CHUYÊN ĐỀ LỚP 10 ĐỂ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN QUỐC GIA: Cấu tạo nguyên tử

9. DẠNG 9: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
Câu 1 (Cấu tạo nguyên tử, 2 điểm): lớp 10 chuyên Thái Bình
Hợp chất A được tạo bởi hai nguyên tố XaYb, trong đó X chiếm 15,0485% về khối lượng. Trong hạt nhân
nguyên tử X có Z + 1 = N, cịn trong hạt nhân của Y có Z' +1 = N'. Biết rằng tổng số proton trong một phân
tử A là 100 và a + b = 6. Tìm cơng thức phân tử của A?
Hướng dẫn giải:
Câu 1:
(1đ)Theo bài ta có các phương trình đại số:
a( Z  N )
0,150485 (1)
a ( Z  N )  b.( Z ' N ' )
Z+1 =N (2)
Z' +1 =N' (3)
aZ+b.Z'=100 (4)
a+b=6 (5)
2aZ  a
0,150485 (6)
Thế 2 và 3 vào 1 =>
2aZ  a  2bZ 'b
Thế 4 vào 6 => 2aZ  a 31 (7)
(1đ)Lập bảng:
A
1
2
Z
15
7,25
B
5
4
Z'

17
Kết luận
Nhận
Loại
Kết luận: X là P; Y là Cl; chất A là PCl5

3
4,67
3

4
3,375
2

5
2,8
1

Loại

Loại

Loại

Câu 1. Cấu tạo nguyên tử - Phản ứng hạt nhân (2,5 điểm)) lớp 10 chuyên Hạ Long- Quảng Ninh
Hợp chất Z tạo thành từ 3 nguyên tố A,B,X có M 2 < 120 . Tổng số hạt proton, nơtron,electron trong các phân
tử AB2 , XA2 , XB lần lượt là 66,96,81
a.Xác định trên các nguyên tố A,B,X và cơng thức hóa học của Z
b.Ngun tố Y tạo với A hợp chất Z ’ gồm 7 nguyên tử trong phân tử và tổng số hạt mang điện
trong Z’ là 140 . Xác định Y và Z’

c.Viết công thức electron , công thức cấu tạo của các chất AB,AB 2, XA2,XB,ZZ’, YCl3 , Y2Cl6
( Cl : Clo )
Đáp án
Đáp án
a) Gọi a,b,x lần lượt là tổng số hạt proton ,nơ tron , electron trong1 nguyên tử A,B,X .
Theo đề bài ,ta có :
a + 2b = 66 (1)
x + 2a = 96 (2)
x + b = 84 (3 )
a  18
�
�
b  24
(1),(2),(3) � �
�
c  60
�
Gọi PA ,PB, PX lần lượt là số proton của A,B,X .
1


nA ,nB , nX lần lượt là số nơ tron của A,B,X .
Ta có : 2PA + nA = 18
2PB + nB = 24
2PX + nX = 60
Vì PA � n A �1, 5 PA

18
�
3, 5

�5,14

18
3
6

PA
PA

� PA  6 � A

0,5 đ

Vậy A là Cacban (C)
Tương tự

24
�
3, 5
�6, 857

PB
PB

24
3
8

0,5 đ

� PB  7 � n B  10 � số khối = 7 +10 = 17 ( Loại )
� PB  8 � n B  8 � số khối = 8 + 8 = 16 ( Chấp nhận )
Vậy B là Oxi

60
�
3, 5
�17,14

(O )

PX
PX

60
3
20

� PX  18 ( Loại vì khí trơ khơng tạo liên kết hóa học )
� PX  19 � n X  22 � số khối = 19 + 22 = 41 ( Loại )
� PX  20 � n X  20 � số khối = 20 + 20 = 40 ( Chấp nhận )

0,5 đ

Vậy X là Canxi
(Ca)
Vậy công thức Z là CaCO3 ( thỏa điều kiện MZ < 120 đ.v.c )
b) Z’ : YxCY (x+y = 7 )
Gọi số proton của nguyên tử Y là PY
(2PY)x + 12y = 140

hay
PYx + 6y
= 70
�
PYx + 6(7-x)
= 70
�
PYx - 6x
= 28

x

1

2

4

PY

34

20

13

0,5 đ

( nhôm )

0,5 đ

2


�



PY

28
6
x

(x  7)

Vậy Y là nhôm ( Al )
và Z ‘ là Al 4C3
c) Viết công thức electron , công thức cấu tạo của các chất AB,AB 2, XA2,XB,ZZ’,
YCl3 , Y2Cl6 ( Cl : Clo )

C

.

