi hạt nơ tron có khối lượng bằng 1u (đv.KLNT), hãy tính khối lượng riêng của hạt nhân.  a) Hạt nhân như vậy có tiết diện hình tròn bằng 10 – 8 tiết diện của nguyên tử. Vì đường kính tỉ lệ với căn bậc hai của diện tích hình tròn nên đường kính của hạt nhân có độ lớn vào khoảng 10 – 4 đường kính nguyên tử. b) Áp dụng công thức (I): R = kA 1/3 coi k = 1,5.10 –13 cm. Thể tích hạt nhân: V = 4 3 R 3 = 4 3  (l,5.10 – 13 ) 3 . A [cm 3 ] Vì u = 1 N gam nên m = A N (gam) = 23 6,22.10 A Do đó khối lượng riêng của hạt nhân: d = m V = 23 6,22.10 A . 13 3 3 4 (1,5.10 ) . A   = 1,2.10 14 g/cm 3 . (120 triệu tấn/cm 3 ) 7. a/Trong dãy phóng xạ Uran,qua một loạt biến đổi thu được đồng vị bền 208 82 Pb. Hỏi quá trình trên giải phóng bao nhiêu hạt  , hạt  từ một hạt nhân 238 92 U ? b/ Hỏi có bao nhiêu hạt ,hạt  được phóng ra trong dãy biến đổi phóng xạ chuyển 232 90 Th 208 82 Pb  Từ 238 92 U đến 208 82 Pb có độ hụt số khối = 238 - 206 = 32  Số hạt  giải phóng là 32 : 4 = 8 hạt. Độ hụt số proton = 92 - 82 = 10 ; Trong khi đó sự giải phóng 8 hạt  làm hụt số proton = 8 x 2 = 16. Vậy số hạt  ( -1 e 0 ) giải phóng là: 16 -10 = 6 hạt. 8. Hạt nhân Liti có khối lượng = 7,01601 đvC. Hãy tínhNănglượng liên kết riêng của hạt nhân Liti ? Cho khối lượng proton và nơtron lần lượt là 1,00724 đvC; 1,00862đvC . Biết 1đvC = 931,5 MeV/c 2 .  Khối lượng của 3p + 4n = 1,00724 x3 +1,00862 x4 = 7,0562đvC Độ hụt khối lượng m = 7,0562 - 7,01601 = 0,04019 đvC E = mC 2 = 0,04019 x 931,5 = 37,44 MeV Năng lượng liên kết riêng trung bình = 37,44 : 7 = 5 MeV/ nucleon 9. a) Hãy tính năng lượng được giải phóng đối với một nguyên tử, một mol nguyên tử 235 92 U trong phản ứng phân hạch 235 92 U + 1 0 n  146 57 La + 87 35 Br + 3( 1 0 n). Cho biết khối lượng của 235 U, n, 146 La, 87 Br theo thứ tự là: 235,044u; 1,00862u; 145,943u; 86,912u.  m = 235,044 – (145,943 + 86,912 + 2. 1,00862) = 0,171u E = 0,171 . 931,2 = 159,23 MeV Đối với một nguyên tử, m = 0,171(u) thì một mol nguyên tử, m = 0,171(gam) = 0,171.10 –3 kg E = m.c 2 = 0,171. 10 –3 .(2,9979.10 8 ) 2 = 1,54.10 13 J. (c  3. 10 8 m/s) Có thể tính theo cách sau: 1eV = 1,602.10 –19 J mà 1MeV = 10 6 eV = 1,602. 10 –13 J nên năng lượng giải phóng đối với 1 mol nguyên tử = 159,23. 1,602. 10 –13 . 6,022.10 23 = 1,54. 10 13 J. b) Khi bắn phá 235 92 U bằng một nơtron ta thu được 132 51 Sb và 101 41 Nb. Hãy xác định năng lượng được giải phóng ra theo eV của một nguyên tử 235 U. Cho: m( 235 U) = 235,04u ; m( 132 Sb) = 131,885u ; m( 101 Nb) = 100,911u ; m n = 1,0087u ; c = 3. 10 8 m/s. Kết quả: 214,5. 10 6 eV 10. a/ 226 88 Ra có chu kỳ bán huỷ là 1590 năm. Hãy tính khối lượng của một mẫu Ra có cường độ phóng xạ = 1Curi (1 Ci = 3,7. 10 10 Bq )?  Theo biểu thức v = – dN dt = kN = 3,7.10 10 Bq ( trong đó N là số nguyên tử Ra, còn k = 1 2 ln2 T  N = 10 3,7.10 0,693 . T 1/2 ) và T 1/2 = 1590.365.24.60.60 = 5,014.10 10 m Ra = 23 226 N 6,022.10 = 10 10 23 226.3,7.10 .5,014.10 0,693.6,022.10 = 1 gam b/ Tương tự với 40 19 K có chu kỳ bán huỷ 1,49. 