Phương pháp giải bài tập mối quan hệ giữa vị trí và cấu hình electron

MỐI QUAN HỆ GIỮA VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

Cần nhớ một số điểm sau:

- Số thứ tự ô nguyên tố = tổng số e của nguyên tử.

- Số thứ tự chu kì = số lớp e.

- Số thứ tự nhóm:

     + Nếu cấu hình e lớp ngoài cùng có dạng ns^anp^b (a = 1 → 2 và b = 0 → 6): Nguyên tố thuộc nhóm (a + b)A.

     + Nếu cấu hình e kết thúc ở dạng (n - 1)d^xns^y (x = 1 → 10; y = 1 → 2): Nguyên tố thuộc nhóm B:

* Nhóm (x + y)B nếu 3 ≤ (x + y) ≤ 7.

* Nhóm VIIIB nếu 8 ≤ (x + y) ≤ 10.

* Nhóm (x + y - 10)B nếu 10 < (x + y).

VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1.  Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm, phân nhóm) các nguyên tố sau đây trong bảng tuần hoàn, cho biết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố đó như sau:

1. 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 4s²                                            2. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²

Lời giải

1. Số thứ tự 20, chu kì 4, nhóm IIA.

2. Số thứ tự 25, chu kì 4, nhóm VIIB.

Ví dụ 2. Giả sử nguyên tố M ở ô số 19 trong bảng tuần hoàn chưa được tìm ra và ô này vẫn còn được bỏ trống. Hãy dự đoán những đặc điểm sau về nguyên tố đó:

a.  Tính chất đặc trưng.

b.  Công thức oxit. Oxit đó là oxit axit hay oxit bazơ?

Lời giải

1.  Cấu hình electron của nguyên tố đó là: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

=> Tính chất đặc trưng của M là tính kim loại.

1.  Nguyên tố đó nằm ở  nhóm IA nên công thức oxit là M₂O. Đây là một oxit bazơ.

Ví dụ 3. Ion M³⁺ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s²3p⁶3d⁵.

a.  Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn. Cho biết M là kim loại gì?

b.  Trong điều kiện không có không khí, cho M cháy trong khí Cl₂ thu được một chất A và nung hỗn hợp bột (M và S) được một hợp chất B. Bằng các phản ứng hóa học, hãy nhận biết thành phần và hóa trị của các nguyên tố trong A và B.

Lời giải

a.  Tổng số electron của nguyên tử M là 26. Số thứ tự 26, chu kì 4, nhóm VIIIB. M là Fe.

b.

  -  Fe cháy trong khí clo:  2Fe  +  3Cl₂  2FeCl₃

Hòa tan sản phẩm thu được vào nước thu được dung dịch. Lấy vài ml dung dịch cho tác dụng với dung dịch AgNO₃, có kết tủa trắng chứng tỏ có gốc clorua:

FeCl₃  +  3AgNO₃   Fe(NO₃)₃  +  3AgCl

Lặp lại thí nghiệm với dung dịch NaOH, có kết tủa nâu đỏ chứng tỏ có Fe(III):   FeCl₃  +  3NaOH   Fe(OH)₃  +  3NaCl

- Nung hỗn hợp bột Fe và bột S:   Fe  +  S  FeS

Cho B vào dung dịch H₂SO₄ loãng, có khí mùi trứng thối bay ra chứng tỏ có gốc sunfua:

               FeS  +  H₂SO₄   FeSO₄   +  H₂S  (trứng thối)

Nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch thu được, có kết tủa trắng xanh chứng tỏ có Fe(II):

             FeSO₄  +                2NaOH   Na₂SO₄  +  Fe(OH)₂ (trắng xanh)

Ví dụ 4.   X, Y là hai kim loại có electron cuối cùng là 3p¹ và 3d⁶.

1. Dựa vào bảng tuần hoàn,  hãy xác định tên hai kim loại X, Y.

2. Hòa tan hết 8,3 gam hỗn hợp X, Y vào dung dịch HCl 0,5M (vừa đủ), ta thấy khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam.  Tính khối lượng mỗi kim loại và thể tích dung dịch HCl đã dùng.

Lời giải

1. Phân mức năng lượng của nguyên tử X và Y lần lượt là:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹  và 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Cấu hình electron của nguyên tử X và Y lần lượt là:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹  và 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Dựa vào bảng tuần hoàn ta tìm được X là Al và Y là Fe.

2. Gọi số mol các chất trong hỗn hợp: Al = a mol; Fe = b mol.

Ta có: 27a + 56b = 8,3                                                                 (1)

2Al   +  6HCl    2AlCl₃  +  3H₂                                                      (2)

(mol):   a             3a                            1,5a

Fe   +  2HCl    FeCl₂  +  H₂                                                (3)

(mol):   b           2b                           b

Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 7,8 gam nên: 8,3 - = 7,8.

Vậy: = 0,5 gam = 0,25 mol  1,5a + b = 0,25              (4)

Từ (1) và (4) ta tìm được: a = 0,1 mol; b = 0,1 mol.

m_Al = 270,1 = 2,7 (gam); m_Fe = 560,1 = 5,6 (gam); V_HCl =  = 1 (lit).

Ví dụ 5. Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X là 3s2. Số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là

A. 12.                                    B. 13.                                        C. 11.                          D. 14.

Lời giải

Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X là 3s²

Cấu hình e của X là. 1s²2s²2p⁶2s²

X có 12 e nên có 12 p nên Số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là 12.

Ví dụ 6. Nguyên tử X có phân lớp electron ngoài cùng là 3p⁴. Hãy xác định câu sai trong các câu sau khi nói về nguyên tử X

A. Lớp ngoài cùng của X có 6   electron  

B. Hạt nhân nguyên tử X có 16  electron 

C. Trong bảng tuần hoàn X nằm ở chu kì 3

D. X nằm ở nhóm VIA

Lời giải

Lớp ngoài cùng là 3p4 => có tổng cộng 16 electron

=> ý B sai rõ ràng vì hạt nhân không có electron mà chỉ có notron và proton

=> Đáp án B

Ví dụ 7. Nguyên tử R tạo được Cation R+. Cấu hình e của R+ ở trạng thái cơ bản là 3p6. Tổng số hạt mang điện trong R là.

A. 18                                         B.22                                        C.38                                        D.19

Lời giải

Cấu hình của R⁺ là 3p⁶

=> của R sẽ là 3p⁶4s¹

=>R có cấu hình đầy đủ là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

=>tổng hạt mang điện trong R là ( p + e ) = 38

=>C

Ví dụ 8. Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố X là 3s23p1. Vị trí (chu kì, nhóm) của X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là

A. chu kì 3, nhóm IIIB.         B. chu kì 3, nhóm IA.   

C. chu kì 4, nhóm IB.            D. chu kì 3, nhóm IIIA.

Lời giải

X có 3 lớp e => X thuộc chu ki 3.

X có tổng e lớp ngoài cùng là 3 và e cuối điền vào phân lớp p

=> X ở nhóm IIIA

=>D