Các dạng bài toán viết cấu hình electron | Lý thuyết, công thức, các dạng bài tập và cách giải

Các dạng bài toán viết cấu hình electron

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

- Nắm chắc cách viết cấu hình electron nguyên tử dựa vào nguyên lý vững bền, nguyên lý Pauli và quy tắc Hund:

     + Nguyên lý Pauli: Trên một obital nguyên tử chỉ có thể chứa tối đa là hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

     + Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau.

     + Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron lần lượt chiếm các obital có mức năng lượng từ thấp đến cao

* Các bước viết cấu hình electron nguyên tử

     + Xác định số electron trong nguyên tử.

     + Phân bố các electron theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần.

     + Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp electron trong một lớp.

Ví dụ: 26Fe.

     + Có 26e

     + Viết theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần:

           1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

     + Sau đó viết lại theo thứ tự các phân lớp electron trong 1 lớp:

          1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

     + Viết gọn: [Ar] 3d⁶ 4s²

* Chú ý:

     + Trật tự các mức năng lượng AO tăng dần như sau:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

     + Dạng (n – 1)d⁴ns² chuyển thành (n – 1)d⁵ns¹

           (n – 1)d⁹ns² chuyển thành (n – 1)d¹⁰ns¹

* Dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng để suy ra tính chất của nguyên tố hóa học.

Sơ đồ hình thành ion nguyên tử:

M → Mⁿ⁺ + ne

X + me → X^m-.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho biết số electron tối đa trong 1 lớp, 1 phân lớp

Lời giải:

*Số electron tối đa trong một phân lớp

    + Phân lớp s chứa tối đa 2e

    + Phân lớp p chứa tối đa 6e

    + Phân lớp d chứa tối đa 10e

    + Phân lớp f chứa tối đa 14e

* Số electron tối đa trong một lớp

    + Lớp thứ nhất có tối đa 2e

    + Lớp thứ hai có tối đa 8e

    + Lớp thứ ba có tối đa 18e

Ví dụ 2: Nguyên tử X có ký hiệu ₂₆⁵⁶X. Cho các phát biểu sau về X:

(1) Nguyên tử của nguyên tố X có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

(2) Nguyên tử của nguyên tố X có 30 nơtron trong hạt nhân.

(3) X là một phi kim.

(4) X là nguyên tố d.

Trong các phát biểu trên, những phát biểu đúng là?

A. (1), (2), (3) và (4).

B. (1), (2) và (4).

C. (2) và (4).

D. (2), (3) và (4).

Lời giải:

Do có sự chèn mức NL nên electron được phân bố như sau:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 4s²3d⁶

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²hay [Ar] 3d⁶4s²

- Số e lớp ngoài cùng là 2 do đó X là Kim loại

- N = A – Z = 56 – 26 = 30

- Electron cuối cùng phân bố trên phân lớp 3d nên X là nguyên tố d.

⇒ Chọn C.

Ví dụ 3: Cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố X có dạng [Ne]3s²3p3. Phát biểu nào sau đây là sai?

A. X ở ô số 15 trong bảng tuần hoàn.

B. X là một phi kim.

C. Nguyên tử của nguyên tố X có 9 electron p.

D. Nguyên tử của nguyên tố X có 3 phân lớp electron.

Lời giải:

⇒ Chọn C.

Ví dụ 4: Cấu hình electron nào sau đây viết sai?

A. 1s²2s²2p⁵

B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵

D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²

Lời giải:

Cấu hình 1s²2s²p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵ thiếu phân lớp 3d. Trước khi electron được điền vào phân lớp 4p phải điền vào phân lớp 3d.

⇒ Chọn C.

Ví dụ 5: Một nguyên tử của nguyên tố X có 3 lớp electron. Lớp ngoài cùng có 4 electron. Xác định số hiệu nguyên tử của X. Viết cấu hình e của X

Lời giải:

Z = 2 + 8 + 4 = 14

Cấu hình e của X là 1s²2s²p⁶3s²3p²

Ví dụ 6: Một nguyên tố d có 4 lớp electron, phân lớp ngoài cùng đã bão hòa electron. Tổng số electron s và electron p của nguyên tố này là

Lời giải:

Nguyên tố d có 4 lớp electron → electron cuối cùng trên phân lớp 3d.

Cấu hình electron của nguyên tố này có dạng: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d^X4s².