10 9 năm và với 137 56 Ba có chu kỳ bán huỷ 2,6 phút. Kết quả: 1,66. 10 5 (g) và 1,89. 10 9 (g) 11. Cacbon 14 phóng xạ  vơi chu kỳ bán huỷ 5570 năm, cacbon 14 tồn tại dưới dạng khí cacbonic và tham gia vào chu trình biến hoá của cơ thể sống. Trong cơ thể sống (cây cối)nồng độ của cac bon 14 không đổi. Đối với cơ thể đã chết, quá trình hấp thụ khí cacbonic ngừng hoạt động, cacbon 14 không được tái sinh nên nồng độ giảm dần do quá trình phân huỷ phóng xạ. Một mẫu gỗ thời tiền sử có cường độ phóng xạ là 197 phân rã/phút. Với cùng một khối lượng một mẫu gỗ lấy từ cây mới chết, cùng loại với mẫu gỗ trên thì có cường độ phóng xạ là 1350 phân rã/phút. Hãy xác định tuổi của mẫu gỗ thời tiền sử. Theo công thức: k = 1 t ln 0 N N và T 1/2 = ln2 k ta có t = 1 2 0,693 T . 2,303lg 0 N N với N 0 =1350 ; N =197 và T 1/2 = 5570 tính được t = 15472 năm. 12. a) Một mẫu ra đon (Rn), ở thời điểm t = 0, phóng ra 7,0. 10 4 hạt  trong một giây, sau 6,6 ngày mẫu đó phóng ra 2,1.10 4 hạt /s. Hãy tính chu kì bán huỷ của mẫu Rn nói trên b) Chu kì bán huỷ của Poloni (Po) bằng 138 ngày. Hỏi khối lượng của Poloni mà người ta cần phải sử dụng để có một cường độ phóng xạ bằng 1Ci (1Ci = 3,7.10 10 Bq và Po = 210). Kết quả: a) 3,8 ngày. b) m = 0,222 mg. 13. Một mẫu đá chứa 17,4 mg 238 U và 1,45 mg 206 Pb. Biết rằng chu kỳ bán huỷ của 238 U là 4,51. 10 9 năm. Hãy tính thời gian tồn tại của mẫu đá đó. (6,58. 10 8 năm) 14. Một mẫu than lấy từ hang động của người Polinêxian cổ tại Hawai có tốc độ là 13,6 phân huỷ 14 C trong 1 giây tính với 1 gam cacbon. Hãy cho biết niên đại của mẫu than đó, biết chu kỳ bán huỷ của 14 C là 5730 năm và trong khí quyển , trong mỗi cơ thể động thực vật đang sống cứ 1 giây trong 1 gam cacbon có 15,3 phân huỷ 14 C. (974 năm) 15. a) Hãy tính xem trong bao nhiêu năm thì 99,9% số nguyên tử phóng xạ X bị phân huỷ, cho biết chu kỳ bán huỷ của X là 50 năm. (498 năm) b) Tương tự với : - 80%; T 1/2 = 750 năm. (1742 năm) c) Biết chu kỳ bán huỷ của Ra là 1620 năm. Sau bao lâu 3 gam Ra giảm chỉ còn 0,375 gam(4860) 16. Một mẫu than lấy từ hang động ở vùng núi đá vôi tỉnh Hoà Bình coá 9,4 phân huỷ 14 C. hãy cho biết người Việt cổ đại đã tạo ra mẫu than đó cách đây bao nhiêu năm ? Biết chu kỳ bán huỷ của 14 C là 5730 năm, trong khí quyển có 15,3 phân huỷ 14 C (tính với 1 gam C xảy ra trong 1 giây). 17. Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử của một nguyên tố X là 5p 5 . Tỷ số nơ tron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số nơ tron của X bằng 3,7 lần số nơ tron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29 gam Y tác dụng với lượng dư X thì thu được 18,26 gam sản phẩm có công thức là XY. Hãy xác định điện tích hạt nhân Z của X và Y và viết cấu hình electron của Y tìm được.