Bài 8: Định luật tuần hoàn. Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

* Xác định X⁺:

X⁺ có 10 electron  => Tổng proton trong 5 hạt nhân là 11 => Số proton trung bình là \(\dfrac{{11}}{5} = 2,2\)

=> X⁺ có 1 nguyên tử H. Gọi nguyên tử thứ hai trong X⁺ là R

- TH1: \(R{H_4}^ + :{Z_R} + 4 = 11 \Rightarrow {Z_R} = 7 \Rightarrow \)R là N => X⁺ là NH₄⁺ (thoả mãn)

- TH2: \({R_2}{H_3}^ + :2{Z_R} + 3 = 11 \Rightarrow {Z_R} = 4\) (loại)

- TH3: \({R_3}{H_2}^ + :3{Z_R} + 2 = 11 \Rightarrow {Z_R} = 3\) (loại)

* Xác định Y^2-:

Y^2- có 32 electron => Tổng số proton trong 4 nguyên tử là 30 => Số proton trung bình là \(\dfrac{{30}}{4} = 7,5\) => 2 nguyên tử trong Y^2- đều thuộc cùng chu kì 2. Gọi 2 nguyên tử trong Y^2- là A, B. Mà hai nguyên tố trong Y^2- đứng cách nhau một ô trong bảng tuần hoàn => \({Z_B} = {Z_A} + 2\)

- TH1: \(A{B_3}^{2 - }:{Z_A} + 3{Z_B} = 30 \Rightarrow {Z_A} = 6;{Z_B} = 8\)=> CO₃^2-

- TH2: \({A_2}{B_2}^{2 - }:2{Z_A} + 2{Z_B} = 30 \Rightarrow {Z_A} = 6,5;{Z_B} = 8,5\) (loại)

- TH3: \({A_3}{B^{2 - }}:3{Z_A} + {Z_B} = 30 \Rightarrow {Z_A} = 7;{Z_B} = 9\) (loại)

Vậy A có công thức hoá học là (NH₄)₂CO₃

Theo đề bài có:

- Nguyên tố X có electron phân lớp ngoài cùng là np² => Lớp electron ngoài cùng của X là ns²np² => X thuộc nhóm IVA trong bảng tuần hoàn

- Nguyên tố Y có electron phân lớp ngoài cùng là np³ => Lớp electron ngoài cùng của Y là ns²sp³ => Y thuộc nhóm VA trong bảng tuần hoàn

=> Hợp chất khí với hydrogen của X là XH₄, oxide ứng với hoá trị cao nhất của Y là Y₂O₅

\( \Rightarrow \dfrac{X}{{X + 4}}:\dfrac{{2Y}}{{2Y + 80}} = 3,365\) (1)

Hợp chất tạo bởi X và Y có dạng là X₃Y₄ => 3X + 4Y = 140 (2)

Từ (1) và (2) => \(X \simeq 28\) và \(Y \simeq 14\) => X là Si; Y là N => Hợp chất A là Si₃N₄

A sai.

B sai

C đúng

D sai. Oxide ứng với hoá trị cao nhất của Y là N₂O₅.

Cấu hình nguyên tử của

- Na (Z=11): 1s²2s²2p⁶3s¹ => Nhóm IA, chu kì 3

- K (Z=19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ => Nhóm IA, chu kì 4

- F (Z=9): 1s²2s²2p⁵ => Nhóm VIIA, chu kì 2

- Cl (Z=17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ => Nhóm VIIA, chu kì 3

- Trong cùng 1 nhóm A theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng dần

=> \({r_{Na}} < {r_K}\) và \({r_F} < {r_{Cl}}\) (1)

- Trong cùng 1 chu kì theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần

=> \({r_{Cl}} < {r_{Na}}\)(2)

Từ (1) và (2) => \({r_F} < {r_{Cl}} < {r_{Na}} < {r_K}\)

=> X là F, Y là Cl, Z là Na và T là K

(a) sai. A nằm ở chu kì 3 có 3 lớp electron. D nằm ở chu kì 2 có 2 lớp electron

(b) đúng vì B và C đều thuộc nhóm IA

(c) sai. A thuộc chu kì 3, nhóm IVA => A có 3 lớp electron và có 4 electron lớp ngoài cùng

(d) sai. A có 3 lớp electron và có 4 electron lớp ngoài cùng

(e) sai. E có 3 lớp electron và 7 electron lớp ngoài cùng

Trong một nhóm A theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, tính kim loại và bán kính nguyên tử tăng dần

=> Vị trí của các nguyên tử X, Y, Z, T trong nhóm IA theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân là T, Z, Y, Z

=> Chiều tăng dần về tính kim loại là T, Z, Y, X

Theo bài có:

- X và Y đều thuộc nhóm IVA, từ hình minh hoạ có độ âm điện của X nhỏ hơn của Y => X thuộc chu kì 3, Y thuộc chu kì 2

- Z và T đều thuộc nhóm VIIA, từ hình minh hoạ có độ âm điện của Z nhỏ hơn của T => Z thuộc chu kì 3, T thuộc chu kì 2

A đúng

B sai. Y thuộc nhóm IVA => Y tạo được hidroxit ứng với oxit cao nhất là H₂YO₃

C sai. Z thuộc chu kì 3, T thuộc chu kì 2 => Bán kính nguyên tử của Z lớn hơn T

D sai

(a) đúng vì cả 4 nguyên tố đều có cùng số lớp electron

(b) sai. Cấu hình electron nguyên tử của Y là 1s²2s²2p²

Biểu diễn bằng cấu hình orbital nguyên tử:

=> Nguyên tố Y có 4 orbital nguyên tử chứa electron

(c) sai

Có 4 nguyên tố trên đều cùng thuộc một chu kì. Thứ tự sắp xếp theo chiều tăng dần số đơn vị điện tích hạt nhân là Y, Z, X, T

Trong một chu kì theo chiều tăng dần số đơn vị điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần

=> Thứ tự giảm dần về bán kính nguyên tử là Y>Z>X>T

=> Y có bán kính nguyên tử lớn hơn T

(d) đúng

Có các bán phản ứng sau:

\(X \to {X^ + } + 1e\) => Để tạo thành X⁺ thì X mất đi 1 electron => X⁺ có 2 lớp electron

\(T + 1e \to {T^ - }\) => Để tạo thành T^- thì T thêm 1 electron => T^- có 3 lớp electron

=> T^- có bán kính nguyên tử lớn hơn X⁺

=> Số phát biểu đúng là 2

X³⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

Vì nguyên tử X mất 3e tạo thành ion X³⁺

=> Cấu hình X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

$ \to $ X thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB

Y có mức năng lượng 3p và có 1 electron lớp ngoài cùng

=> Cấu hình electron Y: 4s¹

=> Cấu hình của Y là [Ar]4s¹

=> Z_Y = 19.

=>  có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Y là kim loại.

Nguyên tử X và Y có số electron hơn kém nhau là 2 và mức năng lượng cao nhất của X là 3p. => Z_X = 19-2 =17

=> Cấu hình của X là [Ne]3s²3p⁵

=> có 7 electron ở lớp ngoài cùng => X là phi kim.

M (Z = 11) $ \to $ M là Na: 1s²2s²2p⁶3s¹ → Na thuộc chu kì 3, nhóm IA

X (Z = 17) $ \to $ X là Cl: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ → Cl thuộc chu kì 3, nhóm VIIA

Y (Z = 9) $ \to $ Y là F: 1s²2s²2p⁵ → F thuộc chu kì 2, nhóm VIIA

R (Z = 19) $ \to $ Z là K: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ → K thuộc chu kì 4, nhóm IA

Vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn theo sơ đồ sau:

Độ âm điện tăng thì tính phi kim tăng mà đi từ trái qua phải, từ dưới lên tính phi kim tăng

=> Độ âm điện theo thứ tự tăng dần: K < Na < Cl < F

K: [Ar]4s¹ → chu kì 4, nhóm IA

N: 1s²2s²2p³ → chu kì 2, nhóm VA

Si: [Ne]3s²3p² → chu kì 3, nhóm IVA

Mg: [Ne]3s² → chu kì 3, nhóm IIA

Vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn theo sơ đồ sau:

Chu kì càng lớn bán kính càng lớn: 

=> K bán kính lớn nhất, N có bán kính bé nhất

Trong cùng một chu kì theo chiều trái qua phải bán kính giảm dần

=> Si bán kính bé hơn Mg 

X và Y là hai nguyên tố thuộc cùng một chu kỳ, hai nhóm A liên tiếp

TH₁. p_Y – p_X = 1 (X, Y thuộc chu kì 2, 3)

→$\left\{ \begin{gathered}{p_Y} + {p_X} = 33 \hfill \\{p_Y} - {p_X} = 1 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \to \left\{ \begin{gathered}{p_Y} = 17 \hfill \\{p_X} = 16 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \to \left\{ \begin{gathered}Y:\,{\text{[}}Ne]3{s^2}3{p^5} \hfill \\X:\,{\text{[}}Ne]3{s^2}3{p^4} \hfill \\ \end{gathered}  \right. \to \left\{ \begin{gathered}Y:\,\,Cl \hfill \\X:\,\,S \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

A sai vì đơn chất X là chất rắn ở điều kiện thường

B sai vì trong 1 chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, độ âm điện tăng dần