CO

.

CO2

CaO

.

.

2+

Ca
2
Ca + O

CaCO3

CaCO3

.

O

O C O

CaC2

.

C

O

O

CC2-

C
Ca

Ca

O
C

0,5 đ

C

O

-

2+- O
O
O
Ca
Ca
+
2
C

O
C
2
Ca+ O OC OCa O
Ca
O
C
O
C
O
O
--

-

O

O

Al4C3 Al C Al C Al C Al

CaO

.

AlCl 3

.

Al2Cl6

Cl
Al Cl
Cl

Al C Al

C Al C Al

Cl
Al Cl
Cl

Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl

: :

O

Cl
Cl
Cl
Al
Al
Cl
Cl
Cl

2

�gg �
Ca 2 �O �
�gg �

Ca  O

Câu 1: (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định
Livermori (Lv) là nguyên tố thứ 116 trong bảng hệ thống tuần hoàn được các nhà khoa học ở viện nghiên cứu
Dubna (Nga) tạo ra lần đầu tiên vào năm 2000 bằng cách bắn phá hạt nhân nguyên tố Curi (

hạt nhân Canxi (

) bằng

) được gia tốc để tạo ra một đồng vị của Livermori (có số khối A = 293) kèm theo một
3


loại hạt cơ bản nữa. Livermori-293 phân rã α với chu kì bán hủy là 61 mili giây tạo ra hạt nhân nguyên tố
Flerovi (Fl).
1. Viết phương trình phản ứng tổng hợp và phân rã của Lv-293.
2. Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Livermori (Lv) và Flerovi (Fl). Từ đó suy ra vị trí của hai
ngun tố trên trong bảng tuần hồn các ngun tố hố học (ơ, nhóm, chu kì). Dự đốn số oxy hóa của chúng
trong các hợp chất.
Hướng dẫn giải:
1. Từ định luật bảo tồn điện tích thấy hạt cơ bản kèm theo hạt nhân Lv cần có Z = 0 → Đó là nơtron; do đó,
phản ứng tổng hợp:

Phản ứng phân rã:
hoặc
2. Cấu hình e của Lv:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p4.
Ơ 116, chu kì 7, nhóm VIA
→ Vì nằm ở cuối chu kì nên dự đốn Lv sẽ là kim loại → chỉ có các số oxy hóa dương: tương tự như các
nguyên tố khác của nhóm VIA → +2, +4, +6.
Cấu hình e của Fl:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p2.
Ơ 114, chu kì 7, nhóm IVA
→ Vì nằm ở cuối chu kì nên dự đốn Fl sẽ là kim loại → chỉ có các số oxy hóa dương: tương tự như các
nguyên tố khác của nhóm VIA → +2, +4.
Câu 1: (2 điểm) : CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ, ĐLTH lớp 10 chuyên Ninh Bình
1. Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:
Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8];

Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2].

Áp dụng phương pháp gần đúng Slater (Xlâytơ) tính năng lượng electron của Ni 2+ với mỗi cách viết trên
(theo đơn vị eV). Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?
2. Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính ion theo đơn vị A như sau: 1,71; 1,16; 1,19 ; 0,68 ; 1,26 ; 0,85.
Mỗi ion trong dãy này có cùng tổng số electron như ion khác trong dãy. Số điện tích hạt nhân Z của các ion
đó trong giới hạn 2 < Z < 18.
Hãy gán đúng trị số bán kính cho từng ion và xếp theo thứ tự tăng của các trị số này. Cần trình bày rõ về cơ
sở cấu tạo nguyên tử và cấu hình electron của sự gán đúng đó.
4