(Z X = 53 và Z Y = 19) 18. a) Hãy xếp các nguyên tố Na - K - Li theo thứ tự giảm trị số năng lượng ion hoá thứ nhất (I 1 ). Giải thích bằng cấu tạo nguyên tử. b)Năng lượng ion hoá thứ nhất (I 1 ) của Mg = 7,644 eV; của Al = 5,984 eV. Dựa vào cấu hình electron, hãy thích sự lớn hơn của I 1 của Mg so với Al. 19. a/ Uran trong thiên nhiên chứa 99,28% 238 U ( có thời gian bán huỷ là 4,5.10 9 năm) và 0,72% 235 U (có thời gian bán huỷ là 7,1. 10 8 năm). Hãy tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị trên trong 10 gam U 3 O 8 mới điều chế. (v (238) = 1,04. 10 5 hạt nhân/ giây ; v (235) = 4,76. 10 4 hạt nhân/giây) b/ Mary và PieCurie điều chế 226 Ra từ quặng Uran trong thiên nhiên . 226 Ra được tạo ra từ đồng vị nào trong hai đồng vị trên ? ( 238 92 U  226 86 Ra + 3 4 2 He + 2  ) 20. Năng lượng 1 electron ở lớp thứ n trong trường lực một hạt nhân được tính theo đơn vị eV bằng công thức E n = – 13,6 2 2 z n a/ Hãy tính năng lượng 1e trong trường lực mỗi hạt nhân sau đây: F 8+ , Li 2+ , N 6+ . b/ Hãy cho biết qui luật liên hệ giữa E n với Z. Giải thích tóm tắt qui luật đó. c/ Trị số tính được theo (1) có liên hệ với năng lượng ion hóa không? Giải thích cụ thể. 21. Xét các phản ứng phân hạch sau của 235 U bằng nơtron nhiệt: 235 92 U + n  94 38 Sr + 140 ( ) Xe + ( ) (1) 235 92 U + n  141 56 Ba + ( ) + 3n (2) a/ Hãy xác định các tiểu phân và số còn thiếu. b/ Xét phản ứng (1) nêu trên, các mảnh phân hạch không bền bị phân rã  liên tiếp tạo thành Zr và Ce.Viết phương trình phản ứng hạt nhân thu gọn và tính tổng động năng phóng thích theoMeV. Cho m ( 235 U) = 235,0493 u ; m ( 94 Zr) = 93,9063 u ; m ( 140 Ce) = 139,9054 u và 1 u = 931,5 MeV/ c 2 . 22. Từ thực nghiệm, biết năng lượng ion hóa thứ nhất(I 1 ) của Li = 5,390 eV. Quá trình Li - 2e → Li 2+ có E = 81,009 eV. Hãy tính năng lượng ion hóa I 2 và năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e → Li 3+  Do Li - 1e  Li + có I 1 = 5,390 eV nên Li + + 1e  Li E 0 1 = - I 1 = - 5,390eV Li - 2e  Li 2+ E 2 = 81,009 eV Li + - e  Li 2+ I 2 = E 1 + E 2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV Li 2+ là hệ 1e một hạt nhân, nên năng lượng của electron được tính theo công thức E 3 (Li 3+ ) = - 13,6. 2 2 n Z ở đây 1 3   n Z 3  E 3 (Li 3+ ) =-13,6. 2 2 1 3 = -122,4 (eV) Li 2+ - 1e  Li 3+ I 3 = - E 3 = 122,4 eV Li - 2e  Li 2+ E 2 = 81,009 eV Li - 3e  Li 3+ E = I 3 + E 2 = 203,41 eV 23. 1/ Trong tự nhiên oxi có 3 đồng vị: O 16 = 99,76 ; O 17 = 0,04 ; O 18 = 0,2 Giải thích vì sao khối lượng nguyên tử trung bình của oxi lại bằng 15,9994 đvC. 24. Hợp chất M tạo bởi 2 nguyên tố X và Y, cho biết: - Tổng số 3 loại hạt trong nguyên tử X là 52, hoá trị cao nhất của X với oxi gấp 7 lần hoá trị của X với hiđrô. - Y thuộc cùng chu kì với X, có cấu hình electron: np 1 . a) Xác định số thứ tự X, Y trong bảng hệ thống tuần hoàn và gọi tên 2 nguyên tố. b) Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của M biết hiệu độ âm điện giữa X và Y có giá trị tuyệt đối nhỏ hơn 1,77. Khối lượng phân tử của M là 267. 