Hoạt động Mở đầu (trang 38) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Một hạt nhân có điện tích +Z sẽ hút electron bằng một lực với độ lớn , trong đó: r là khoảng cách từ hạt nhân tới electron, a là một hằng số. Hãy cho biết:
a) Điện tích hạt nhân càng lớn thì lực hút electron càng mạnh hay càng yếu?
b) Khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn thì electron bị hạt nhân hút càng mạnh hay càng yếu?
a) Dựa vào biểu thức , điện tích hạt nhân càng lớn (tức Z càng lớn) thì lực hút electron càng mạnh (tức F càng lớn).
b) Dựa vào biểu thức , khoảng cách giữa electron và hạt nhân càng lớn (tức r càng lớn) thì electron bị hạt nhân hút càng yếu (tức F càng nhỏ).
I. Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử
1. Trong một chu kì
Câu hỏi 1 (trang 39) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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.
2. Trong một nhóm A
Luyện tập 1 (trang 39) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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.
Lời giải:
- Các nguyên tố chu kì 3, 4,5 theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần từ trái quá phải.
Luyện tập 2 (trang 39) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Hãy giải thích vì sao nguyên tử He là nguyên tử nguyên tố có kích thước nhỏ nhất trong bảng tuần mà không phải là nguyên tử H.
Lời giải:
- Đều có 1 lớp electron nhưng nguyên tử He có điện tích hạt nhân +2 lớn hơn nguyên tử H (điện tích hạt nhân là +1) nên hút electron lớp ngoài cùng mạnh hơn, làm cho bán kính của He nhỏ hơn bán kính của H.
- Mặt khác, nguyên tử He chỉ có 1 lớp electron nên bán kính là nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn.
II. Xu hướng biến đổi độ âm điện, tính kim loại và tính phi kim
1. Độ âm điện
Câu hỏi 2 (trang 40) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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:
- Trong cùng một chu kì của các nguyên tố nhóm A, giá trị độ âm điện tăng dần theo chiều tăng điện tích hạt nhân.l
Câu hỏi 3 (trang 40) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Cặp electron liên kết của phân tử H2 có bị lệch về nguyên tử nào không? Vì sao?
Trong phân tử H2 có hai nguyên tử H liên kết với nhau.
⇒ Độ âm điện của hai nguyên tử bằng nhau.
⇒ Lực hút electron liên kết giữa hai nguyên tử bằng nhau.
⇒ Cặp electron liên kết của phân tử H2 không bị lệch về nguyên tử nào.
Câu hỏi 4 (trang 41) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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.
Luyện tập 3 (trang 41) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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.
Lời giải:
Bước 1: Viết cấu hình electron, xác định vị trí của X và Y
- X (Z = 14): 1s22s22p63s23p2
- Y (Z = 16): 1s22s22p63s23p4
⟹ X và Y thuộc chu kì 3.
Bước 2: So sánh độ âm điện của X và Y
Điện tích hạt nhân của X nhỏ hơn Y ⟹ bán kính nguyên tử của X lớn hơn Y
⟹ Độ âm điện của X nhỏ hơn Y
2. Tính kim loại và tính phi kim
Luyện tập 4 (trang 42) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Giải thích nguyên nhân của quy luật biến đổi tính phi kim trong một chu kì, trong một nhóm.
Lời giải:
- Trong một chu kì, từ trái sang phải, điện tích hạt nhân tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị tăng, làm tăng khả năng nhận electron, do đó, tính phi kim của nguyên tố tăng dần.
- Trong một nhóm A, mặc dù điện tích hạt nhân tăng dần nhưng do bán kính nguyên tử của các nguyên tố tăng nhanh, nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị giảm dần, làm giảm khả năng nhận thêm electron, do đó tính phi kim giảm.
Luyện tập 5 (trang 42) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Sắp xếp các nguyên tố sau theo chiều tăng dần tính phi kim: O, S, F. Giải thích
Lời giải:
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 kì
1. Thàn phần và tính acid, tính base của các oxide cao nhất trong một chu kì
Câu hỏi 5 (trang 42) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Viết công thức oxide cao nhất của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N.
Trả lời:
- Công thức oxide cao nhất và hóa trị tương ứng của các nguyên tố chu kì 2, từ Li đến N được thể hiện trong bảng sau:
Vận dụng (trang 43) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Giải thích vì sao không dùng chậu nhôm để đựng nước vôi tôi.
