Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 7: Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm
Giải hóa học 10 trang 38 Cánh diều
Mở đầu trang 38 Hóa học 10: Một hạt nhân có điện tích là +Z sẽ hút electron bằng một lực với độ lớn , trong đó: r là khoảng cách từ hạt nhân tới electron, a là một hằng số. Hãy cho biết:
a) Điện tích hạt nhân càng lớn thì lực hút electron càng mạnh hay yếu?
b) Khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn thì electron bị hạt nhân hút càng mạnh hay càng yếu?
Lời giải:
(a) Trong cùng 1 chu kì, điện tích hạt nhân càng lớn, độ âm điện tăng nên lực hút giữa hạt nhân với electron lớp ngoài cùng càng mạnh.
(b) Khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn thì electron bị hạt nhân hút càng yếu.
Giải hóa học 10 trang 39 Cánh diều
I. Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử
Câu hỏi 1 trang 39 Hóa học 10: Các nguyên tố chu kì 2 có bao nhiêu lớp electron? Vẽ mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr của Li và F để giải thích về sự khác biệt bán kính nguyên tử.
Phương pháp giải:
– Dựa vào liên hệ giữa cấu hình electron nguyên tử với vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn, xác định các nguyên tố chu kì 2 có mấy lớp electron.
– Vẽ mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr của Li và F.
– Giải thích sự khác biệt bán kính nguyên tử dựa vào điện tích hạt nhân nguyên tử.
Lời giải:
– Các nguyên tố chu kì 2 có 2 lớp electron.
– Mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr của:
– Nguyên tố Li và F đều có 2 lớp electron nên cùng chu kì 2, số đơn vị điện tích hạt nhân của Li nhỏ hơn F. Vì vậy bán kính nguyên tử Li lớn hơn nguyên tử F.
Luyện tập 1 trang 39 Hóa học 10: Quan sát hình 7.2, cho biết quy luật biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố ở chu kì 3, 4, 5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân.
Phương pháp giải:
Quan sát bán kính nguyên tử các nguyên tố chu kì 3, 4, 5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân.
Lời giải:
Các nguyên tố chu kì 3, 4,5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần từ trái quá phải.
Luyện tập 2 trang 39 Hóa học 10: Hãy giải thích vì sao nguyên tử He là nguyên tử nguyên tố có kích thước nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn mà không phải nguyên tử H.
Phương pháp giải:
Dựa vào quy luật biến đổi bán kính nguyên tử trong cùng một chu kì.
Lời giải:
Nguyên tử He (Z = 2) và H (Z = 1) cùng thuộc chu kì 1, mà số đơn vị điện tích hạt nhân của He lớn hơn H. Vì vậy, bán kính nguyên tử của He nhỏ hơn H và nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn.
Giải hóa học 10 trang 40 Cánh diều
II. Xu hướng biến đổi độ âm điện, tính kim loại và tính phi kim
Câu hỏi 2 trang 40 Hóa học 10: Dựa vào hình 7.5, hãy nhận xét quy luật chung về sự biến đổi độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố nhóm A trong một chu kì, trong một nhóm.
Phương pháp giải:
Dựa vào giá trị độ âm điện các nguyên tố trong hình 7.5, nhận xét quy luật chung về sự biến đổi độ âm điện.
Lời giải:
Trong cùng một chu kì của các nguyên tố nhóm A, giá trị độ âm điện tăng dần theo chiều tăng điện tích hạt nhân.
Câu hỏi 3 trang 40 Hóa học 10: Cặp electron liên kết của phân tử H2 có bị lệch về nguyên tử nào không? Vì sao?
Phương pháp giải:
– Phân tử H2 được tạo bởi 2 nguyên tử H.
– Dựa vào giá trị độ âm điện của H, giải thích cặp electron liên kết của phân tử H2 có bị lệch không.
Lời giải:
– Phân tử H2 được tạo bởi 2 nguyên tử H, đều có độ âm điện là 2,2.
– Như vậy lực hút electron của 2 nguyên tử H bằng nhau. Vậy trong phân tử H2 cặp electron sẽ không bị lệch về nguyên tử nào.
Giải hóa học 10 trang 41 Cánh diều
Câu hỏi 4 trang 41 Hóa học 10: Cặp electron liên kết bị lệch nhiều hơn trong phân tử NH3 hay trong phân tử H2O? Vì sao?
Phương pháp giải:
– Tính tỉ lệ chênh lệch độ âm điện giữa N : H và O : H.
– Tỉ lệ chênh lệch độ âm điện càng lớn thì cặp electron liên kết càng bị lệch nhiều.
Lời giải:
– Trong phân tử NH3: độ âm điện của H và N lần lượt là 2,2 và 3,0
⟹ Nguyên tử N hút electron liên kết mạnh hơn H gấp 3,0 : 2,2 = 1,36 lần.