25. Cho 2 nguyên tố A 16 và B 29 . Hãy viết các cấu hình electron cho mỗi nguyên tố ở trạng thái không kích thích và trạng thái kích thích. Mỗi cấu hình electron đó ứng với khả năng cho mức oxi hoá nào của nguyên tố?  Khối lượng mỗi đồng vị không phải đơn thuần bằng số khối. Khối lượng mỗi nguyên tử không phải bằng tổng khối lượng các hạt p, n, e nhiều khi hình thành hạt nhân nguyên tử bao giờ cũng có hiện tượng hụt khối lượng, sự hụt khối lượng này giải phóng một năng lượng rất lớn E = mc 2 . a) -Xác định được Z = 17  X là Cl (clo). - Từ dữ liệu đầu bài xác định được Y là Al. b) Từ dữ liệu đầu bài với KLPT của M là 264.  công thức phân tử M là: Cl Cl Cl Al Al Cl Cl Cl A 16 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 : số oxy hoá -2 B 29 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 : số oxy hoá +2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 4 : số oxy hoá +4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 : số oxy hoá +1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 2 : số oxy hoá +6 26. Có những trường hợp nào về số lượng electron trong 1 obitan nguyên tử ? dùng Ô lượng tử hãy trình bày cụ thể từng trường hợp đó. 27. Những cặp chất nào cho dưới đây có sự phân bố electron vào các phân lớp giống nhau? 34 Se 2+ và 36 Kr ; 25 Mn 2+ và 24 Cr 3+ ; 11 Na + và 17 Cl – ; 28 Ni và 30 Zn 2+ . 28. l) Hãy thay mỗi dấu (?) bằng các kí hiệu thích hợp và viết phương trình phản ứng hạt nhân cho mỗi biến đổi trong dãy sau : 238 92 U  ? + 234 90 Th  234 91 Pa + ?   – + ?  4 2 He + ? (1) (2) (3) (4) 2) Thực nghiệm cho biết một mẫu đá ura nynit có tỉ lệ khối lượng 206 238 Pb U = 0,0453. Chu kì bán huỷ của U 238 là 4,55921. 10 9 năm. Hãy tính tuổi của mẫu đá ura nynit đó : a. gần đúng. b. chính xác . 29. Dùng ô lượng tử (có chú ý thứ tự của electron) , hãy trình bày các trường hợp có thể xảy ra khi phân bố 2 electron vào các obitan nguyên tử phân lớp p . 30. Mỗi phân tử XY 3 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 196; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76. a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY 3 . b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y. c) Dựa vào phản ứng oxi hoá - khử và phản ứng trao đổi, hãy viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện, nếu có) các trường hợp xảy ra tạo thành XY 3 .  1. Có ba trường hợp: hoặc hoặc Obitan nguyên tử trống có 1 e có 2 e 2. a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số nơtron (hạt không mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY 3 , ta có các phương trình: Tổng số ba loại hạt: 2 Zx + 6 Zy + Nx + 3 Ny = 196 (1) 2 Zx + 6 Zy  Nx  3 Ny = 60 (2) 6 Zy  2 Zx = 76 (3) Cộng (1) với (2) và nhân (3) với 2, ta có: 4 Zx + 12 Zy = 256 (a) 12 Zy  4Zx = 152 (b) Zy = 17 ; Zx = 13 Vậy X là nhôm, Y là clo. XY 3 là AlCl 3 . b) Cấu hình electron: Al : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; Cl : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Các