Đáp án Hóa học 10 cánh diều 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

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

I. XU HƯỚNG BIẾN ĐỔI BÁN KÍNH NGUYÊN TỬ

Câu 1: 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.

Trả lời:

Các nguyên tố chu kì 2 có 2 lớp electron.

Nguyên tố Li và F đều có 2 lớp electron, cùng thuộc 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.

Câu hỏi luyện tập 1: 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.

Trả lời:

Các nguyên tố thuộc chu kì 3, 4, 5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần từ trái qua phải.

Câu hỏi luyện tập 2: 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.

Trả lời:

• 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.
• Suy ra bán kính nguyên tử của He nhỏ hơn H và nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn.

II. XU HƯỚNG BIẾN ĐỔI ĐỘ ÂM ĐIỆN, TÍNH KIM LOẠI, TÍNH PHI KIM

Câu 2: 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.

Trả lời:

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:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần (ngoại lệ ở chu kì 6).

- Trong một nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng giảm dần (ngoại lệ ở nhóm IIA).

Câu 3: Cặp electron liên kết của phân tử H₂ có bị lệch về nguyên tử nào không? Vì sao?

Trả lời:

Phân tử H₂ được tạo bởi 2 nguyên tử H, đều có độ âm điện là 2,2.Vì 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.

Câu 4: Cặp electron liên kết bị lệch nhiều hơn trong phân tử NH₃ hay trong phân tử H₂O? Vì sao?

Trả lời:

• Trong phân tử NH₃: độ âm điện của H và N lần lượt là 2,2 và 3,0.
• Suy ra, 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.
• Suy ra, 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 NH₃.

Câu hỏi luyện tập 3: 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.

Trả lời:

• X và Y cùng thuộc chu kì 3. 
• X (Z = 14): 1s²2s²2p⁶3s²3p²
• Y (Z = 16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴
• Suy ra, độ âm điện của X nhỏ hơn Y.

Câu hỏi luyện tập 4: Giải thích nguyên nhân của quy luật biến đổi tính phi kim trong một chu kì, một nhóm.

Trả lời:

• Trong một chu kì, từ trái sáng phải, điện tích hạt nhân tăng dần thì bán kính nguyên tử giảm dần nên lực hút của hạt nhân tới electron tăng, dẫn đến tăng khả năng nhận electron.
• Suy ra, 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 thì lực hút của hạt nhân tới electron giảm, dẫn đến giảm khả năng nhận electron.
• Suy ra, tính phi kim của nguyên tố giảm dần.

Câu hỏi luyện tập 5: Sắp xếp các nguyên tố sau theo chiều tăng dần tính phi kim: O, S, F. Giải thích

Trả lời:

Tính phi kim tăng dần là S ; O ; F.

Vì:

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 nhỏ hơn F

- O và S cùng thuộc nhóm VIA, theo chiều tăng của Z tính phi kim của O lớn hơn S

III. XU HƯỚNG BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN VÀ TÍNH ACID, TÍNH BASE CỦA CÁC OXIDE VÀ CÁC HYDROXIDE THEO CHU KỲ

Câu 5: Viết công thức oxide cao nhất của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N.

Trả lời:

• Li: Oxide cao nhất là Li₂O
• Be: oxide cao nhất là BeO
• B: oxide cao nhất là B₂O₃
• C: oxide cao nhất là CO₂
• N: oxide cao nhất là N₂O₅

Câu hỏi vận dụng: Giải thích vì sao không dùng chậu nhôm để đựng nước vôi tôi.

Trả lời:

• Thành phần của vôi, nước vôi Ca(OH)₂, chất này có thể tác dụng được với Al₂O₃- chậu nhôm có lớp oxide này, 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: 

Al₂O₃ + Ca(OH)₂ → Ca(AlO₂)₂ + H₂O

2Al + Ca(OH)₂ + 2H₂O → Ca(AlO₂)₂ + 3H₂

Câu 6: Al(OH)₃ thể hiện tính acid, tính base trong phản ứng nào trong ví dụ trên?

Trả lời:

- 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

Câu hỏi luyện tập 6: Xác định nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất, nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất. Giải thích.

Trả lời:

- 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 

- 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.

Câu hỏi luyện tập 7: Viết công thức các hydroxide (nếu có) của những nguyên tố chu kì 2. So sánh tính acid, tính base của chúng.

Trả lời:

- 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.

BÀI TẬP

Câu 1: Hoàn thành chỗ trống trong các câu sau:

1. a) Trong một chu kì, theo chiều ...(1)... điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính base của các hydroxide của các nguyên tố có xu hướng ...(2)... dần.
2. b) Nhóm ...(3)... là nhóm chứa các nguyên tố đứng đầu mỗi chu kì trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm này, nguyên tử nguyên tố ...(4)... có bán kính lớn nhất. Số lượng các nguyên tố là kim loại của nhóm này là ...(5)...

Trả lời:

(1) tăng

(2) giảm

(3) kim loại kiềm (kim loại điển hình)

(4) Francium (Fr)

(5) 6

Câu 2: 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

Trả lời:

- 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.

Câu 3: Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra? Giải thích.

1. a) H₃PO₄+ Na₂SO₄→ ?
2. b) HNO₃+ Na₂CO₃→ ?

Trả lời:

• Phản ứng a không xảy ra, vì H₂SO₄có tính acid mạnh hơn H₃PO₄.
• Phản ứng b xảy ra, vì H₂CO₃có tính acid yếu hơn HNO₃.

Câu 4: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 như hình:

1. 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.

Trả lời:

8. a) Sự lặp lại tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 thể hiện như sau: Đi từ trái qua phải theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử, số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8.

b*) Vì với các nguyên tố chu kỳ 2 và 3 electron hóa trị tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học cũng là electron ở lớp ngoài cùng. Do đó, sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng là nguyên nhân quyết định đến sự biến đổi tính tuần hoàn về tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất các nguyên tố chu kì 2 và 3

Một số ví dụ để minh họa sự biến đổi tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất:

+ Trong chu kì 2, theo chiều từ trái sang phải (chiều tăng của điện tích hạt nhân), tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim tăng dần. Điều này cũng được lặp lại ở các chu kì khác.

+ Trong chu kì 2, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính acid của oxide cao nhất có xu hướng tăng dần, tính base của chúng có xu hướng giảm dần. Điều này cũng được lặp lại ở các chu kì khác.