Tổng hợp bài tập bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hay và khó

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.

* 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

Gọi công thức của X là \({A_a}{B_b}{C_c}{D_d}\)

Theo giả thiết có:

\(a{Z_A} + b{Z_B} + c{Z_C} + d{Z_D} = 42\) (1)

a + b + c + d = 10 (2)

Giả sử: \({Z_A} < {Z_B} < {Z_C} < {Z_D} \Rightarrow a = b + c + d\) (3)

Mà \(d{Z_D} = a{Z_A} + b{Z_B} + c{Z_C} + 6\) (4)

Từ (2) và (3) => a = 5

Từ (1) và (4) => \(d{Z_D} = 24 \Rightarrow 5{Z_A} + b{Z_B} + c{Z_C} = 18 \Rightarrow {Z_A} < \dfrac{{18}}{7} \simeq 2,57 \Leftrightarrow {Z_A} = 1\)

Vì A là hidro ở chu kì 1 => B, C, D thuộc chu kì 2 => b = c = 1 và \({Z_B} + {Z_C} = 13\)

Mà \(d{Z_D} = 24 \Rightarrow d = 3;{Z_D} = 8 \Rightarrow {Z_B} = 6;{Z_C} = 7\)

=> X là NH₄HCO₃

Gọi công thức phân tử X là A_aB_bC_c

Gọi số hiệu nguyên tử của nguyên tố A, B, C là \({Z_A},{Z_B},{Z_C}\) theo thứ tự tăng dần

Theo bài có \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a{Z_A} + b{Z_B} + c{Z_C} = 42}\\{a + b + c = 6}\\{{Z_C} = 16{Z_A};{Z_C} = 2{Z_B}}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow {Z_B} = 8{Z_A} \Rightarrow a{Z_A} + 8b{Z_A} + 16c{Z_A} = 42\) (1)

\( \Rightarrow {Z_A} < \frac{{42}}{{1 + 16 + 8}} = 1,68 \Rightarrow {Z_A} = 1 \Rightarrow {Z_B} = 8 \Rightarrow {Z_C} = 16\)

Thay \({Z_A} = 1\) vào (1) => a + 8b + 16c = 42

Kết hợp a + b + c = 6

\( \Rightarrow 7b + 15c = 36 \Rightarrow c < \dfrac{{36 - 7}}{{15}} \simeq 1,93\)

=> c = 1 => b = 3 => a = 2

Vậy X có công thức là H₂SO₃

X là phi kim vì oxit của X tan trong nước tạo axit

Y phản ứng với nước làm xanh quỳ nên Y là bazơ

Z phản ứng với cả axit và kiềm nên Z là kim loại có oxit lưỡng tính như Al

Vì theo chiều tăng ĐTHN thì tính axit tăng dần nên sắp xếp trật tự là Y, Z, X

Qui tắc bát tử : R₂O₅ => RH₃

%m_H = $\frac{3}{R+3}$.100% = 8,82%

=> R = 31 => P (Z = 15) : 1s²2s²2p⁶3s²3p³

=> chu kỳ 3

Ứng với công thức RH₄ => CT oxit bậc cao là RO₂

%O = 53,3% => %R =  46,7%

Lập tỉ lệ => M_R = 28 , R là nguyên tố Si

X⁺ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 2s²2p⁶

=> Cấu hình e của X: 1s²2s²2p⁶3s¹ (Z = 11)

=> X là natri (Na)

Gọi Y^2-: A_xB_y^2-

Ta có: $\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x + y = 5}\\{x.{Z_A} + y.{Z_B} = 50 - 2 = 48}\end{array}} \right. \Rightarrow {Z_{TB}} =\;\frac{{48}}{5} = 9,6$

=> A, B thuộc chu kì 2 và 3 trong bảng tuần hoàn.

=>  Z_B - Z_A = 8 Û Z_B =  8 + Z_A.

=>  $\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x + y = 5}\\{x{Z_A} + y(8 + {Z_A}) = 48}\end{array}} \right.$ =>  Z_A= $\frac{48-8y}{5}$

Lập bảng, y = 1,2,3,4 =>  Nghiệm hợp lí khi y=1; Z_A=8

Với Z_A = 8 → A là oxi

       Z_B = 16 → B là lưu huỳnh

       y = 1=>  x = 4 =>  Y^2-là SO₄^2-

Vậy M là Na₂SO₄

R⁺ có p + (e – 1) + n = 57 => R có 2p + n = 57 + 1 = 58

Trong R⁺ có : p + (e – 1) = n + 17 => 2p – n = 18

=> p = 19 và n = 20 

=> R thuộc ô 19, chu kì 4, nhóm IA

Cấu hình electron của A, B, C có dạng: [Ar]3d^α4s^a4p^b

Do tổng số electron lớp ngoài cùng của A, B, C bằng 4 nên phải có 2 nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng dạng 4s¹ và 1 nguyên tố còn lại 4s²

Vì B có tổng số electron lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng là 8 nên B có cấu hình: [Ar]3d⁶4s²

Vậy A là: [Ar]3d⁵4s¹ và C là: [Ar]3d¹⁰4s¹

=> A: ₂₄Cr; B: ₂₆Fe; C: ₂₉Cu

=> số electron của B²⁺ là 24;  số electron của C²⁺ là 27 => Tổng số electron của B²⁺ và C²⁺ là 51.