phương trình phản ứng tạo thành AlCl 3 : t o 2Al + 3 Cl 2 = 2 AlCl 3 t o 2Al + 3 CuCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 Cu Al 2 O 3 + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2 O Al(OH) 3 + 3 HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O Al 2 S 3 + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2 S NaAlO 2 + 4 HCl = AlCl 3 + NaCl + 2 H 2 O Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 BaCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 BaSO 4  31. Xác định nguyên tử mà electron cuối cùng điền vào có các số lượng tử sau: a) n = 2 ; l = 1 ; m = 0 ; s = + 1 2 b) n = 3 ; l = 2 ; m = 0 ; s = – 1 2 32. Trong một chu kỳ và trong một nhóm A, năng lượng ion hóa thứ nhất (I 1 , kJ/mol) biến đổi như thế nào? Hãy giải thích: - I 1 (B) < I 1 (Be) - I 1 (O) < I 1 (N) - I 1 (Si) = 786 ; I 1 (P) = 1012 ; I 1 (S) = 1000 và I 1 (Cl) = 1251 33. Nguyên tử của nguyên tố Hoá học X có tổng các hạt proton, electron, nơtron bằng 180; trong đó tổng các hạt mang điện gấp 1,432 lần số nơtron. 1/Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử X (có giải thích rõ cơ sở để viết). 2/Nêu dự đoán tính chất Hoá học của X ở dạng đơn chất (có nêu rõ cơ sở để dự đoán và viết phương trình phản ứng chứng minh). 3/ Khi cho dạng đơn chất của X tác dụng với AgNO 3 trong dd (dung môi không phải là H 2 O) ở điều kiện thường chỉ tạo ra được 2 hợp chất trong đó một chất là AgX. Hãy viết phương trình phản ứng. Đó là phản ứng trao đổi hay oxi hoá khử? Tại sao? 34. 2.Ba nguyên tố X, Y, Z trong cùng một chu kỳ có tổng số hiệu nguyên tử là 39. Số hiệu của nguyên tử Y bằng trung bình cộng số hiệu của nguyên tử X và Z. Nguyên tử của 3 nguyên tố này hầu như không phản ứng với H 2 O ở điều kiện thường. a) Hãy xác định vị trí các nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Viết cấu hình e của nguyên tử và gọi tên từng nguyên tố. b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử của các nguyên tố đó. c) So sánh tính bazơ của các hiđroxit. d) Tìm cách tách từng oxit ra khỏi hỗn hợp oxit của 3 nguyên tố đó.  Z X + Z Y + Z Z = 39 Z Y = 13 ~ Al : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Z Y = Z X + Z Z  Z X = 12 ~ Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 2 Z Z = 14 ~ Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 a/ Cả 3 nguyên tố đều thuộc chu kì 3. Mg ở nhóm II A, Al ở nhóm III A còn Si ở nhóm IV A. b/ Thứ tự độ âm điện Mg < Al < Si Thứ tự bán kính nguyên tử Mg > Al > Si (cùng chu kỳ) c/ Thứ tự tính bazơ Mg(OH) 2 > Al(OH) 3 > Si(OH) 4 ~ H 2 SiO 3 .H 2 O bazơ yếu lưỡng tính axit yếu d/ Tách hỗn hợp MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 MgO NaAlO 2 CO 2 Al(OH) 3 t o Al 2 O 3 Al 2 O 3 ddNaOH MgO ddHCl SiO 2 không tan SiO 2 SiO 2 MgCl 2 NaOH Mg(OH) 2 t o MgO không tan 35. Hãy xếp các công thức sau đây theo thứ tự tăng dần số oxi hoá của N: N 2 , NO, NH 3 , N 2 O, NH 2 OH, HNO 