Dạng 5: Xác định 2 nguyên tố thuộc 2 chu kì liên tiếp - Chuyên đề Hóa 10
A. Phương pháp & Ví dụ
Lý thuyết và Phương pháp giải
- Giả sử ZA < ZB
+ Trường hợp 1: Hai nguyên tố cùng thuộc một chu kì ⇒ ZB = ZA + 1
+ Trường hợp 2: Hai nguyên tố khác chu kì:
- Từ tổng Z của hai nguyên tố A và B → 
= Z/2 → ZA < < ZB
- Từ đó giới hạn các khả năng có thể xảy ra đối với A (hay B) đồng thời kết hợp giả thiết để chọn nghiệm phù hợp.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Hai nguyên tố X và Y đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì, có tổng số điện tích hạt nhân bằng 25.
a) Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử X và nguyên tử Y.
b) Tìm vị trí của X và Y trong bảng tuần hoàn.
c) Viết công thức hợp chất oxit cao nhất của X và Y.
Bài giải:
a) Viết cấu hình electron của nguyên tử X và nguyên tử Y.
Vì X, Y đứng kế tiếp khác nhau trong cùng một chu kì nên hạt nhân của chúng chỉ khác nhau 1 đơn vị.
Giả sử: ZX < ZY ⇒ ZY = ZX + 1
Theo bài ra, ta có: ZX + ZY = ZX + ZX + 1 = 25
⇒ ZX = 12 và ZY = 13
Cấu hình electron của X là: ls22s22p63s2 => X là Magie (Mg)
Cấu hình electron của Y là: ls22s22p63s23p1 => Y là Nhôm (Al)
b) Tìm vị trí của X và Y như sau:
- Đối với nguyên tử X:
+ X thuộc chu kì 3 vì có 3 lớp electron.
+ X thuộc phân nhóm IIA vì có 2 electron ở lớp ngoài cùng
⇒ X là kim loại.
+ X thuộc ô thứ 12 vì (Z = 12)
- Đối với nguyên tử Y;
+ Y thuộc chu kì 3 vì có 3 electron.
+ Y thuộc phân nhóm IIIA vì có 3 electron ở lớp ngoài cùng
⇒ Y là kim loại.
c) Công thức hợp chất oxit cao nhất của X, Y lần lượt là: MgO và Al2O3
Ví dụ 2. Hai nguyên tố A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn hóa học, B thuộc nhóm VA. Ở trạng thái đơn chất A và B không phản ứng với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của A và B là 23. Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B.
Bài giải:
A và B ở hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn, B thuộc nhóm VA.
⇒ A thuộc nhóm IVA hoặc nhóm VIA.
Theo đề vài ⇒ A, B thuộc các chu kì nhỏ (chu kỳ 2 và chu kỳ 3).
Mặt khác, A và B không thể cùng chu kỳ vì hai nguyên tố thuộc hai nhóm A kế tiếp trong một chu kỳ hơn kém nhau 1 proton, nghĩa là ở ô số 11 và 12 (tổng số proton bằng 23), không thuộc các nhóm IV và V hay V và VI.
* Xét trường hợp 1: B thuộc chu kỳ 2 ⇒ ZB = 7 (nitơ).
Vậy ZA = 23 - 7 = 16 (lưu huỳnh).
Trường hợp này thỏa mãn vì ở trạng thái đơn chất nitơ không phản ứng với lưu huỳnh.
* Xét trường hợp 2: B thuộc chu kỳ 3 ⇒ ZB = 15 (phopho).
Vậy ZA = 23 - 15 = 8 (oxi).
Trường hợp này không thỏa mãn vì ở trạng thái đơn chất oxi phản ứng với phopho.
Vậy A và B chỉ có thể là: Lưu huỳnh và Nito.
Cấu hình electron của A là: 1s22s22p63s23p4
Cấu hình electron của B là: 1s22s22p3
B. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. Hai nguyên tố A và B ở hai phân nhóm chính liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Tống số hiệu nguyên tử của A và B là 31. Xác định số hiệu nguyên tử, viết cấu hình electron của các nguyên tử của A và B. Nêu tính chất đặc trưng của mỗi nguyên tố. Viết cấu hình electron của các ion tạo thành
Giả sử nguyên tố A có số hiệu nguyên tử lớn hơn nguyên tố B.
Ta có: PA + PB = 31; có các trường hợp có thể xảy ra A và B thuộc hai phân nhóm chính liên tiếp (nhóm A liên tiếp):
Trường hợp 1: A, B thuộc cùng một chu kì: PB – PA = 1 ⇒ PA = 15; PB = 16.
Cấu hình electron của các nguyên tử A và B lần lượt là: ls22s22p63s23p3 và ls22s22p63s23p4.
A thuộc ô 15, chu kì 3, nhóm VA
B thuộc ô 16, chu kì 3, nhóm VIA.