=> A đúng

B sai vì: công thức oxit cao nhất của Cr là CrO₃

C sai vì tổng số proton trong A, B, C là: 24 + 26 + 29 = 79 nên tổng số khối của A, B, C > 79

D sai vì Cu không tác dụng được với dung dịch H₂SO₄ loãng

Phân tử M có 2 nguyên tử X và 1 nguyên tử Y nên tổng số hạt là

2.(2Z_X + N_X) + (2Z_Y + N_Y) = 96   (1)

Hạt nhân X cũng như Y đều có số hạt mang điện bằng số hạt không mang điện nên:

Z_X = N_X

Z_Y = N_Y

Thế vào (1) ta được: 6Z_X + 3Z_Y = 96  (2)

Do X, Y thuộc cùng nhóm và ở hai chu kì nhỏ liên tiếp nên:

Z_X = Z_Y + 8  (3)

Hoặc Z_Y = Z_X + 8  (4)

Từ (2) và (3) => Z_X = 40/3 ; Z_Y = 16/3 => loại

Từ (2) và (4) => Z_X = 8 (O) và Z_Y = 16 (S)

Vậy hợp chất là SO₂

Đặt A, B là hai nguyên tố tạo ra cation X⁺

+) X⁺ có dạng AB₄⁺ => p_A + 4.p_B = 11

=> p_A = 7 (N) và p_B = 1 (H), thỏa mãn NH₄⁺, loại nghiệm p_A = 3 (Li) và p_B = 2 (He) do Li là kim loại và He là khí hiếm

+) Tương tự A₂B₃⁺ => 2.p_A + 3.p_B = 11 => vô nghiệm

Đặt D, E là hai nguyên tố tạo ra anion Y^3-

+) Y^3- có dạng: DE₄^3- => p_D + 4.p_E = 47

Theo đề: Hai nguyên tố trong Y^3- thuộc 2 chu kì kế tiếp trong bảng tuần hoàn và cách nhau 7 đơn vị

=> p_D + 7 = p_E hoặc p_D – 7 = p_E

=> p_D = 15 và p_E = 8

=> Y^3- là PO₄^3-

+) Làm tương tự cho D₂E₃^3-, vô nghiệm

Vậy M là (NH₄)₃PO₄

Tổng số electron = tổng số proton = 78

Số electron của XO_m^- = 78.41,03% = 32

=> số electron của M⁺ = 78 – 32 = 46

=> Z_M = 47 => M là Ag

X ở chu kì 2 nên có số electron từ 3 đến 9

=> số electron của XO_m^- = x + 8m + 1 = 32

=> x = 7 và m = 3 là nghiệm duy nhất

Vậy XO_m^- là NO₃

=> chất A là AgNO₃

Trong hợp chất MA_x, M chiếm 46,67% về khối lượng nên:

$\frac{M}{xA}=\frac{46,67}{53,33}\Rightarrow \frac{n+p}{x.({{n}^{'}}+{{p}^{'}})}=\frac{7}{8}$

 Thay n - p = 4 và n’ = p’ ta có: $\frac{2p+4}{2\text{x}.{{p}^{'}}}=\frac{7}{8}$ => 4.(2p + 4)  = 7xp’

Tổng số proton trong MA_x là 58 nên:  p + xp’ = 58

Từ đây tìm được: p = 26 và xp’ = 32

Do A là phi kim ở chu kì 3 nên  15 ≤ p’ ≤ 17 => p^’ = 16

Vậy x = 2 và p’ = 16 thỏa mãn.

Vậy M là Fe và M là S.

=> Công thức hóa học của hợp chất cần tìm là FeS₂

Gọi kí hiệu chung của hai kim loại kiềm là M.

Gọi số mol trong 46 gam hỗn hợp đầu: M = a mol và Ba = b mol.

Các phương trình phản ứng:

2M + 2H₂O → 2MOH + H₂ ↑ (1)

a                         a          0,5a

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ ↑ (2)

b                        b               b

Số mol H₂ = 0,5 mol nên: 0,5a + b = 0,5 => a + 2b = 1  (3)

Khi cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch Na₂SO₄:

Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaOH  (4)

Khi thêm 0,18 mol Na₂SO₄, trong dung dịch còn dư Ba(OH)₂ nên b > 0,18.

