Bài 6. Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố, thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì và nhóm
A/ Câu hỏi đầu bài
Mở đầu trang 43 SGK Hóa học 10: Kim loại kiềm là các kim loại nhóm IA, bao gồm: lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), caesium (Cs), francium (Fr). Chúng phản ứng được với nước và giải phóng khí hydrogen. Vậy khả năng phản ứng với nước của các kim loại trên có giống nhau hay không? Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, chúng ta có thể giải thích được xu hướng biến đổi tính chất hóa học cơ bản của nguyên tử các nguyên tố không?
Trả lời:
- Khả năng phản ứng với nước của các kim loại trên là khác nhau. Khả năng phản ứng với nước tăng dần từ Li đến Fr.
- Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, chúng ta có thể giải thích được xu hướng biến đổi tính chất hóa học cơ bản của nguyên tử các nguyên tố. Cụ thể:
+ Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng. Do đó, tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, tính phi kim tăng dần.
+ Trong một nhóm, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm. Do đó tính kim loại của các nguyên tố tăng dần, tính phi kim giảm dần.
B/ Câu hỏi giữa bài 1. Bán kính nguyên tử
Hình thành kiến thức mới 1 trang 43 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 6.1, cho biết bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong mỗi chu kì và trong mỗi nhóm A biến đổi như thế nào?
Trả lời:
- Trong mỗi chu kì, theo chiều từ trái sang phải bán kính nguyên tử có xu hướng giảm dần.
- Trong mỗi nhóm, theo chiều từ trên xuống dưới, bán kính nguyên tử có xu hướng tăng dần.
Hình thành kiến thức mới 2 trang 43 SGK Hóa học 10: Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong mỗi chu kì và trong mỗi nhóm A do yếu tố nào gây ra?
Trả lời:
- Trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố có cùng số lớp electron. Từ trái sang phải, điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần nên electron lớp ngoài cùng sẽ bị hạt nhân hút mạnh hơn, vì vậy bán kính nguyên tử của các nguyên tố có xu hướng giảm dần.
- Trong một nhóm, theo chiều từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng dần nên bán kính nguyên tử có xu hướng tăng.
Luyện tập trang 44 SGK Hóa học 10: Dựa vào xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, em hãy sắp xếp các nguyên tố sau đây theo chiều tăng dần bán kính nguyên tử: Li, N, O, Na, K.
Trả lời:
- Các nguyên tố Li (Z = 3), N (Z = 7), O (Z = 8) cùng thuộc chu kì 2 trong bảng tuần hoàn.
Trong cùng một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử, bán kính nguyên tử có xu hướng giảm ⇒ Bán kính nguyên tử tăng dần theo thứ tự: O < N <
Li (1)
- Các nguyên tố Li (Z = 3), Na (Z = 11), K (Z = 19) cùng thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn.Trong cùng một nhóm, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử bán kính nguyên tử có xu hướng tăng ⇒ Bán kính nguyên tử tăng dần theo thứ tự:
Li < Na < K (2)
Từ (1) và (2) ⇒ Bán kính nguyên tử tăng dần theo thứ tự: O < N < Li < Na < K.
2. Độ âm điện
Hình thành kiến thức mới 3 trang 44 SGK Hóa học 10: Từ số liệu trong Bảng 6.1, nhận xét sự biến đổi giá trị độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố trong một nhóm và trong một chu kì. Giải thích.
Trả lời:
- Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng cũng tăng. Do đó, độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố có xu hướng tăng dần.
- Trong một nhóm, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng nhanh, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm, do đó độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố có xu hướng giảm dần.
Hình thành kiến thức mới 4 trang 44 SGK Hóa học 10: Hãy cho biết vì sao trong bảng 6.1, giá trị độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố nhóm VIIIA còn để trống.
Trả lời:
Các nguyên tố nhóm VIIIA là các nguyên tố khí hiếm (khí trơ). Mà các khí hiếm đã đạt cấu hình electron bền vững nên hầu như không nhường nhận electron. Mặt khác,
độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử khi tạo thành liên kết hóa học nên không xác định được độ âm điện của khí hiếm.
Luyện tập trang 45 SGK Hóa học 10: Dựa vào xu hướng biến đổi độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, em hãy sắp xếp các nguyên tố sau đây theo chiều tăng dần độ âm điện của nguyên tử: Na, K, Mg, Al
Trả lời:
- Các nguyên tố Na (Z = 11), Mg (Z = 12), Al (Z = 13) thuộc cùng chu kì 3.
Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố có xu hướng tăng dần.
⇒ Thứ tự tăng dần độ âm điện: Na < Mg < Al (1)
- Các nguyên tố Na (Z = 11), K (Z = 19) cùng thuộc nhóm IA.