Lời giải:
- 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
2. Thàn phần và tính acid, tính base của các hydroxide trong một chu kì
Câu hỏi 6 (trang 44) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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
Luyện tập 6 (trang 44) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Xác định nguyên tố có tính kim loại mạnh nhất, nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất. Giải thích.
Lời giải:
- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng giảm dần ⇒ Các nguyên tố đầu mỗi chu kì (các nguyên tố nhóm IA (trừ H)) có tính kim loại mạnh nhất.
Xét trong cùng một nhóm (nhóm IA), theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng tăng dần ⇒ Fr có tính kim loại mạnh nhất.
- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng tăng dần ⇒ Các nguyên tố cuối mỗi chu kì (các nguyên tố nhóm VIIA) có tính phi kim mạnh nhất.
Xét trong cùng một nhóm (nhóm VIIA), theo chiều tăng điện tích hạt nhân tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng giảm dần ⇒ F có tính phi kim mạnh nhất
Luyện tập 7 (trang 44) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Viết công thức các hydroxide (nếu có) của những nguyên tố chu kì 2. So sánh tính acid, tính base của chúng.
Lời giải:
- 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
Bài tập 1 (trang 45) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Hoàn thành chỗ trống trong các câu sau:
a) Trong một chu kì, theo chiểu ... (1)... điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính base của các hydroxide ... (2)... dần.
b) Trong một nhóm, theo chiều ... (3)... điện tích hạt nhân, bán kính các nguyên tử có xu hướng giảm dần, tính acid của các oxide cao nhất ... (4)... dần.
c) Nhóm ...(5)... là nhóm chứa các nguyên tố đứmg đầu mỗi chu kì trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm này, nguyên tử nguyên tố ...(6)... có bán kính lớn nhất. Số lượng các nguyên tố là kim loại của nhóm này là ...(7)...
Lời giải:
(1) tăng ; (2) giảm
(3) tăng ; (4) giảm
(5) IA ; (6) Cs ; (7) 5
Bài tập 2 (trang 45) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: 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
Lời giải:
Đặc trưng thuộc về kim loại nhóm A là:
(1) Dễ nhường electron
(3) Oxide cao nhất có tính base
Đặc trưng thuộc về phi kim là:
(2) Dễ nhận electron
(4) Oxide cao nhất có tính acid
Bài tập 3 (trang 45) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra? Giải thích.
a) H3PO4 + Na2SO4 → ?
b) HNO3 + Na2CO3 → ?
Lời giải:
- Phản ứng a không xảy ra, vì H2SO4 có tính acid mạnh hơn H3PO4.
- Phản ứng b xảy ra, vì H2CO3 có tính acid yếu hơn HNO3.
Bài tập 4 (trang 45) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 7: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố chu kì 2 và 3 như sau:
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.
Lời giải:
a)
- Ở chu kì 2: theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
⟹ Số lớp electron ngoài cùng tăng từ 2s1 đến 2s22p6
- Ở chu kì 3: tương tự chu kì 2, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
⟹ Số lớp electron ngoài cùng tăng từ 3s1 đến 3s23p6
Vậy 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 sau: đầu chu kì nguyên tố có cấu hình electron là ns1, cuối mỗi chu kì nguyên tố có cấu hình electron là ns2np6.
b) - 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.
Vì cấu hình electron lớp ngoài cùng quyết định khả năng nhường và nhận e để đạt cấu hình của nguyên tố khí hiếm bền vững, dẫn tính kim loại hay phi kim của đơn chất. Trong 1 chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân thì tính kim loại giảm dần, tính phi kim giảm dần.
Từ đó, có sự biến đổi tuần hoàn tính acid, base của oxide cao nhất và hydroxide của các nguyên tố (ở hóa trị cao nhất) trong một chu kì.
+ Đơn chất: theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì tính kim loại tăng dần từ và tính phi kim tăng dần (trừ Ar).
- Ví dụ sự biến đổi tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất của nguyên tố chu kì 3:
Na chỉ cần nhường 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm.
⟹ Na là kim loại mạnh nhất, có khả năng tác dụng với H2O ở điều kiện thường:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Mg chỉ tác dụng với H2O khi đun nóng:
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2
+ Hợp chất: theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì tính base của oxide và hydroxide giảm dần.
Na2O tan trong nước ở điều kiện thường tạo dung dịch base:
Na2O + H2O → 2NaOH
MgO và Al2O3 không tan được trong nước.