Khi thêm 0,21 mol Na₂SO₄, trong dung dịch còn dư Na₂SO₄ nên b < 0,21.

Mặt khác: Ma + 137b = 46  (5)

Kết hợp (3), (5) ta có: $b=\frac{46-M}{137-2M}$

Mặt khác: 0,18 < b < 0,21 → 29,7 < M < 33,34

Khối lượng mol trung bình của 2 kim loại kiềm liên tiếp là: 29,7 < M < 33,34.

Hai kim loại đó là Na (Na = 23) và K (K = 39).

Cấu hình electron của A, B, C có dạng: [Ar]3d^α4s^a4p^b

Do tổng số e lớp ngoài cùng của A, B, C bằng 4 nên phải có 2 nguyên tố có cấu hình e lớp ngoài cùng là 4s¹ và nguyên tố còn lại có cấu hình e lớp ngoài cùng là 4s²

Vì B có tổng số e lớp ngoài cùng là phân lớp sát ngoài cùng là 8 nên B có cấu hình: [Ar]3d⁶4s²

Vậy:

A có cấu hình [Ar]3d⁵4s¹ => A là Cr (Z = 24)

B có cấu hình là [Ar]3d⁶4s² => B là Fe (Z = 26)

C có cấu hình [Ar]3d¹⁰4s¹ => C là Cu (Z = 29)

Xét từng đáp án:

A. Tổng số e của B²⁺ và C²⁺ là: (26-2) + (29-2) = 51 => A đúng

B. Công thức oxit cao nhất của A là CrO₃ => B sai

C. Tống số khối của A, B, C là: 52 + 56 + 64 = 172 => C sai

D. Chỉ có Cr và Fe tác dụng được với H₂SO₄ loãng giải phóng khí H2 => D sai

Coi nguyên tử là hình cầu thì khối lượng nguyên tử xấp xỉ bằng với khối lượng hạt nhân nguyên tử

* Khối lượng của M là: \({Z_M} + {N_M} = {N_M} - 4 + {N_M} = 2{N_M} - 4\)

* Khối lượng của X là: \({Z_X} + {N_X} = 2{Z_X}\)

Theo bài có phần trăm về khối lượng của M trong hợp chất là 46,67%

\( \Rightarrow \dfrac{{2{N_M} - 4}}{{2{Z_X}.a}} = \dfrac{{46,67}}{{100 - 46,67}} = \dfrac{{46,67}}{{53,33}}\) (1)

Tổng số proton trong MX_a là 58

\( \Rightarrow {Z_M} + a.{Z_X} = 58 \Rightarrow a.{Z_X} = 58 - {Z_M} = 58 - ({N_M} - 4) = 62 - {N_M}\) (2)

Thay (2) vào (1) => \(\dfrac{{2{N_M} - 4}}{{2(62 - {N_M})}} = 0,875 \Rightarrow {N_M} = 30;{Z_M} = 30 - 4 = 26 \Rightarrow \)M là Fe

Từ (2) \( \Rightarrow {Z_X} = \dfrac{{62 - 30}}{a} = \dfrac{{32}}{a} \Rightarrow a = 2;{Z_X} = 16\) thoả mãn => X là S

Hợp chất A là FeS₂

- Trong phân tử MX₂ có tổng số hạt proton, neutron và electron là 164 hạt

\( \Rightarrow 2{Z_M} + {N_M} + 2(2{Z_X} + {N_X}) = 164\) (1)

- Trong phân tử MX₂, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 52 hạt

\( \Rightarrow (2{Z_M} + 4{Z_X}) - ({N_M} + 2{N_X}) = 52\) (2)

- Số khối của M lớn hơn số khối của X là 5

\( \Rightarrow ({Z_M} + {N_M}) - ({Z_X} + {N_X}) = 5\) (3)

- Tổng số hạt proton, neutron và electron trong M lớn hơn trong X là 8 hạt

\( \Rightarrow (2{Z_M} + {N_M}) - (2{Z_X} + {N_X}) = 8\) (4)

Từ (1), (2), (3) và (4) \( \Rightarrow {Z_M} = 20;{Z_X} = 17\)

Cấu hình electron nguyên tử:

- của M là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² => M thuộc ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA

- của X là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ => X thuộc ô số 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA

=> M là Ca, X là Cl => Hợp chất cần tìm là CaCl₂

Cấu hình electron của các ion Ca²⁺ và Cl^- đều là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Mà bán kính nguyên tử tỉ lệ thuận với số lớp electron và tỉ lệ nghịch với số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử đó

Nhận thấy Ca²⁺ và Cl^- có cùng số lớp electron nhưng điện tích hạt nhân của Ca²⁺ lớn hơn Cl^-

=> Bán kính ion Ca²⁺ nhỏ hơn Cl^-