– Trong phân tử H2O: độ âm điện của H và O lần lượt là 2,2 và 3,4
⟹ Nguyên tử O hút electron liên kết mạnh hơn H gấp 3,4 : 2,2 = 1,54 lần.
Vậy cặp electron liên kết trong phân tử H2O bị lệch nhiều hơn trong phân tử H2O.
Luyện tập 3 trang 41 Hóa học 10: Không dùng bảng độ âm điện, hãy so sánh độ âm điện của nguyên tố X có Z = 14 và nguyên tố Y có Z = 16. Giải thích.
Phương pháp giải:
Bước 1: Viết cấu hình electron, xác định vị trí của X và Y
Bước 2: So sánh độ âm điện của X và Y
Độ âm điện phụ thuộc đồng thời vào hai yếu tố: điện tích hạt nhân và bán kính nguyên tử:
– Trong 1 chu kì, từ trái sang phải, theo chiều điện tích hạt nhân tăng, bán kính nguyên tử giảm ⟹ độ âm điện càng cao.
– Trong 1 nhóm, từ trên xuống dưới, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, lực hút electron của hạt nhân giảm ⟹ độ âm điện giảm.
Lời giải:
Bước 1: Viết cấu hình electron, xác định vị trí của X và Y
– X (Z = 14): 1s22s22p63s23p2
– Y (Z = 16): 1s22s22p63s23p4
⟹ X và Y thuộc chu kì 3.
Bước 2: So sánh độ âm điện của X và Y
Điện tích hạt nhân của X nhỏ hơn Y ⟹ bán kính nguyên tử của X lớn hơn Y
⟹ Độ âm điện của X nhỏ hơn Y
Giải hóa học 10 trang 42 Cánh diều
Luyện tập 4 trang 42 Hóa học 10: Giải thích nguyên nhân của quy luật biến đổi tính phi kim trong một chu kì, một nhóm.
Phương pháp giải:
– Tính phi kim đặc trưng bởi khả năng nhận electron của nguyên tử.
⟹ Giải thích quy luật biến đổi tính phi kim trong một nhóm, một chu kì dựa vào sự biến đổi của điện tích hạt nhân và bán kinh nguyên tử.
Lời giải:
– Trong một chu kì, từ trái sáng phải, điện tích hạt nhân tăng dần ⟹ bán kính nguyên tử giảm dần nên lực hút của hạt nhân tới electron tăng ⟹ tăng khả năng nhận electron.
⟹ Tính phi kim của nguyên tố tăng dần.
– Trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nhưng do bán kính nguyên tử nguyên tố tăng nhanh ⟹ lực hút của hạt nhân tới electron giảm ⟹ giảm khả năng nhận electron.
⟹ Tính phi kim của nguyên tố giảm dần.
III. Xu hướng biến đổi thành phần và tính acid, tính base của các oxide và các hydroxide theo chu kì
Luyện tập 5 trang 42 Hóa học 10: Sắp xếp các nguyên tố sau theo chiều tăng dần tính phi kim: O, S, F. Giải thích
Phương pháp giải:
Dựa vào điện tích hạt nhân và vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn để sắp xếp các nguyên tố.
– Nếu trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân ⟹ Tính phi kim tăng.
– Nếu trong một nhóm, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân ⟹ Tính phi kim giảm.
Lời giải:
O (Z = 8): chu kì 2 nhóm VIA
S (Z = 16): chu kì 3 nhóm VIA
F (Z = 9): chu kì 2 nhóm VIIA
– O và F cùng ở chu kì 2, theo chiều tăng của Z tính phi kim của O < F
– O và S cùng thuộc nhóm VIA, theo chiều tăng của Z tính phi kim của O > S
Vậy tính phi kim tăng dần từ trái sang phải là S < O < F
Câu hỏi 5 trang 42 Hóa học 10: Viết công thức oxide cao nhất của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N.
Phương pháp giải:
– Xác định nhóm của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N.
– Oxide cao nhất của một nguyên tố là oxide mà nguyên tố trong đó có hóa trị cao nhất. Các nguyên tố thuộc nhóm IA đến VIIA (trừ fluorine) có hóa trị cao nhất đúng bằng số thứ tự nhóm.
Lời giải:
– Li thuộc nhóm IA ⟹ Li có hóa trị cao nhất là I, oxide cao nhất là Li2O
– Be thuộc nhóm VIIA ⟹ Be có hóa trị cao nhất là II, oxide cao nhất là BeO
– B thuộc nhóm IIIA ⟹ B có hóa trị cao nhất là III, oxide cao nhất là B2O3
– C thuộc nhóm IVA ⟹ C có hóa trị cao nhất là IV, oxide cao nhất là CO2
– N thuộc nhóm VA ⟹ N có hóa trị cao nhất là V, oxide cao nhất là N2O5
Giải hóa học 10 trang 43 Cánh diều
Vận dụng trang 43 Hóa học 10: Giải thích vì sao không dùng chậu nhôm để đựng nước vôi tôi.