3 , N 2 H 4 , NO 2 , HNO 2 . Hãy chỉ rõ nguyên nhân về cấu tạo nguyên tử để N có số các oxi hoá đó.  1.Sắp xếp thứ tự tăng dần số oxi hoá của N: -5 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 NH 3 N 2 H 4 NH 2 OH N 2 N 2 O NO HNO 2 NO 2 HNO 3 Nguyên nhân: N có z = 7 nên có cấu hình electron 1s 2 2s 2 2p 5 . Theo qui tắc bát tử để đạt tới số electron vỏ hoá trị boã hoà tương tự ở nguyên tử khí trơ gần N, có thể xảy ra: N thu thêm electron (hay đợi electron dùng chung lệch về N) nên N có số oxi hoá âm từ -1 đến - 3. Hoặc N nhường (hay thay đổi electron dùng chung lệch về phía nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn N) nên N có số oxi hoá dương, từ +1 đến +5. N có số oxi hoá bằng 0 khi ở dạng đơn chất N 2 . 36. Hãy hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau đây (có định luật bảo toàn nào được dùng khi hoàn thành phương trình trên ?) a. 92 U 238  90 Th 230 + b. 92 U 235  82 Pb 206 + 37. a) Rađi là nguyên tố thổ kiềm, Z = 88: Hãy cho biết nguyên tố thổ kiềm tiếp theo sẽ có số thứ tự Z là bao nhiêu ? b) Sự nghiên cứu hiện nay hướng về sự điều chế nhân tạo các nguyên tố có số thứ tự là 112, 118 vì theo dự kiến các nguyên tố này có một độ bền tương đối: Hãy giải thích điều đó dựa trên cấu hình điện tử của chúng. a) Nguyên tố thổ kiềm tiếp theo nguyên tố.Ra sẽ có số thứ tự : Z = 88 + 14 + 10 + 2 + 6 = 120 (5f) (6d) (8s) (7p) b) 112 Y có cấu hình : [Rn] 5f l4 6d 10 7s 2 . phân lớp 6d bão hoà . 118 Z có cấu hình: [Rn] 5f l4 6d 10 7s 2 7p 6  lớp vỏ có cấu trúc của một khí:trơ. 38. Cho biết một số giá trị năng lượng ion hoá thứ nhất (I 1 , eV) : 5,14 ; 7,64 ; 21,58 của Ne, Na, Mg và một số giá trị năng lượng ion hoá thứ hai (I 2 , eV) : 41,07 ; 47,29 của Na và Ne. Hãy gán mỗi giá trị I 1 , I 2 cho mỗi nguyên tố và giải thích. Hỏi I 2 của Mg như thế nào so với các giá trị trên? Vì sao?  * Ne (2s 2 , 2p 6 ) cấu hình bền vững. Na (2s 2 , 2p 6 , 3s 1 ) có e 3s dễ tách ra khỏi nguyên tử để có cấu hình bền vững  I 1 của Na nhỏ hơn I 1 của Ne. Mg (2s 2 , 2p 6 , 3s 2 ) có điện tích hạt nhân lớn hơn so với Na nên năng lượng I 1 lớn hơn I 1 của Na. Vậy: I 1 (Na) = 5,14 ; I 1 (Mg) = 7,64 ; I 1 (Ne) = 21,58 . * Na + có cấu hình bền vững của ne, trong khi đó Ne + có cấu hình kém bền. Sự tách e ra khỏi cấu hình bền vững của Na + đòi hỏi một năng lượng I 2 lớn hơn I 2 của Ne. Vậy, I 2 (Na) = 47,29 ; I 2 (Ne) = 41,07 . * Mg+ có cấu hình Ne3s 1 , trong đó e 3s dễ tách ra khỏi nguyên tử để có cấu hình bền vững của Ne nên I 2 của Mg nhỏ hơn I 2 của Na  I 2 (Mg) < 47,29. 39. Hãy so sánh giá trị năng lượng ion hoá thứ nhất (I 1 )và năng lượng ion hoá thứ hai (I 2 ) của nguyên tử Ca và nguyên tử K. Giải thích. 