Trong một nhóm, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố có xu hướng giảm dần.
⇒ Thứ tự tăng dần độ âm điện: K < Na (2)
Từ (1) và (2) ⇒ Thứ tự tăng dần độ âm điện: K < Na < Mg < Al.
3. Tính kim loại, tính phi kim
Hình thành kiến thức mới 5 trang 45 SGK Hóa học 10: Giải thích sự hình thành ion Na+ và ion F-
Trả lời:
Na nhường 1 electron để trở thành Na+.
Hay có thể biểu diễn: Na → Na+ + 1e F nhận 1 electron để trở thành F-
Hay có thể biểu diễn: F + 1e → F-
Hình thành kiến thức mới 6 trang 45 SGK Hóa học 10: Khả năng nhường hoặc nhận electron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố nhóm A thay đổi như thế nào khi:
a) đi từ đầu chu kì đến cuối chu kì?
b) đi từ đầu nhóm đến cuối nhóm?
Trả lời:
Khả năng nhường hoặc nhận electron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố nhóm A:
a) Trong một chu kì, đi từ đầu chu kì đến cuối chu kì (hay đi theo chiều từ trái sang phải), khả năng nhường electron hóa trị giảm dần, khả năng nhận electron hóa trị tăng dần (do độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố tăng dần);
b) Trong một nhóm A, đi từ đầu nhóm đến cuối nhóm (hay theo chiều từ trên xuống dưới) khả năng nhường electron hóa trị tăng dần, khả năng nhận electron hóa trị giảm dần (do độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố giảm dần).
Luyện tập trang 46 SGK Hóa học 10: Dựa vào xu hướng biến đổi tính kim loại – phi kim của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, hãy sắp xếp các nguyên tố sau đây theo chiều giảm dần tính kim loại: sodium, magnesium và potassium.
Trả lời:
- Các nguyên tố sodium (Na, Z = 11), magnesium (Mg, Z = 12) cùng thuộc chu kì 3.
Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tử nguyên tố giảm dần ⇒ Tính kim loại giảm dần theo thứ tự: Na > Mg (1) - Các nguyên tố sodium (Na, Z = 11), potassium (K, Z = 19) cùng thuộc nhóm IA.
Trong một nhóm, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố tăng dần ⇒ Tính kim loại giảm dần theo thứ tự: K > Na (2)
Từ (1) và (2) ⇒ Tính kim loại giảm dần theo thứ tự: K > Na > Mg.
4. Tính acid – base của oxide và hydroxide
Hình thành kiến thức mới 7 trang 46 SGK Hóa học 10: Từ các phản ứng của các oxide và hydroxide: Na2O, NaOH, Al2O3, Al(OH)3, SO3, H2SO4 với các dung dịch HCl, KOH, hãy nhận xét tính acid, base của các oxide và hydroxide trên.
Trả lời:
Na2O phản ứng với acid, không phản ứng với base ⇒ Na2O là basic oxide.
Al2O3 phản ứng với cả acid và base ⇒ Al2O3 là oxide lưỡng tính.
SO3 phản ứng với base, không phản ứng với acid ⇒ SO3 là acidic oxide.
NaOH phản ứng với acid, không phản ứng với base ⇒ NaOH là base.
Al(OH)3 phản ứng với cả acid và base ⇒ Al(OH)3 là hydroxide lưỡng tính.
H2SO4 phản ứng với base, không phản ứng với acid ⇒ H2SO4 là acid.
Hình thành kiến thức mới 8 trang 47 SGK Hóa học 10: Quan sát bảng 6.2, hãy liên hệ xu hướng biến đổi tính acid tính base của oxide và hydroxide tương ứng với tính kim loại, phi kim của các nguyên tố trong chu kì.
Trả lời:
Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính base của oxide và hydroxide tương ứng giảm dần, tính acid của chúng tăng dần.
Luyện tập trang 47 Hóa học 10: Dựa vào xu hướng biến đổi tính acid - base của oxide và hydroxide tương ứng của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, hãy sắp xếp các hợp chất sau đây theo chiều giảm dần tính acid của chúng: H2SiO3, HClO4, H2SO4, H3PO4
Trả lời:
Trong cùng 1 chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính acid của hydroxide tương ứng của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn tăng dần.
⇒ Chiều giảm dần tính acid: HClO4 > H2SO4 > H3PO4 > H2SiO3.
Vận dụng trang 47 Hóa học 10: Aspartame là một chất làm ngọt nhân tạo, được sử dụng trong một số loại soda dành cho người ăn kiêng. Xác định vị trí của các nguyên tố tạo nên aspartame trong bảng tuần hoàn. Trong số các nguyên tố đó, nguyên tố nào có tính phi kim mạnh nhất?