Phương pháp giải:
– Chậu làm bằng nhốm có lớp oxide Al2O3 bám ở bên ngoài bảo vệ, vì vậy khá bền trong nước và không khí.
– Dựa vào tính chất hóa học của Al và Al2O3 (có tính lưỡng tính tác dụng được với cả dung dịch acid và dung dịch base) để giải thích vì sao không dùng chậu nhôm đựng nước vôi tôi.
Lời giải:
– Chậu làm bằng nhốm có lớp oxide Al2O3 bám ở bên ngoài bảo vệ, vì vậy khá bền trong nước và không khí. Nước vôi tôi có thành phần là Ca(OH)2
– Tuy nhiên, khi ta dùng khi ta dùng để đựng vôi, nước vôi thì xô, chậu, nhôm bị mòn, thủng vì:
Thành phần của vôi, nước vôi Ca(OH)2, chất này có thể tác dụng được với Al2O3, phá hủy lớp oxide bảo vệ bên ngoài, sau đó tác dụng được với lớp nhôm bên trong gây mòn, thủng.
Vì vậy không dùng đồ dùng bằng nhôm để đựng vôi, nước vôi.
– Phương trình hóa học:
Al2O3 + Ca(OH)2 → Ca(AlO2)2 + H2O
2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2
Giải hóa học 10 trang 44 Cánh diều
Câu hỏi 6 trang 44 Hóa học 10: Al(OH)3 thể hiện tính acid, tính base trong phản ứng nào trong ví dụ trên?
Phương pháp giải:
– Al(OH)3 thể hiện tính acid khi tác dụng với dung dịch base.
– Al(OH)3 thể hiện tính base khi tác dụng với dung dịch acid.
Lời giải:
– Al(OH)3 thể hiện tính acid khi tác dụng với dung dịch NaOH:
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
– Al(OH)3 thể hiện tính base khi tác dụng với dung dịch HCl
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Luyện tập 6 trang 44 Hóa học 10: Xác định nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất, nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất. Giải thích.
Phương pháp giải:
– Nguyên tố kim loại phân bố ở khu vực bên trái trong bảng tuần hoàn: dựa vào quy luật biến đổi tính kim loại của các nguyên tố trong cùng một chu kì, một nhóm A nêu và giải thích nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất.
– Nguyên tố phi kim phân bố ở khu vực bên phảitrong bảng tuần hoàn: dựa vào quy luật biến đổi tính phi kim của các nguyên tố trong cùng một chu kì, một nhóm A nêu và giải thích nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất.
Lời giải:
– Nguyên tố kim loại phân bố ở khu vực bên trái trong bảng tuần hoàn, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân trong một chu kì và một nhóm A: Caesium (Cs) có tính kim loại mạnh nhất (Francium là nguyên tố phóng xạ).
– Nguyên tố phi kim phân bố ở khu vực bên phải trong bảng tuần hoàn, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân trong cùng một chu kì, một nhóm A: Fluorine (F) có tính phi kim mạnh nhất.
Luyện tập 7 trang 44 Hóa học 10:Viết công thức các hydroxide (nếu có) của những nguyên tố chu kì 2. So sánh tính acid, tính base của chúng.
Phương pháp giải:
– Nguyên tố chu kì 2 gồm: Li, Be, B, C, N, O, F và Ne.
– Viết công thức hydroxide (nếu có) của các nguyên tố trên. Dựa vào xu hướng biến đổi tính acid, tính base của hydroxide so sánh tính acid, tính base của chúng.
Lời giải:
– Nguyên tố chu kì 2 gồm: Li, Be, B, C, N, O, F và Ne.
– Li và Be là kim loại nên hydroxide của chúng là: LiOH và Be(OH)2.
– Tính acid của LiOH < Be(OH)2, tính base của LiOH > Be(OH)2.
Giải hóa học 10 trang 45 Cánh diều
Bài tập (trang 45)
Bài 1 trang 45 Hóa học 10: Hoàn thành chỗ trống trong các câu sau:
a) Trong một chu kì, theo chiểu … (1)… điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính base của các hydroxide … (2)… dần.
b) Trong một nhóm, theo chiều … (3)… điện tích hạt nhân, bán kính các nguyên tử có xu hướng giảm dần, tính acid của các oxide cao nhất … (4)… dần.
c) Nhóm …(5)… là nhóm chứa các nguyên tố đứmg đầu mỗi chu kì trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm này, nguyên tử nguyên tố …(6)… có bán kính lớn nhất. Số lượng các nguyên tố là kim loại của nhóm này là …(7)…
Phương pháp giải:
Dựa vào lý thuyết các quy luật biến đổi về tính acid, base của oxide và hydroxide; quy luật biến đổi về bán kính nguyên tử trong cùng một nhóm.
