Luận văn Hệ thống hóa lý thuyết và xây dựng hệ thống bài tập phần cơ sở lý thuyết cấu tạo chất lớp 10 chuyên hóa học

sau: - Tổng số hạt không mang điện của X và Y là 7. - Tổng số hạt mang điện dương của X và Y là 8. - Số khối của nguyên tử Y gấp 14 lần số khối của nguyên tử X. a) Viết cấu hình electron nguyên tử và gọi tên nguyên tố X, Y. b) Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố X có thể được xếp vào vị trí IA (cùng với các kim loại kiềm) và nhóm VIIA (cùng với các halogen). Hãy nêu 3 lí do chính (cho mỗi trường hợp) để giải thích: vì sao có thể xếp nguyên tố X vào 2 nhóm trên. Bài 9: X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Tổng điện tích hạt nhân là 90 (X có số điện tích hạt nhân nhỏ nhất). a) Xác định X, Y, R, A, B. b) Viết cấu hình electron nguyên tử của X2–, Y–, R, A+, B2+. So sánh bán kính của chúng và giải thích. Bài 10: Mỗi phân tử XY3 có tổng số 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. 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 hóa học của phản ứng (ghi rõ điều kiện, nếu có) các trường hợp xảy ra tạo thành XY3. Bài 11: Một hợp chất cấu tạo từ cation M+ và anion X2–. Trong phân tử M2X có tổng số hạt p, n, e là 140. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 hạt. Số khối của ion M+ lớn hơn số khối của ion X2– là 23. Tổng số hạt trong ion M+ nhiều hơn trong ion X2– là 31. Viết cấu hình electron của các ion M+ và X2–. Bài 12: Một hợp chất vô cơ B được tạo nên tử ion M3+ và ion X-. Tổng số hạt trong hợp chất là 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60. Nguyên tử khối của X lớn hơn nguyên tử khối của M là 8. Tổng số hạt trong ion X-nhiều hơn tổng số hạt trong ion M3+ là 16. Tìm công thức hợp chất B. Bài 13: Hợp chất A được tạo thành từ cation R+ và anion Q2-. Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên. Tổng số proton trong R+ là 11, còn tổng số electron trong Q2- là 50. Hãy xác định công thức phân tử và gọi tên A, biết rằng 2 nguyên tố trong Q2- thuộc cùng một nhóm và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp. Bài 14: A, B, C, D, E, F là các hợp chất có oxi của nguyên tố X và khi cho tác dụng với NaOH đều cho ra chất Z và H2O. X có tổng số proton và nơtron bé hơn 35, có tổng đại số số oxi hóa dương cực đại và 2 lần số oxi hóa âm là -1. Lập luận để xác định các chất trên và viết phương trình hóa học của các phản ứng. Biết rằng dung dịch A, B, C làm quỳ tím hóa đỏ, dung dịch E, F phản ứng với axit mạnh và bazơ mạnh. Bài 15: Một hợp chất ion A được cấu tạo từ cation M+ và anion X22-. Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong A là 164; trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 52. Số khối của M+ lớn hơn số khối của X22- là 7. Tổng số hạt trong ion M+ nhiều hơn trong ion X22- là 7. Tìm công thức phân tử của A. Bài 16: A, B là hai nguyên tố không thuộc chu kì 1 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Hợp chất ABn có tổng số hạt cơ bản nhiều hơn so với AnB là 3. Trong phân tử ABn, thành phần khối lượng của B là 69,565% và số hạt mang điện của A ít hơn so với B là 18. Xác định A, B biết n nguyên dương. Bài 17: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong các phân tử AxB, BA’x, AxA’, AxA’x lần lượt là 52, 96, 28 và 52 (A, A’, B là 3 nguyên tố và x là chỉ số). a) Xác định nguyên tố A, A’, B và công thức hóa học của các phân tử trên. b) Hoàn thành các phương trình hóa học của các phản ứng sau: MxA’x + dung dịch Ax+1XA’x+2 (dư) → (1) Ax+1XA’x+1 → ? + ? (2) 1 trong 2 sản phẩm thích hợp của (2) + ? + AxA’ → Ax+1XA’x+1 + ? (3) AxB + AYA’x+1 → .. (4) Với M là kim loại kiềm cùng chu kì với B, X là nguyên tố phi kim cùng chu kì với B, Y là nguyên tố cùng phân nhóm với X. Tỉ lệ mol AxB : AYA’x+1 trong phản ứng đã hoàn thành là 3:8. A, A’, B, x là các nguyên tố và chỉ số đã nêu trên. Mỗi dấu ? tương ứng với 1 chất. Dạng 2: Bài tập về các số lượng tử Bài 18: Vì sao mỗi bộ 4 số lượng tử dưới đây không thể là bộ 4 số lượng tử của một electron trong một nguyên tử nào đó? a) n = 3, l = 3, ml = +1, ms = +1/2. b) n = 3, l = 1, ml = +2, ms = +1/2. c) n = 2, l = 1, ml = -1, ms = 0. d) n = 4, l = 3, ml = -4, ms = -1/2. Bài 19: Electron cuối (electron có năng lượng cao nhất) của các nguyên tử a, b, c ở trạng thái cơ bản được đặc trưng bởi các số lượng tử sau: a) n = 2, l = 1, ml =0, ms = +1/2 b) n = 2, l = 1, ml =0, ms = -1/2 c) n = 3, l = 2, ml =1, ms = +1/2 Hãy xác định số thứ tự của các nguyên tố a, b, c trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nguyên tố đó trội tính kim loại hay phi kim? Mức oxi hóa cao nhất và thấp nhất của các nguyên tố đó là bao nhiêu? Quy ước: ml nhận giá trị từ +l, , 0, , - l. Bài 20: Xác định bộ số lượng tử mô tả trạng thái của các electron ở lớp ngoài cùng của cation 26Fe3+. Quy ước: ml nhận giá trị từ +l, , 0, , - l. Bài 21: Nguyên tử của các nguyên tố X, Y, Z có đặc điểm như sau: - X: electron cuối cùng có các số lượng tử n = 3, l = 1, ml = -1, ms = 2 1 − . - Y: ở trạng thái cơ bản chỉ có 1 electron độc thân, electron độc thân này có các số lượng tử n = 3, l = 1, ml = +1, ms = 2 1 + . - Z: electron cuối cùng có các số lượng tử n = 2, l = 1, ml = -1, ms = 2 1 − . a) Xác định X, Y, Z biết các electron lần lượt chiếm các obitan bắt đầu từ ml có trị số nhỏ nhất. b) So sánh năng lượng ion hóa thứ nhất của X, Y, Z. Bài 22: Nguyên tử của hai nguyên tố A và B có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử: A (n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 2 1 − ) B (n = 4, l = 1, ml = -1, ms = 2 1 − ) a) Viết cấu hình electron nguyên tử, xác định vị trí của A và B trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Gọi tên A, B biết rằng các electron chiếm obitan bắt đầu từ ml có trị số nhỏ nhất trước. b) Hai nguyên tố này có thể có những số oxi hóa nào? Vì sao có sự khác biệt đó (nếu có)? Bài 23: Ba nguyên tố A, B, C có electron cuối cùng mang 4 số lượng tử: A: n = 1, l = 0, ml = 0, ms = 2 1 + B: n = 2, l = 1, ml = +1, ms = 2 1 + C: n = 2, l = 1, ml = -1, ms = 2 1 − a) Xác định tên 3 nguyên tố A, B, C. b) Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo các hợp chất có thể tạo thành từ A, B, C. (quy ước: số lượng tử từ nhận giá trị từ -l; 0; ; +l) Bài 24: Cho nguyên tử của 3 nguyên tố A, B, D có electron ngoài cùng mang bộ 4 số lượng tử lần lượt sau: (quy ước: ml nhận giá trị từ -l; 0; ; +l) n = 4, l = 0, ml = 0, ms = 2 1 + n = 3, l = 1, ml = -1, ms = 2 1 − n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 2 1 − a) Dùng các ô lượng tử biểu thị cấu hình electron nguyên tử của A, B và các trạng thái ứng với các số oxi hóa có thể có của A, B. Xác định vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nguyên tố nào là kim loại, phi kim? b) X và Y là 2 đồng vị của nguyên tố D có tổng số khối là 72. Hiệu số nơtron của X, Y bằng 1/8 số hạt mang điện dương của B. Tỉ lệ số nguyên tử của X và Y là 32,75 : 98,25. Hãy tính số khối của 2 đồng vị trên và suy ra khối lượng mol trung bình của D. Bài 25: Cho bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên 3 nguyên tử A, X, Z và 2 ion Y+, T2- như sau: Nguyên tố