Vậy tổng số electron s và electron p là 20

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron trong các phân lớp p là 7. Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt. Tìm các nguyên tố X và Y

Lời giải:

Đáp án:

Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron tron các phân lớp p là 7

⇒ Cấu hình electron của nguyên tử X là: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

⇒ Z_X = 13 ⇒ X là Al

- Số hạt mang điện cảu một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điên của một nguyên tử X là 8 hạt ⇒ 2Z_Y - 2Z_X = 8 ⇔ 2Z_Y – 2.13 = 8

⇒ Z_Y = 17 ⇒ Y là Cl

Câu 2. Nguyên tố X có Z = 28, cấu hình electron của ion X²⁺ là:

A. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁸        B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 4s²3d⁶        D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸

Lời giải:

Đáp án: D

Cấu hình electron của X là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²

Cấu hình ion của X²⁺ là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸

Câu 3. Nguyên tử của nguyên tố X có electron ở mức năng lượng ở mức cao nhất là 3p. nguyên tử của nguyên tố Y cũng có electron ở mức năng lượng 3p và có một electron ở lớp ngoài cùng. Nguyên tử X va Y có số electron hơn kém nhau 3. Nguyên tử X, Y lần lượt là:

A. Khí hiếm và kim loại       C. Kim loại và kim loại

B. Kim loại và khí hiếm       D. Phi kim và kim loại

Lời giải:

Đáp án: D

Cấu hình e của Y: [Ne] 3s² 3p¹ ⇒ Y là kim loại

Ta có: Z_Y = 13 ⇒ Z_X = 11 ⇒ Cấu hình: [Ne] 3s¹ (loại)

⇒ Z_X = 15⇒ Cấu hình: [Ne] 3s² 3p³ ⇒ X là phi kim

Câu 4. Ion X^a+ có tổng số hạt là 80; số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 20; tổng số hạt trong hạt nhân của ion X^a+ là 56. Hãy cho biết cấu hình electron đúng của X^a+?

A. [18Ar] 3d⁸       B. [18Ar] 3d⁶       C. [18Ar] 3d⁴4s²       D. [18Ar] 3d⁴

Lời giải:

Đáp án: B

Ion X^a+ có tổng số hạt là 80 → 2p + n-a = 80

Ion X^a+ có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 20 → (2p-a) - n = 20

Ion X^a+ có tổng số hạt trong hạt nhân là 56 → p + n = 56

Giải hệ → p = 26, n = 30, a = 2

Cấu hình của X^a+ là [Ar]3d⁶.

Câu 5. Nguyên tố A có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s¹. Nguyên tố B có phân lớp cuối là 3p⁵. Viết cấu hình electron đầy đủ của A, B. Xác định tên A, B.

Lời giải:

Đáp án:

Cấu hình electron của A và B:

- Nguyên tố A có 3 trường hợp:

+ Không có electron ở 3d:

⇒ Cấu hình electron: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹: Z = 19 (K)

+ Có electon ở 3d: vì 4s¹ chưa bão hòa nên:

hoặc 3d bán bão hòa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹:Z = 24 (Cr)

hoặc 3d bão hòa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹: Z = 29 (Cu)

- Nguyên tố B: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, B có Z = 17 là clo (Cl)

Câu 6. Nguyên tử A có e ở phân lớp 3d chỉ bằng một nửa phân lớp 4s.Cấu hình electron của nguyên tử A là

A. [Ar]3d¹4s²       B. [Ar]3d⁴4s²       C. [Ne]3d¹4s²       D. [Ar]3d³4s²

Lời giải:

Đáp án: A

Số electron tối đa của phân lớp 4s là 4s² → số e ở phân lớp 3d là 3d¹

Cấu hình của nguyên tử A là [Ar]3d¹⁴s²

Câu 7. Nguyên tử M có cấu hình electron ngoài cùng là 3d⁷4s². Số hiệu nguyên tử của M

A. 24       B. 25       C. 27       D. 29

Lời giải:

Đáp án: C

Cấu hình electron của nguyên tử M là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²

Số hiệu nguyên tử của M là 27.

Câu 8. Viết cấu hình electron của các ion Cu²⁺, N^3-, Fe³⁺, Cl^-,Al³⁺. Biết số thứ tự nguyên tố lần lượt là: Cu (Z = 29), N (Z = 7), Fe (Z = 26), Cl (Z = 17), Al (Z = 13).

Lời giải:

Đáp án:

Cu²⁺ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹

N^3- = 1s² 2s² 2p⁶

Fe³⁺ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵

Cl^- = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Al³⁺ = 1s² 2s² 2p⁶

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 10 hay, chi tiết khác:

50 bài tập về lớp và phân lớp

Các dạng bài toán tính phần trăm đồng vị, tính nguyên tử khối trung bình

Trắc nghiệm lý thuyết về Nguyên tử

Các dạng bài toán tính kích thước, khối lượng, khối lượng riêng, bán kính nguyên tử

Công thức xác định thành phần nguyên tử