Hướng dẫn giải:
1. Năng lượng của một electron ở phân lớp l có số lượng tử chính hiệu dụng n* được

tính theo biểu thức Slater:
1 = -13,6 x (Z – b)2 /n* (theo eV)
Hằng số chắn b và số lượng tử n* được tính theo quy tắc Slater. Áp dụng cho Ni2+
(Z=28, có 26e) ta có:
Với cách viết 1 [Ar]3d8:
 1s = -13,6 x (28 – 0,3)2/12
=
-10435,1 eV
 2s,2p = -13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7)2/ 22
=
- 1934,0  3s,3p = -13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7)2/32
=
- 424,0  3d = - 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x – 0,35x7)2/32 =
- 86,1 E1 = 2  1s + 8  2s,2p + 8  3s,3p + 8  3d = - 40423,2 eV
Với cách viết 2 [Ar]sd64s2:
 1s,  2s,2p,  3s,3p có kết quả như trên . Ngoài ra:
 3d = -13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5) 2/32
=
- 102,9
eV
 4s = - 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35)2/3,72 =
- 32,8 Do đó E2 = - 40417,2 eV.
b) E1 thấp (âm) hơn E2, do đó cách viết 1 ứng với trạng thái bền hơn. Kết quả thu
được phù hợp với thực tế là ở trạng thái cơ bản ion Ni 2+ có cấu hình electron
[Ar]3d8.
2. Theo điều kiện
2 < Z < 18
(a)
các ion được xét thuộc các nguyên tố chu kì 2 (từ Li đến Ne) (b);
chu kì 3 (từ Na đến Ar) (c)

+). Xét (b): Các nguyên tố đầu chu kì: Li, Be, B, C với số e hố trị ít nên chúng có
khuynh hướng chủ yếu là mất e trở thành ion dương (+); hay góp chung e tạo liên kết
cộng hố trị. Do đó ta chú ý tới các nguyên tố cuối chu kì
là F, O, N.
Nguyên tử có nhiều e hố trị hơn nên chúng có nhiều khả năng hơn trong việc thu e
để trở thành ion âm (-). Đó là các ion âm F-(có 10 e ); O2-(có 10 e ); N3- (có 10 e).
+). Xét (b): Các nguyên tố đầu chu kì: Na, Mg, Al có ít e hố trị nên chúng đều là
kim loại hoạt động, dễ tạo thành ion dương (+): Na + (có10 e); Mg2+ (có 10 e); Al3+ (có
10 e). Các nguyên tố cuối chu kì này là các phi kim dễ tạo thành ion âm (-) đều có 18
e như Cl- ; S2- ; P3-.
+) Đầu bài cho 6 trị số bán kính ion. Kết quả vừa xét trên cho 6 ion, mỗi ion này đều
có 10 e với cấu hình 1s22s22p6. Các ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z nhỏ hơn các
ion dương (+). Các ion âm có lực hút tác dụng lên các electron ngồi (trong cấu hình
trên) yếu hơn các ion dương. Vậy các ion âm (-) có bán kính lớn hơn.
•) 3 ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự F-(9); O2-(8); N3- (7)
(d).Dãy (d) này đã được xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính các ion âm (-).
•) 3 iondương (+) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự Al3+ (13); Mg2+ (12);
Na+ (11)
(e)
Dãy (e) này cũng đã được xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính các ion dương.
Kết hợp (d) với (e) trên ta có dãy 6 ion theo thứ tự tăng độ dài bán kính như sau:
Ion:
Al3+ (13); Mg2+ (12); Na+ (11) F- (9); O2- (8); N3- (7)
Bán kính:
0,68
0,85
1,16
1,19 1,26
1,71
Ghi chú: Thực tế các ion O2- và N3- kém bền, khó tồn tại.

Câu 1. (2 điểm): Cấu tạo nguyên tử, phân tử- Định luật tuần hoàn. lớp 10 chuyên Lào Cai
5


1.1.