14C là một đồng vị phóng xạ ~ của cacbon có chu kì bán hủy t'/2 = 5700 năm. NÓ tồn tại trong tự nhiên do được tạo thành liên tục trong khí quyển từ các phản ứng hạt nhân giữa nguyên tử ni tơ và các nơ tron có từ tia vũ trụ. Ta giả sử rắng tốc độ tạo thành không thay đổi trong hàng ngàn năm và bằng tốc độ phân rã, từ đó hàm lượng 14C trong khí quyển đạt đến trạng thái bền. Hệ quả là 14C cùng tồn tại với các đồng vị bền 12C và 13C trong khí quyển và cùng với các đồng vị ấy tham dự vào tất cả các phản ứng có hên quan đến cacbon. NÓ kết hợp với oxi tạo ra CO2 và xâm nhập mọi sinh hệ thông qua quá trình quang tổng hợp với ti lệ đồng vị Ci4/ci2 không thay đổi, đánh dấu các phân tử hữu cơ. Điều này được dùng để định tuổi các mẫu có nguồn gốc sinh học (như lụa, tóc, . ) được cô lập bằng cách nào đó sau khi cơ thể ấy chết đi (ví dụ như trong các ngôi mộ cô). Tỉ lệ Ci4/ci2 trong các mẫu này không chỉ thay đổi, mà giảm dần theo thời gian do 14C phân hủy liên tục. ĐỘ phóng xạ riêng của 14C trong sinh hệ bằng 0,277 bequerel mỗi gam cacbon tổng cộng [ 1 Bq = 1 dps (phân rã mỗi giây] a) Tính tuổi của một mẫu cô lập được có ti lệ Ci4/ci2 bằng 0,25 ti lệ trong mẫu hiện nay. b) Nguyên tử 14C biến đổi ra sau khi phân rã? . c) Điều gì xảy ra với phân tử hữu cơ (ví dụ như A 0 N, protein, . . . ) trong cơ quan sống có chứa 14C khi nguyên tử 14C phân .rã? d) Hãy tính độ phóng xạ dựa trên 14C và số nguyên tử 14C của một người nặng 75 ~fho biết hàm lượng cacbon tổng cộng vào khoảng i 8,5%. a) Gọi No là tỉ lệ 14C/12C trong hệ đang sống và N là ti lệ tương tự của mẫu lấy từ hệ đã chết i năm trước đây. Quan hệ giữa hai tỉ lệ trên là N Noê~t' trong đó ~ ( ln 2 1 t'/2) là hằng số phân rã của 14C. Phương trình trên thành: 1/2 t=~ln-=-5700năm-=li400năm b) Sơ đồ phân rã ~ì dựa trên phản ứng hạt nhân ri ~ p + ị3 + ve ' trong đó p là proton, vẽ là antineutrino của electron. Trong trường hợp 14C ta có 14C ~ 14N + ~ + y nhờ đó C chuyển thành một nguyên tử N (thông thường). c) Nếu một phân tử hữu cơ có chứa 14C, kết quả của sự phân rã có thể che dấu cấu trúc phân tử, gây tổn hại lớn cho phân tử Ở kế cận nguyên tử 14C. ít nhất liên kết có thể bị giảm hoạt vì 14N là một nguyên tử khác 14C về tính chất hóa học. Cũng có thể tạo nên các gốc tự do. d) Tổng 'lượng cacbon trong cơ thể người nặng 7 5 kg bằng 75 kg x 0, 1 85 = 1 3,9 kg. ĐỘ phóng xạ toàn phần (R) là R 0,277 Bq/g x 13,9 x 103 g - 3850 Bq. Lượng 14C hiện diện ình được từ độ phóng xạ toàn phần như sau: R = - dn = ~N . N A = A ln 2 = 3850 s 1 5700 năm 60x60x24x365.25 s 1,0 x 1015 nguyên tử = 1 ,66 nmol . Y, Z trong cùng một chu kỳ có tổng số hiệu nguyên tử là 39. Số hiệu của nguyên tử Y bằng trung bình cộng số hiệu của nguyên tử X và Z. Nguyên tử của 3 nguyên tố này hầu như không phản ứng với. định vị trí các nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Viết cấu hình e của nguyên tử và gọi tên từng nguyên tố. b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử của các nguyên tố đó chuyển thành một nguyên tử N (thông thường). c) Nếu một phân tử hữu cơ có chứa 14C, kết quả của sự phân rã có thể che dấu cấu trúc phân tử, gây tổn hại lớn cho phân tử Ở kế cận nguyên tử 14C. ít