$ \to $ Độ âm điện của Y lớn hơn độ âm điện của X

C sai vì lớp ngoài cùng của nguyên tử Y (ở trạng thái cơ bản) có 7 electron

TH₂. p_Y – p_X = 11 (X, Y thuộc chu kì 4, 5, 6, 7)

→$\left\{ \begin{gathered}{p_Y} + {p_X} = 33 \hfill \\{p_Y} - {p_X} = 11 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \to \left\{ \begin{gathered}{p_Y} = 22 \hfill \\{p_X} = 11 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \to \left\{ \begin{gathered}Y:\,{\text{[}}Ne]3{s^2}3{p^6}3{d^2}4{s^2} \hfill \\X:\,{\text{[}}Ne]3{s^1} \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

$ \to $Loại vì X, Y không thuộc cùng một chu kì

X là nguyên tố p vì electron cuối cùng được điền vào phân lớp p

X thuộc nhóm A có 7 electron lớp ngoài cùng nên X là phi kim

Tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.

Đáp án D

- Cấu hình electron đầy đủ của X là 1s²2s²2p⁶3s²

⇒ Vị trí của X: ô số 12, chu kì 3, nhóm IIA (A đúng)

- X, Y cùng chu kì và ở hai nhóm liên tiếp

⇒ Y chu kì 3, nhóm IA hoặc IIIA

- X, Z ở hai chu kì liên tiếp và cùng nhóm

⇒ Z chu kì 2 hoặc 4, nhóm IIA

- Các hydroxide của Y, X, Z có tính base tăng dần theo thứ tự

⇒ Y nhóm IIIA, chu kì 3; Z nhóm IIA, chu kì 4

⇒ Oxide cao nhất của Y là Y₂O₃ (B sai)

Y là nhôm và Al(OH)₃ là chất lượng tính (C đúng)

Z là Ca tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường tạo base tương ứng và khí H₂ (D đúng)

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Ba{X_2}}\\a\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{{K_2}S{O_4}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{2KX}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{BaS{O_4}}\\a\end{array}\)

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Ba{Y_2}}\\b\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{{K_2}S{O_4}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{2KY}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{BaS{O_4}}\\b\end{array}\)

\({n_{BaS{O_4}}} = a + b = \dfrac{{58,25}}{{233}} = 0,25(1)\)

60,9=(137+2X)a+(137+2Y)b ⇒ 2Xa+2Yb=60,9-137(a+b)=26,65 ⇒ Xa+Yb=13,325 (2)

m muối = (39+X).2a+(39+Y).2a=78.(a+b)+2Xa+2Yb=19,5+26,65=46,15 (g) (A đúng)

Nhân hai vế của (1) với X ta được: Xa+Xb=0,25X (1’)

Từ (1’) và (2) ⇒ b(Y-X)=13,325-0,25X

⇒ \(b = \dfrac{{13,325 - 0,25X}}{{Y - X}}\)

Có 0<b<a+b=0,25 ⇒ \(0 < \dfrac{{13,325 - 0,25X}}{{Y - X}} < 0,25\)

Giả sử Y ở chu kì lớn hơn ⇒ Y-X>0 ⇒ X<53,3<Y

Do Y, X ở 2 chu kì liên tiếp của cùng phân nhóm ⇒ X là Cl, Y là Br (B đúng)

⇒ b=0,1 mol ⇒ a= 0,15 mol

⇒ \(\% {m_{Ba{Y_2}}} = \dfrac{{0,1.297}}{{60,9}}.100\%  \approx 48,77\% \) (C đúng)

D sai vì halogen có khối lượng nhỏ hơn là Cl không phải Flo (Flo mới có giá trị độ âm điện lớn nhất trong các nguyên tố của bảng tuần hoàn)

Có Z_X+Z_Y=13 (1)

X và Y là hai nguyên tố nhóm A cùng một chu kì, thuộc hai nhóm liên tiếp và Z_X<Z_Y ⇒ Z_Y=Z_X+1 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ Z_X=6; Z_Y=7

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p²

⇒ Vị trí của X: ô số 6, chu kì 2, nhóm IVA (X là C)

⇒ Oxide cao nhất của X là CO₂ tan trong nước tạo acid yếu H₂CO₃ ((1) đúng)

Cấu hình electron của Y: 1s²2s²2p³ ((2) đúng)

X và Y cùng chu kì 2.

- Trong một chu kì, theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần, tính phi kim tăng dần nên X có tính phi kim yếu hơn Y ((3) đúng)

- Trong một chu kì, theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần, độ âm điện tăng dần nên X có độ âm điện nhỏ hơn Y ((4) đúng)

- Trong một chu kì, theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần, tính acid của hydroxide tăng dần nên hydroxide của Y có tính acid mạnh hơn hydroxide của X ((5) đúng)