Bài tập 9.12.
a) Li và F nằm trong cùng chu kì 2. Trong chu kì, khi điện tích hạt nhân tăng (số electron lớp ngoài cùng tăng), lực hút giữa hạt nhân với electron ngoài cùng tăng dẫn đến bán kính nguyên tử giảm. Bán kính nguyên tử Li > F.
b) Li → Li+ + e
Khi một nguyên tử Li nhường 1 electron để tạo thành ion dương, các electron còn lại bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân làm cho bán kính ion giảm. Ở ion Li+, sự giảm bán kính là đặc biệt lớn khi cả lớp electron ngoài cùng bị mất đi (khi đó lớp electron thứ nhất, lớp K trở thành lớp ngoài cùng).
Bán kính cation luôn nhỏ hơn bán kính của nguyên tử tương ứng: rLi > rLi+
c) O + 2e → O2−
Khi nguyên tử O nhận thêm 2 electron để tạo thành anion, điện tích dương của hạt nhân không đổi, điện tích âm tăng nên electron bị hút vào hạt nhân yếu hơn, ngoài ra electron được nhận thêm làm tăng tương tác đẩy electron – electron, làm cho kích thước nguyên tử tăng lên.
Bán kính anion luôn lớn hơn bán kính của nguyên tử tương ứng:$r_{O^{2-}}$ > rO
d) Hai ion N3− và F− của hai nguyên tố ở cùng chu kì 2. Sự giảm bán kính ion của các nguyên tố trong chu kì còn mạnh hơn sự giảm bán kính nguyên tử, là do các ion đều có cùng số electron lớp ngoài cùng, điện tích hạt nhân tăng lên sẽ tương tác với cùng một số electron làm co kích thước dần.
Bán kính ion: N3− > F−
Bài tập 9.13.
a) Gọi số hiệu nguyên tử của các nguyên tố X, Y, Z lần lượt là P1, P2, P3.
Trong đó P1 < P2 < P3. Ta có: P1 + P2 + P3 = 39 (I)
Và P2 = $\frac{P_{1}+P_{3}}{2}$ (II)
Giải hệ (I) và (II), ta được: P2 = 13 ⇒ Y là nhôm (Al).
Cấu hình electron của Y: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{1}$
Ta có P1 < 13 < P3 và X, Y, Z thuộc cùng một chu kì nên P1 ≥ 11
⇒ P1 = 11 hoặc P1 = 12.
Khi P1 = 11 thì X là Na (sodium) không phù hợp vì Na tác dụng với nước ngay ở điều kiện thường.
Khi P1 = 12 thì X là Mg (magnesium) phù hợp vì Mg không tác dụng với nước ngay ở điều kiện thường. ⇒ cấu hình electron của X: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}$
⇒ P3 = 14 và Z là Si (silicon), có cấu hình electron: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{2}$
b) Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần:
- Độ âm điện: Mg < Al < Si.
- Bán kính nguyên tử: Mg > Al > Si
c) Tính base: Mg(OH)2 > Al(OH)3 > H2SiO3.H2O
Mg(OH)2 là một base yếu, Al(OH)3 là hydroxide lưỡng lưỡng tính và H2SiO3.H2O là một acid yếu.
Bài tập 9.14.
a) Gọi số mol Na, Al lần lượt là x và y.
$n_{H_{2}}=\frac{PV}{RT}=\frac{1,3367}{0,082.298}$ =0,0547(mol)
Theo phương trình hóa học:
1 mol Na giải phóng 0,5 mol H2
1 mol Al giải phóng 1,5 mol H2.
⇒ 0,5x + 1,5y = 0,0547 (I)
Theo bài ra ta có: 23x + 27y = 1,0 (II)
Giải hệ (I) và (II), ta được: x = 0,0011, y = 0,0361.
Khối lượng Al là: Na2O và Al2O3; hydroxide tương ứng: NaOH và Al(OH)3.
c) Na2O là basic oxide mạnh, còn Al2O3 là oxide lưỡng tính.
NaOH là base mạnh còn Al(OH)3 là hydroxide lưỡng tính.
So sánh tính base: Na2O > Al2O3 và NaOH > Al(OH)3.
Bài tập 9.15.
a) Hợp chất khí của R với hydrogen có dạng RH3.
Ta có: $\frac{R}{3}=\frac{91,18}{8,82}$ ⇒ R = 31. R là P (phosphorus)
Vị trí trong bảng tuần hoàn của R: ô số 15, chu kì 3, nhóm VA.
b) Cấu hình electron của R: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}$
c)
- Tính chất đơn chất: nguyên tố P là phi kim trung bình:
+ Phản ứng với oxygen tạo oxide.
+ Phản ứng với chlorine tạo phosphorus chloride.
+ Phản ứng với kim loại tạo phosphide.
- Tính chất hợp chất: P2O5 là acidic oxide phản ứng với nước tạo hydroxide tương ứng H3PO4 là acid.
Bài tập 9.16.
$n_{H_{2}}$ = 0,025 mol; $n_{Na_{2}SO_{4}}$ là 0,009 mol và 0,0105 mol.
Kí hiệu hai kim loại kiềm kế tiếp là M, có nguyên tử khối trung bình là $\overline{M}$
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
2M + 2H2O → 2MOH + H2
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaOH ($n_{Ba^{2+}}=n_{SO_{4}^{2-}}$)
Khi thêm 0,009 mol Na2SO4, $Ba^{2+}$ dư:
nBa = $n_{Ba^{2+}}$ > 0,009 mol
Khi thêm 0,0105 mol Na2SO4 dư:
$n_{Ba^{2+}}$ < 0,0105 mol.
Coi số mol Ba và M lần lượt là x và y.
Ta có: 137x + $\overline{M}$ y = 2,3 (I)
Và x + 0,5y = 0,025 (II)
Với 0,009 < x < 0,0105 ⇒ 0,019 < y < 0,032
Ghép (I) và (II), ta được: (68,5 -$\overline{M}$)y = 1,125
hay y = $\frac{1,125}{68,5-\overline{M}}$
0,019 <$\frac{1,125}{68,5-\overline{M}}$< 0,032 ⇒ 26,92 < $\overline{M}$< 36,79
⇒ Hai kim loại kiềm thỏa mãn đề bài là sodium (23) và potassium (39)