Lời giải:
a) Trong một chu kì, theo chiểu … (1)… điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính base của các hydroxide … (2)… dần.
(1) tăng ; (2) giảm
b) Trong một nhóm, theo chiều … (3)… điện tích hạt nhân, bán kính các nguyên tử có xu hướng giảm dần, tính acid của các oxide cao nhất … (4)… dần.
(3) tăng ; (4) giảm
c) Nhóm …(5)… là nhóm chứa các nguyên tố đứmg đầu mỗi chu kì trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm này, nguyên tử nguyên tố …(6)… có bán kính lớn nhất. Số lượng các nguyên tố là kim loại của nhóm này là …(7)…
(5) IA ; (6) Cs ; (7) 5
Bài 2 trang 45 Hóa học 10: Những đặc trưng nào sau đây thuộc về kim loại nhóm A, những đặc trưng nào thuộc về phi kim?
(1) Dễ nhường electron
(2) Dễ nhận electron
(3) Oxide cao nhất có tính base
(4) Oxide cao nhất có tính acid
Phương pháp giải:
Dựa vào quy luật biến đổi tính phi kim và kim loại, tính acid – base của oxide cao nhất của nguyên tố trong cùng một chu kì và một nhóm A.
Lời giải:
– Đặc trưng của kim loại là:
(1) Dễ nhường electron
(3) Oxide cao nhất có tính base
– Đặc trưng của phi kim là:
(2) Dễ nhận electron
(4) Oxide cao nhất có tính acid
Bài 3 trang 45 Hóa học 10: Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra? Giải thích.
a) H3PO4 + Na2SO4 → ?
b) HNO3 + Na2CO3 → ?
Phương pháp giải:
Điều kiện để phản ứng xảy ra: acid mới yếu hơn acid phản ứng
Lời giải:
a) H2SO4 có tính acid mạnh hơn H3PO4
=> Phản ứng không xảy ra
b) H2CO3 có tính acid yếu hơn HNO3
=> Phản ứng xảy ra:
HNO3 + Na2CO3 → NaNO3 + H2O + CO2
Bài 4 trang 45 Hóa học 10: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 như sau:
a) Sự lặp lại tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố ở chu kì 2 và 3 thể hiện như thế nào?
b*) Giải thích vì sao sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng là nguyên nhân quyết định đến sự biến đổi tuần hoàn về tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất các nguyên tố chu kì 2 và 3. Lấy một số ví dụ để minh họa sự biến đổi tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất.
Lời giải:
a)
– Ở chu kì 2: theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
⟹ Số lớp electron ngoài cùng tăng từ 2s1 đến 2s22p6
– Ở chu kì 3: tương tự chu kì 2, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
⟹ Số lớp electron ngoài cùng tăng từ 3s1 đến 3s23p6
Vậy sự lặp lại tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố ở chu kì 2 và 3 thể hiện như sau: đầu chu kì nguyên tố có cấu hình electron là ns1, cuối mỗi chu kì nguyên tố có cấu hình electron là ns2np6.
b*) – Sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng là nguyên nhân quyết định đến sự biến đổi tuần hoàn về tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất các nguyên tố chu kì 2 và 3.
Vì cấu hình electron lớp ngoài cùng quyết định khả năng nhường và nhận e để đạt cấu hình của nguyên tố khí hiếm bền vững, dẫn tính kim loại hay phi kim của đơn chất. Trong 1 chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân thì tính kim loại giảm dần, tính phi kim giảm dần.
Từ đó, có sự biến đổi tuần hoàn tính acid, base của oxide cao nhất và hydroxide của các nguyên tố (ở hóa trị cao nhất) trong một chu kì.
+ Đơn chất: theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì tính kim loại tăng dần từ và tính phi kim tăng dần (trừ Ar).- Ví dụ sự biến đổi tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất của nguyên tố chu kì 3:
Na chỉ cần nhường 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm.
⟹ Na là kim loại mạnh nhất, có khả năng tác dụng với H2O ở điều kiện thường:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Mg chỉ tác dụng với H2O khi đun nóng:
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2
+ Hợp chất: theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì tính base của oxide và hydroxide giảm dần.
Na2O tan trong nước ở điều kiện thường tạo dung dịch base:
Na2O + H2O → 2NaOH
MgO và Al2O3 không tan được trog nước.
Bài giảng Hóa học 10 Bài 7: Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm – Cánh diều
Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Bài 8: Định luật tuần hoàn và ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Bài 9: Quy tắc octet
Bài 10: Liên kết ion