Trả lời:
Các nguyên tố có trong phân tử aspartame gồm: C (Z = 6), H (Z = 1), N (Z = 7), O (Z = 8). Trong đó:
+ C (Z = 6) thuộc ô số 6, nhóm IVA, chu kì 2;
+ H (Z = 1) thuộc ô số 1, nhóm IA, chu kì 1;
+ N (Z = 7) thuộc ô số 7, nhóm VA, chu kì 2;
+ O (Z = 8) thuộc ô số 8, nhóm VIA, chu kì 2;
⇒ Các nguyên tố C (Z = 6), N (Z = 7), O (Z = 8) đều thuộc chu kì 2.
Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính phi kim tăng dần.
Bên cạnh đó H có tính phi kim yếu.
⇒ O có tính phi kim mạnh nhất
Bài tập
Bài tập 1 trang 47 SGK Hóa học 10: Nguyên tử của nguyên tố nào sau đây có bán kính nhỏ nhất?
A. Si (Z = 14) B. P (Z = 15) C. Ge (Z = 32) D. As (Z = 33) Trả lời:
Đáp án đúng là: B Vận dụng:
Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần.
Trong một nhóm, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng dần.
Si (Z = 14), P (Z = 15) cùng thuộc chu kì 3 ⇒ Bán kính: Si > P (1) Si (Z = 14), Ge (Z = 32) cùng thuộc nhóm IVA ⇒ Bán kính: Ge > Si (2) Từ (1), (2) ⇒ Ge > Si > P.
P (Z = 15), As (Z = 33) cùng thuộc nhóm VA ⇒ Bán kính: As > P (3).
Từ (1); (2); (3) có bán kính của P (Z = 15) là nhỏ nhất.
Bài tập 2 trang 48 SGK Hóa học 10: Bốn nguyên tố D, E, M, Q cùng thuộc một nhóm A trong bảng tuần hoàn, có số hiệu nguyên tử lần lượt là 9, 17, 35, 53. Các nguyên tố này được sắp xếp theo chiều tính phi kim tăng dần theo dãy nào sau đây?
A. D, Q, E, M B. Q, M, E, D C. D, E, M, Q D. D, M, E, Q Trả lời:
Đáp án đúng là: B
Trong một nhóm, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính phi kim giảm dần.
⇒ Sắp xếp theo chiều tính phi kim tăng dần: Q, M, E, D.
Bài tập 3 trang 48 SGK Hóa học 10: Xét ba nguyên tố có cấu hình electron lần lượt là:
X. 1s22s22p63s1 Q: 1s22s22p63s2 Z: 1s22s22p63s23p1
Tính base tăng dần của các hydroxide là:
A. XOH < Q(OH)2 < Z(OH)3
B. Z(OH)3 < XOH < Q(OH)2
C. Z(OH)3 < Q(OH)2 < XOH D. XOH < Z(OH)2 < Q(OH)2
Trả lời:
Đáp án đúng là: C
Dựa vào cấu hình electron ta thấy các nguyên tố trên đều thuộc chu kì 3 trong bảng tuần hoàn. Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính base của oxide và hydroxide tương ứng giảm dần.
⇒ Sắp xếp theo chiều tính base tăng dần: Z(OH)3 < Q(OH)2 < XOH.
Bài tập 4 trang 48 SGK Hóa học 10: Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hãy cho biết các nguyên tố nào có tính phi kim mạnh nhất. Giải thích.
Trả lời:
Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học nguyên tố F có tính phi kim mạnh nhất.
Giải thích:
- Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính phi kim tăng dần, vậy phi kim mạnh nhất ở nhóm VIIA.
- Trong một nhóm, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính phi kim giảm dần, vậy phi kim mạnh nhất ở đầu nhóm VIIA.
Nguyên tố flo nằm ở cuối chu kì 2 và đầu nhóm VIIA nên có tính phi kim mạnh nhất.
Bài tập 5 trang 48 SGK Hóa học 10: Cho bảng số liệu sau:
Hãy vẽ đồ thị hoặc biểu đồ với hai đại lượng bán kính nguyên tử và độ âm điện trong bảng bằng số liệu trên. Quan sát và cho biết hai đại lượng này biến thiên như thế nào? Giải thích
Trả lời:
- Đồ thị với hai đại lượng bán kính nguyên tử và độ âm điện trong bảng bằng số liệu trên:
- Nhận xét:
Trong một nhóm:
+ Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng do số lớp electron tăng.
+ Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, độ âm điện giảm. Vì số lớp electron tăng dần từ trên xuống dưới nên lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm nên độ âm điện giảm.