Hợp chất A có cơng thức là MYOm, có tổng số hạt prơton là 42, trong đó ion Y O m có 32e, Y là

nguyên tố thuộc chu kỳ 2. Tìm cơng thức phân tử của A.
1.2. Phân tử HF và phân tử H 2O có momen lưỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau (HF: 1,91Debye,
H2O:1,84 Debye, MHF =20, MH2O =18); nhưng nhiệt độ nóng chảy của hiđroflorua là – 83 0C thấp hơn nhiều
so với nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 00C, hãy giải thích vì sao?
Hướng dẫn giải:
1.1 MYOm : tổng e=tổng p=42
YOm- có 32 e nên ion M+ có 10e, nguyên tử M có 11e  M là Na
Zy +8m +1 =32  Zy =31-8m
Do Y thuộc chu kỳ 2 nên 3 ≤ Zy ≤ 9 (trừ Ne) nên 2,8 ≤m≤3,5
chọn m=3
Thay vào được Zy=7  Y là N
Vậy MYOm là NaNO3.
1.2 * Phân tử H-F có thể tạo liên kết hiđro – HF –
H-O-H có thể tạo liên kết hiđro – H…O –
* Nhiệt độ nóng chảy của các chất rắn với các mạng lưới phân tử (nút lưới là các phân tử) phụ thuộc vào các
yếu tố:
- Khối lượng phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao.
- Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì nhiệt độ nóng chảy càng cao. Lực hút giữa các phân tử gồm:
lực liên kết hiđro, lực liên kết van der Waals (lực định hướng, lực khuyếch tán).
*Nhận xét: HF và H2O có mo men lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần bằng nhau và đều có liên kết

hiđro khá bền, đáng lẽ hai chất rắn đó phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ nhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải
cao hơn của nước (vì HF momen lưỡng cực lớn hơn, phân tử khối lớn hơn, liên kết hiđro bền hơn).
Tuy nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H2O) = 00C > Tnc(HF) = – 830C.
* Giải thích:
Mỗi phân tử H-F chỉ tạo được 2 liên kết hiđro với 2 phân tử HF khác ở hai bên H-F…H-F…H-F. Trong HF rắn
các phân tử H-F liên kết với nhau nhờ liên kết hiđro tạo thành chuỗi một chiều, giữa các chuỗi đó liên kết với
nhau bằng lực van der Waals yếu. Vì vậy khi đun nóng đến nhiệt độ khơng cao lắm thì lực van der Waals
giữa các chuỗi đã bị phá vỡ, đồng thời một phần liên kết hiđro cũng bị phá vỡ nên xảy ra hiện tượng nóng
chảy.
Mỗi phân tử H-O-H có thể tạo được 4 liên kết hiđro với 4 phân tử H 2O khác nằm ở 4 đỉnh của tứ diện.
Trong nước đá mỗi phân tử H2O liên kết với 4 phân tử H2O khác tạo thành mạng lưới khơng gian 3 chiều.
Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ mạng lưới không gian 3
chiều với số lượng liên kết hiđro nhiều hơn so với ở HF rắn do đó địi hởi
nhiệt độ cao hơn.
Câu I(3đ): lớp 10 chuyên Hưng Yên
1. Lý thuyết lượng tử dự đoán được sự tồn tại của obitan ng ứng với số
lượng tử phụ l = 4
(g là kí hiệu của số lượng tử phụ l = 4).
6


a. Hãy cho biết số electron tối đa mà phân lớp ng có thể có
b. Dự đốn sau phân mức năng lượng nào thì đến phân mức ng.
c. Nguyên tử có electron đầu tiên ở phân mức ng này thuộc nguyên tố có số thứ tự Z bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
HƯỚNG DẪN:
1.
a. Phân mức năng lượng ng ứng với gía trị l = 4 sẽ có 2l + 1 obitan nguyên tử, nghĩa là có 2.4+1= 9 obitan
nguyên tử. Mỗi obitan nguyên tử có tối đa 2e. Vậy phân mức năng lượng ng có tối đa 18e.
b. Phân mức năng lượng ng đầu tiên xuất hiện trong cấu hình electron nguyên tử là 5g , bởi vì khi số lượng tử