n l ml ms A 2 0 0 + ½ X 3 0 0 + ½ Y+ 3 1 +1 - ½ Z 2 0 0 - ½ T2+ 2 1 +1 - ½ a) Xác định A, X, Y, Z, T. b) Trong các ion A+, X+, Y+, Z2+, T2+, ion nào có bán kính lớn nhất? Giải thích. Quy ước: ml nhận giá trị từ -l; 0; ; +l. Bài 26: A, B, C, D, E theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Biết B có electron cuối cùng có bộ 4 số lượng tử là n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 2 1 − . Hãy viết cấu hình electron của các ion được tạo ra từ các nguyên tố A, B, D, E; so sánh bán kính của chúng với nhau và với C. Quy ước: ml nhận giá trị từ -l; 0; ; +l. Bài 27: Hãy xác định tên của nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng điền vào cấu hình electron có bộ 4 số lượng tử như sau: Nguyên tử n l ml ms A 3 0 0 +1/2 B 4 0 0 +1/2 X 3 1 0 -1/2 Y 4 1 0 -1/2 a) Viết công thức phân tử các chất tạo nên từ: A và X; A và Y; B và Y. b) Hãy so sánh nhiệt độ nóng chảy của các chất trên. Giải thích. Bài 28: Cho 3 nguyên tố A, B, C. Nguyên tử của nguyên tố A có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 2 1 − . Nguyên tử của hai nguyên tố B, C tạo thành cation X+ chứa 5 nguyên tử, có tổng số hạt mang điện trong ion là 21. a) Viết cấu hình electron nguyên tử và xác định tên, vị trí của A, B, C trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. b) Nguyên tử của hai nguyên tố B, C tạo thành hợp chất M. N là hợp chất khí của A với hidro. Dẫn hợp chất khí N vào nước thu được dung dịch axit N. M tác dụng với dung dịch N tạo thành hợp chất R. Hãy viết phương trình hóa học của các quá trình xảy ra. Bài 29: Có 3 nguyên tố A, B, C ứng với ZA < ZB < ZC (Z là điện tích hạt nhân). Biết:  Tích ZA.ZB.ZC = 952.  Tỉ số (ZA + ZC)/ZB = 3.  Nguyên tử C có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử n = 3, l = 1, ml = 0, ms = 2 1 − . a) Viết cấu hình electron nguyên tử của C. Xác định vị trí của C trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Biết rằng các electron chiếm obitan bắt đầu từ ml có trị số lớn nhất trước. b) Tính ZA, ZB và xác định tên nguyên tố A, B. c) Xác định trạng thái vật lý của hợp chất với hiđro của A, B, C. Giải thích sự khác nhau giữa các trạng thái này. d) Hợp chất X tạo bởi 3 nguyên tố A, B, C có công thức ABC. Viết công thức cấu tạo và gọi tên X. e) Ở trạng thái lỏng, X có tính dẫn điện. Hãy cho biết loại liên kết trong phân tử X. Bài 30: Một phi kim R có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử có tổng đại số bằng 2,5. Hãy xác định tên của R, cấu hình electron nguyên tử và vị trí của R trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Qui ước: ml = +l; ; 0 ;; -l . Bài 31: Cho hai nguyên tố A, B kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học có tổng số (n + l) bằng nhau; trong đó số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chính của B. Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên B là 4,5. Quy ước: ml nhận giá trị từ -l; 0; ; +l. a) Hãy xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A, B. b) Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B. c) Hợp chất X tạo bởi A, Cl, O có thành phần % theo khối lượng lần lượt là 31,83%; 29,98%; 39,18%. Xác định công thức phân tử của X. Bài 32: Cho nguyên tử của 3 nguyên tố A, B, C có đặc điểm sau: - A, B, C có tổng số (n + l) bằng nhau, trong đó nA > nB, nC. - Tổng số electron ở phân lớp ngoài cùng của A và B bằng số electron phân lớp ngoài cùng của C. A và C kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. - Tổng đại số của 4 số lượng tử của eletron cuối cùng của C là 3,5. Quy ước: ml nhận giá trị từ -l; 0; ; +l. a) Xác định 4 số lượng tử của electron cuối cùng của A, B, C. b) Viết cấu hình electron nguyên tử và xác định vị trí của A, B, C trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. c) Hãy dự đoán tính chất hóa học cơ bản của A, B, C. Bài 33: A, B là hai nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng 1 chu kì của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. B có tổng số lượng tử (n + l) lớn hơn tổng số lượng tử (n + l) của A là 1. Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của cation Aα+ là 3,5. a) Xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A, B. b) Viết cấu hình electron nguyên tử và xác định tên A, B. Bài 34: Lý thuyết lượng tử dự đoán sự tồn tại của obitan g ứng với số lượng tử l = 4. a) Hãy cho biết số electron tối đa mà phân lớp g có thể có. b) Dự đoán phân mức năng lượng 5g nằm ngay sau phân mức năng lượng nào? c) Nguyên tử có electron đầu tiên ở phân mức 5g thuộc nguyên tố có số thứ tự Z bằng bao nhiêu? Dạng 3: Bài tập về cấu hình electron nguyên tử Bài 35: Căn cứ vào các nguyên lý, quy tắc đã học, hãy điền vào các vị trí đánh dấu hỏi các số liệu thích hợp. a) Z = ? 1s22s22p63s23p3 b) Z = 40 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d? c) Z = ? 1s22s22p?3s23p64s23d?4p65s24d?5p4 d) Z = 83 [Xe]6s?4f?5d?6p? Bài 36: a) Hãy chỉ ra điểm sai ở mỗi cấu hình electron nguyên tử sau : (1) 1s22s12p5 (2) 1s22s22p53s23p64s23d6 (3) 1s22s22p64p64s2 b) Viết lại cho đúng mỗi cấu hình electron nguyên tử trên và xác định nguyên tố tương ứng với các cấu hình electron nguyên tử đó. Mỗi cấu hình đúng đó là cấu hình của nguyên tử nguyên tố nào? Hãy viết một phương trình hóa học của phản ứng chứng minh tính chất hoá học điển hình (nếu có) của mỗi nguyên tố trên. Bài 37: a) Cấu hình electron nguyên tử nào sau đây vi phạm nguyên lí Pauli? 1s2; 1s22p1; 1s3; 1s22s22p4; 1s22s22px32py12pz1 b) Cấu hình electron nguyên tử nào sau đây vi phạm qui tắc Hund? 1s2; 1s22s22px22py2pz; 1s22s22px12py1; 1s22s22px12pz1; 1s22s22px22py12pz1 Bài 38: Hãy viết : – Cấu hình electron nguyên tử đầy đủ và rút gọn. – Giản đồ obitan đối với các electron hóa trị của các nguyên tử nguyên tố sau: a) Kali (Z=19) b) Molipđen (Z=42) c) Chì (Z=82) d) Niken (Z = 28) e) Stronti (Z = 38) f) Poloni (Z = 84) Bài 39: Hai nguyên tử A và B có các phân lớp electron ngoài cùng tương ứng là 3p và 4s. Tổng số electron của hai phân lớp đó bằng 5 và hiệu số là 3. Hãy viết cấu hình electron của hai nguyên tử đó rồi tính giá trị Z của A và B. Bài 40: a) Trong số các nguyên tử dưới đây, những nguyên tử nào có cấu hình electron nguyên tử bất thường? Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng bất thường đó là gì? V: 3d3 4s2; Cr: 3d5 4s1; Mn: 3d5 4s2; Ni: 3d8 4s2; Cu: 3d10 4s1 b) So sánh bán kính của các ion sau: b1) 17Cl-; 16S2-; 19K+; 20Ca2+ b2) Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+ Bài 41: Hãy cho biết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố có Z lần lượt là 110, 111. Bài 42: Hãy viết cấu hình electron nguyên tử tương ứng của chất đầu và sơ đồ chuyển hóa thành sản phẩm của mỗi trường hợp sau đây: a) Cu2+ (Z = 29) nhận thêm 2e b) Fe2+ (Z = 26) nhường bớt 1e c) Br (Z = 35) nhận thêm 1e d) Hg (Z = 80) nhường bớt 2e Bài 43: Có cấu hình electron nguyên tử X là 1s22s22p63s23p63d54s1 (1) a) Dùng kí hiệu ô lượng tử, hãy biểu diễn cấu hình electron hóa trị của X. b) Cấu hình electron (1) có thể là cấu hình electron của nguyên tử hay ion? c) Hãy cho biết tính chất hoá học đặc trưng của ion hay nguyên tử ứng với cấu