Cả A và B đều là phi kim nên đều có tính oxi hóa:
A + 3e → A3- B + 2e → B2-
Trường hợp 2: A, B không thuộc cùng một chu kì và A thuộc nhóm sau nhóm của B (PA > PB): PB - PA = 7 ⇒ PA = 12; PB = 19.
Cấu hình electron thuộc các nguyên tử A và B lần lượt là: ls22s22p63s2 và ls22s22p63s23p64s1.
A thuộc ô 12, chu kì 3, nhóm IIA
B thuộc ô 19, chu kì 4, nhóm IA, A và B đều là kim loại:
A → A+ + e B → B2+ + 2e
Trường hợp 3. A, B không thuộc cùng một chu kì và A thuộc nhóm trước của B (PA < PB)
PB - PA = 9 ⇒ PA = 11; PB = 20.
Cấu hình electron của các nguyên tố A và B lần lượt là: ls22s22p63s1 và ls22s22p63s23p64s2.
A thuộc ô 11, chu kì 3, nhóm IA
B thuộc ô 19, chu kì 4, nhóm IIA. A và B đều là kim loại:
A → A+ + e B → B2+ + 2e
Câu 2. Hai nguyên tố A và B đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì của bảng tuần hoàn hóa học có tổng số đơn vị điện tích hạt nhân là 25. Viết cấu hình electron để xác định hai nguyên tố A và B thuộc chu kì nào, nhóm nào?
Gọi số điện tích hạt nhân của nguyên tố A và B lần lượt là ZA, ZB.
Giả sử ZA < ZB.
Theo đề bài, số điện tích hạt nhân của nguyên tố B là ZB = ZA + 1
Nên: ZA + ZB = 2ZA + 1 = 25 → ZA = 12, ZB = 13
Cấu hình nguyên tử:
A (Z = 12): 1s22s22p63s2 Nguyên tố A thuộc nhóm IIA, chu kì 3.
B (Z = 13): 1s22s22p63s23p1 Nguyên tố B thuộc nhóm IIIA, chu kì 3.
A và B thuộc cùng chu kì.
Câu 3. X, Y và Z là ba kim loại liên tiếp nhau trong một chu kì. Biết tổng số khối của chúng là 74. Tìm 3 kim loại X, Y và Z.
Vì ba kim loại liên tiếp nhau trong một chu kì nên số proton của X, Y, Z lần lượt là p, p + 1, p + 2.
Tổng số proton của kim loại là: p + (p + 1) + (p + 2) = 3p + 3.
Ta có: 3p + 3 + (n1 + n2 + n3)= 74
3p + 3 ≤ n1 + n2 + n3 ≤ 1,5(3p + 3) ⇒ 8,8 ≤ p ≤ 11,3
| p | 9 | 10 | 11 |
| Nguyên tố | F | Ar | Na |
Vì X, Y, Z là kim loại, nên ta nhận p = 11 là kim loại Na.
Ba kim loại liên tiếp trong một chu kì nên X, Y, Z là Na, Mg, Al.
Câu 4. Phân tử X2Y có tổng số proton là 23. Biết X, Y ở hai nhóm (A) liên tiếp trong cùng một chu kì. Dựa vào cấu hình e các nguyên tử X, Y. Xác định công thức phân tử và gọi tên hợp chất X2Y.
Đặt số proton của X, Y là ZX và ZY Ta có: 2ZX + ZY = 23 (*)
+ Nếu X trước Y thì ZY = ZX + 1
(*) ⇒ 2ZX + ZX + 1 = 23 ⇒ ZX = 22/3 = 7,3 (vô lí)
+ Nếu Y trước X thì ZX = ZY + 1
(*) ⇒ 2 (ZY + 1) + ZY = 23 ⇔ 3ZY = 21
Vậy: ZY = 7 ⇒ Y là N
ZX = 8 ⇒ X là O
Công thức X2Y là NO2.
Câu 5. X và Y là hai nguyên tố thuộc hai nhóm A kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn, ở trạng thái đơn chất X và Y phản ứng được với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của X và Y là 23. Biết X đứng sau Y trong bảng tuần hoàn. Tìm tên nguyên tố X.
Vì nên X và Y là những nguyên tố thuộc chu kì nhỏ.
X và Y là 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm kế tiếp
⇒ Số proton của X và Y hơn kém nhau 1 hoặc 7 hoặc 9.
Ta xét từng trường hợp:
Trường hợp 1: Nếu pX - pY = 1 ⇒ pX = 12 (Mg), pY = 11 (Na)
Ở trạng thái đơn chất hai nguyên tố này không phản ứng với nhau (loại).
Trường hợp 2: Nếu pX - pY = 7 ⇒ pX = 15 (P), pY = 8 (O)
Ở trạng thái đơn chất hai nguyên tố này phản ứng được với nhau (nhận).
Trường hợp 3: Nếu pX - pY = 9 ⇒ pX = 16 (S), pY = 7 (N)
Ở trạng thái đơn chất hai nguyên tố này không phản ứng với nhau (loại).
Vậy X là P.