chính n =5 thì lớp electron này có tối đa là 5 phân mức năng lượng ứng với l = 0 (s), l = 1 (p), l = 2 (d), l =
3 (f) , l = 4 (g). Theo qui tắc Klechkopxki phân mức 5g có tổng số n + l = 5 + 4 = 9 nên phân mức này phải
nằm sát sau phân mức 8s.
c. Nguyên tử có electron đầu tiên ở phân mức ng này có cấu hình electron là:
[ Rn ] 7s25f146d107f68s25g1 , suy ra Z = 121
Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) chuyên 10 Bắc Ninh
1 Hai nguyên tố A , B trong cấu electron có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử sau :
A ( n = 3 ; l = 1 ; m = -1 ; s = - ½ )
B (n=3 ; l=1 ; m=0 ; s=-½)
a. Viết cấu hình electron và xác định vị trí của A và B trong bảng tuần hồn
b. Viết cơng thức cấu tạo hidrua của A, B.So sánh tính axit của các hiđrua đó, giải thích?
2. Cho 2 ngun tố X và Y. X thuộc chu kì 2, Y thuộc chu kì 4. Trong bảng dưới đây có ghi các năng lượng
ion hóa liên tiếp In (n= 1,….,6) của chúng (theo kJ.mol-1)
I1
I2
I3
I4
I5
I6
X
1086
2352
4619
6221
37820
47260
Y
590
1146
4944

6485
8142
10519
1- Xác định X và Y?
2- Tính  của bức xạ phải dùng để có thể tách được electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử Y?
3- Tính năng lượng của ion X+ và nguyên tử X?
Hướng dẫn giải :
Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử)
1.a. Nguyên tố A: n = 3 ; lớp 3 ; l = 1 : phân lớp p ; m= -1 obitan px ; s = -1/2 electron cuối ở px
Vậy A có cấu hình electron 1s2 2s2 2p43s2 3p4; nguyên tố A có số thứ tự 16 chu kì 3; nhóm VIA
A là Lưu huỳnh
Tương tự Ngun tố B có thứ tự là 17, chu kì 3, nhóm VIIA, B là clo
b. hidrua là H2S và HCl. Tính axit của HCl > H2S , do χCl > χS
2. I5 (X) và I3(Y) tăng nhiều và đột ngột  X thuộc nhóm IV A , Y thuộc nhóm IIA X là C; Y là Ca
hc 6,6256.1034 J.s.3,0.108 ms1.6,0223.1023 mol 1
2.  max 
= 2,03.10-7 m

E
590.103 J.mol 1
3. EC = -(I1 + I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -99358 kJ và E C+ = - (I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -98272 kJ
Câu 10: (Bài tập tổng hợp) lớp 10 chuyên Hoàng Văn Thụ- Hồ Bình
Ngun tử của ngun tố X có 10 electron thuộc phân lớp p. Thêm đơn
chất X hoạt động phóng
xạ vào dung dịch chứa XO thu được ion A hoạt động phóng xạ. Thêm dung dịch chứa Ba 2+ thì thu được kết
tủa B. Lọc kết tủa B, sấy khô rồi xử lí với dung dịch axit clohiđric thì thu được chất rắn hoạt động phóng xạ,
chất khí khơng hoạt động phóng xạ và nước.
7

a) Viết phương trình ion thu gọn minh họa (ký hiệu X* cho X hoạt động phóng xạ)
b) Viết cơng thức cấu tạo cho ion A và cho biết cấu tạo, dạng hình học các hợp chất khí với hiđro, oxit bậc
cao nhất, hiđroxit bậc cao nhất của X.
Hướng dẫn giải:
1. Cấu hình electron của X: 1s22s22p63s23p4
 Z = 16  X là lưu huỳnh (s)
S* + SO  S*SO
(S2O )
*
*
Ba + S SO  BaS SO3
BaS*SO3 + 2H+  SO2 + S* + Ba2+ + H2O
b) Cấu tạo của A:
2-

S
S
O
O

O

Vì SO2 khơng có hoạt tính phóng xạ nên S* chỉ tham gia liên kết S-S, mà không tham gia liên kết S-O.
Cấu tạo các hợp chất chứa H, oxit bậc cao nhất, hiđroxit bậc cao nhất của X:
HO
O
S
S
H

H

O

S
O

HO

O
O

8