hình electron (1) và viết một phương trình hóa học của phản ứng minh họa. Bài 44: Uran có cấu hình electron nguyên tử là [Rn]5f36d17s2. a) Nguyên tử này có bao nhiêu electron độc thân? Uran có thể có mức oxi hoá cao nhất là bao nhiêu? b) Dựa vào sự sắp xếp electron trong các lớp, hãy cho biết vị trí của uran trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bài 45: Tại sao những nguyên tố P, S, Cl có hóa trị cực đại trong các hợp chất của chúng trùng với số thứ tự của nhóm, còn những nguyên tố N, O, F lại có hóa trị cực đại bé hơn? Bài 46: Rađi là nguyên tố kim loại kiềm thổ có ZRa = 88. Hãy cho biết nguyên tố kim loại kiềm thổ tiếp theo sẽ có số thứ tự là bao nhiêu? Bài 47: Sự nghiên cứu hiện nay hướng về sự tìm kiếm các nguyên tố có số thứ tự là 107, 112, 118 vì theo dự kiến các nguyên tố này có độ bền tương đối. Hãy giải thích điều đó dựa trên cấu hình electron nguyên tử của chúng. Bài 48: Trong mỗi nguyên tố được mô tả dưới đây, hãy xác định: - Vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. - Số electron độc thân của nguyên tử nguyên tố đó ở trạng thái cơ bản. - Dự đoán tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố đó (kim loại hay phi kim). a) Nguyên tố A: 1 nguyên tử của nguyên tố này có tổng số các hạt electron, proton và nơtron là 76; tỉ số giữa các hạt không mang điện đối với các hạt mang điện trong hạt nhân của A là 1,17. b) Nguyên tố B: vỏ nguyên tử của nguyên tố này có 1 electron ở lớp thứ 7. c) Nguyên tố C: tổng số electron trên phân lớp p của mỗi nguyên tử là 17. d) Nguyên tố D: tổng số electron có số lượng tử chính n = 3 trong nguyên tử là 16. Bài 49: Nguyên tố A không phải khí hiếm, nguyên tử của A có phân lớp ngoài cùng là 3p. Nguyên tử của nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4s. a) Trong 2 nguyên tố A, B: nguyên tố nào là kim loại, nguyên tố nào là phi kim? b) Xác định cấu hình electron nguyên tử và tên của nguyên tố A, B. Cho biết tổng số electron có trong phân lớp ngoài cùng của A và B bằng 7. Bài 50: Hãy dự đoán số nguyên tố của chu kỳ 7 nếu nó được điền đầy đủ các ô nguyên tố. Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố có Z = 107 và 117 và cho biết chúng được xếp vào những phân nhóm nào trong bảng tuần hoàn? Bài 51: Cho 3 nguyên tố Cu, Ag, Au có Z lần lượt là 29, 47, 79. Hãy cho biết: a) Giá trị 4 số lượng tử của electron ở phân lớp ngoài cùng của Cu, Ag, Au. b) Cấu hình electron nguyên tử chung của lớp ngoài cùng. c) Cu, Ag, Au có khả năng tạo thành phân tử 2 nguyên tử hay không? Bài 52: Nguyên tử của nguyên tố A có cấu hình electron nguyên tử là [khí hiếm] (n-1)dα ns1. Xác định cấu hình electron nguyên tử có thể có của A. Từ đó cho biết vị trí của A trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bài 53: Hợp chất A được tạo thành từ các ion đều có cấu hình electron nguyên tử là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Trong một phân tử A có tổng số hạt cơ bản là 164. a) Hãy xác định A. b) Hòa tan chất A ở trên vào nước được dung dịch B làm quỳ tím hóa xanh. Xác định công thức đúng của A và viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi cho dung dịch B lần lượt vào các dung dịch FeCl3, AlCl3, MgCl2. Bài 54: Thực nghiệm cho biết độ dài bán kính 6 ion được tạo thành từ nguyên tử của 6 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần hoàn theo đơn vị o A như sau: 1,71; 1,16; 1,19; 0,68; 1,26; 0,85. Mỗi ion trong dãy này có cùng tổng số electron như ion trong dãy khác. Số điện tích hạt nhân Z của các ion đó trong giới hạn (2 < Z < 18). Hãy gán đúng trị số bán kính cho từng ion và xếp theo thứ tự tăng dần của các trị số này. Cần trình bày rõ về cơ sở cấu tạo nguyên tử và cấu hình electron của sự gán đúng đó. Dạng 4: Bài tập liên quan đến các đại lượng năng lượng ion hóa, ái lực electron, độ âm điện, trong nguyên tử Bài 55: Xác định năng lượng của nguyên tử Li (Z = 3) ở trạng thái cơ bản và so sánh kết quả thu được với giá trị thực nghiệm (-201,82 eV). Bài 56: Dùng phương pháp Slater hãy tính năng lượng của electron 4s trong các nguyên tố sau ở trạng thái cơ bản: K ( Z = 19), Rb (Z = 37), Cu ( Z = 29), Cs (Z = 55), Ag (Z = 47) Bài 57: Dùng phương pháp Slater, hãy tính năng lượng của electron 3d trong các nguyên tố sau ở trạng thái cơ bản: Mn (Z = 25), I ( Z = 55). Bài 58: Hãy tính năng lượng của nguyên tử Li và của ion Li+. Từ đó hãy tính năng lượng ion hóa của Li. Bài 59: a) Hãy tính năng lượng electron trong ion He+. b) Áp dụng phương pháp Slater, hãy tính năng lượng của 2 electron trong nguyên tử He ở trạng thái cơ bản. c) Từ các kết quả trên, hãy tính năng lượng ion hóa của heli. Bài 60: Trên cơ sở của phương pháp gần đúng Slater, hãy xác định các điện tích hiệu dụng Z* ứng với các nhóm phân lớp tương ứng có thể có và tổng năng lượng electron đối với nguyên tử Cl (Z = 17) ở trạng thái cơ bản. Bài 61: Áp dụng phương pháp Slater đối với nguyên tử cacbon, hãy xác định: a) Hằng số chắn b và điện tích hiệu dụng của các electron 1s, 2s, 2p. b) Năng lượng của electron 1s, 2s, 2p và năng lượng của nguyên tử cacbon ở trạng thái cơ bản. Bài 62: Có thể viết cấu hình electron của Ni2+ theo 2 cách sau: Cách 1: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8. Cách 2: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. a) Áp dụng phương pháp gần đúng Slater, tính năng lượng electron của Ni2+ với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV). b) Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao? Bài 63: Các mức năng lượng của nguyên tử hidro được xác định bởi hệ thức: n 2 13,6E = - eV n . Khi nguyên tử hidro bị ion hóa thì thì E = 0 (khi đó n = ∞, electron thoát ra khỏi sức hút hạt nhân). a) Tính năng lượng ứng với mức cơ bản của nguyên tử hidro. b) Người ta xác nhận rằng có 4 vạch thuộc dãy Banme trong quang phổ phát xạ của nguyên tử hidro. Các vạch đó ứng với sự nhảy của electron từ mức năng lượng 3, 4, 5, 6 của nguyên tử về mức thứ 2. Tính các độ dài sóng tương ứng. Cho biết: h = 6,62.10-34 J/s; c = 3.108 m/s. Bài 64: Cho biết một số giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất (I1, eV): 5,14; 7,64; 21,58 của Ne, Na, Mg và một số giá trị năng lượng ion hóa thứ hai (I2, eV): 41,07; 47,29; của Na và Ne. Hãy gán các giá trị I1, I2 cho mỗi nguyên tố và giải thích. Năng lượng ion hóa I2 của Mg có giá trị thế nào so với các giá trị trên? Bài 65: Cho biết năng lượng ion hóa thứ nhất I1 (eV) của các nguyên tố ở chu kì 2 Nguyên tố Li Be B C N O F Ne I1 (eV) 5,39 9,30 8,29 11,26 14,54 13,61 17,41 21,55 Nhận xét và giải thích sự biến thiên năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố trên. Bài 66: a) Hãy xếp các nguyên tố natri, kali, liti theo thứ tự giảm trị số năng lượng ion hóa thứ nhất (I1). Dựa vào căn cứ nào về cấu tạo nguyên tử để đưa ra qui luật sắp xếp đó? b) Dựa vào cấu hình electron nguyên tử, hãy giải thích sự lớn hơn của năng lượng ion hóa thứ nhất của Mg (7,644 eV) so với Al (5,984 eV). Bài 67: Năng lượng cần thiết để tách 1 electron ở lớp ngoài cùng ra khỏi nguyên tử của nó ở trạng thái khí (hơi) được gọi là năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử (I1). Người ta đo được các giá trị I1 của một số nguyên tố thuộc các chu kì ngắn trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học như sau: Nguyên tố E F G H I J K L Z Z Z + 1 Z + 2 Z + 3 Z + 4 Z + 5 Z + 6 Z + 7 I1 (kJ/mol) 1402 1314 1680 2080 495 738 518 786 (E, F, G, ..v..v.. không là kí hiệu hóa học của các nguyên tố) Hãy cho biết: a) Nguyên tố nào thuộc nhóm khí hiếm? b) 8 nguyên tố trên có cùng chu kì hay không? c) Nguyên tố nào thuộc nhóm kim loại kiềm, nguyên tố nào thuộc nhóm halogen? d) Tại sao nguyên tố J có I1 cao hơn nguyên tố I và K trước và sau nó. e) Dự đoán xem đơn chất L có nhiệt độ nóng chảy cao hay thấp. Bài 68: Cho các giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất (MJ.mol-1) của 5 nguyên tố thuộc chu kì 2, liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn là 0,80; 1,09; 1,40; 1,31 và 1,68. Hãy giải thích và sắp xếp các giá trị năng lượng ion hóa đúng với nguyên tử của các nguyên tố đó. Bài 69: X thuộc chu kì 4, Y thuộc chu kì 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Ii là năng lượng ion hóa thứ i của một nguyên tử. Thực nghiệm cho biết tỉ số Ik + 1/Ik của X và Y như sau: Ik + 1/Ik I2/I1 I3/I2 I4/I3 I5/I4 I6/I5 X 1,94 4,31 1,31 1,26 1,30 Y 2,17 1,96 1,35 6,08 1,25 Lập luận để xác định nguyên tố X, Y. Bài 70: Cho bảng sau: Nguyên tố Ca Sc Ti V Cr Mn Năng lượng ion hoá I2 (eV) 11,87 12,80 13,58 14,15 16,50 15,64 Hãy giải thích sự biến đổi năng lượng ion hoá thứ hai của các nguyên tố trong bảng trên. Bài 71: Gọi tên nguyên tố trong chu kì 3 và viết cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố đó biết rằng năng lượng ion hóa (I) có các giá trị sau (tính theo kJ/mol) I1 I2 I3 I4 I5 I6 1012 1903 2910 4956 6278 22230 Bài 72: Nguyên tử của nguyên tố Q có 3 lớp electron và có các giá trị năng lượng ion hóa như sau (kJ/mol): I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 1000 2251 3361 4564 7013 8495 27106 31669 a) Xác định nguyên tố Q. b) Biểu diễn sự phân bố electron vào các obitan nguyên tử Q. c) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Q ở trạng thái cơ bản. Bài 73: Ái lực electron của một nguyên tố (E) là gì? E phụ thuộc những yếu tố nào? Vì sao ái lực electron thứ nhất thường > 0, còn ái lực electron thứ 2 luôn < 0. a) Giải thích sự biến đổi ái lực electron của cặp nguyên tố sau Nguyên tố C N eV 1,24 0,27 b) Giải thích vì sao F là phi kim mạnh hơn Cl nhưng ái lực electron của nó (3,58 eV) lại nhỏ hơn của Cl (3,81 eV). Bài 74: Trong nguyên tử hoặc ion dương tương ứng có từ 2 electron trở lên, electron chuyển động trong trường lực được tạo ra từ hạt nhân nguyên tử và các electron khác. Do đó mỗi trạng thái của một cấu hình electron có một trị số năng lượng. Với nguyên tố Bo (số đơn vị điện tích hạt nhân Z = 5) ở trạng thái cơ bản có số liệu như sau: Cấu hình electron Năng lượng (eV) Cấu hình electron Năng lượng (eV) 1s1 1s2 1s22s1 - 340,000 - 600,848 - 637,874 1s22s2 1s22s22p1 - 660,025 - 669,800 Trong đó: eV là đơn vị năng lượng; dấu - biểu thị năng lượng tính được. a) Tính các trị số năng lượng ion hoá có thể có của nguyên tố Bo theo eV khi dùng dữ kiện cho trong bảng trên. b) Giải thích mối liên hệ giữa các năng lượng ion hoá đó. Bài 75: Cho biết oxi có số đơn vị điện tích hạt nhân là 8. a) Hãy so sánh và giải thích độ bền tương đối giữa 2 cấu hình electron của O và O+. b) Quá trình: O – 1e → O+, I1 = 13,614 (eV). Xác định hằng số chắn của các electron trong nguyên tử đối với electron bị tách. Bài 76: Quy ước trị số năng lượng electron trong nguyên tử có dấu