Giải Hóa 10 Bài 6 (Kết nối tri thức): Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm

Mở đầu trang 34 Hóa học 10: Trong bảng tuần hoàn, một số tính chất của nguyên tử và đơn chất biến đổi theo xu hướng nào trong một chu kì, trong một nhóm A? Vì sao?

Lời giải:

- Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử:

+ Trong một chu kì bán kính nguyên tử giảm theo chiều tăng của điện tích hạt nhân do lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

+ Trong một nhóm, bán kính nguyên tử tăng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân do lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm.

- Xu hướng biến đổi độ âm điện theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân:

+ Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện tăng. Do khi số electron lớp ngoài cùng tăng, điện tích hạt nhân tăng thì lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

- Trong một nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện giảm. Do khi số lớp electron tăng, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm.

- Xu hướng biến đổi tính kim loại và tính phi kim:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại giảm dần và tính phi kim tăng dần. Do bán kính nguyên tử giảm, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng, dẫn đến khả năng nhường electron giảm nên tính kim loại giảm, khả năng nhận electron tăng nên tính phi kim tăng.

- Trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại tăng dần và tính phi kim giảm dần. Tuy điện tích hạt nhân tăng, nhưng bán kính nguyên tử tăng nhanh chiếm ưu thế hơn nên lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm dần đến khả năng nhường electron tăng. Do đó tính kim loại tăng, khả năng nhận electron giảm nên tính phi kim giảm.

I. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố nhóm A

Câu hỏi 1 trang 35 Hóa học 10: Dựa vào Bảng 6.1, cho biết số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố: Li, Al, Ar, Ca, Si, Se, P, Br.

Lời giải:

Câu hỏi 2 trang 35 Hóa học 10: Nêu vị trí trong bảng tuần hoàn của các nguyên tố có Z = 8, Z = 11; Z = 17 và Z = 20. Xác định số electron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố đó.

Lời giải:

Dựa vào bảng tuần hoàn ta xác định được:

II. Bán kính nguyên tử

Câu hỏi 3 trang 36 Hóa học 10: Dựa vào bảng tuần hoàn, hãy so sánh và giải thích sự khác nhau về bán kính nguyên tử của

a) lithium (Z = 3) và potassium (Z = 19).

b) calcium (Z = 20) và selenium (Z = 34).

Lời giải:

a) Lithium (Li) và potassium (K) cùng thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn. Trong một nhóm A theo chiều tăng điện tích hạt nhân bán kính nguyên tử tăng

⇒ Bán kính nguyên tử: Li < K

Giải thích:

Trong một nhóm A, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, số lớp electron tăng ⇒ lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm dẫn đến bán kính nguyên tử tăng.

b) Calcium (Ca) và selenium (Se) cùng thuộc chu kì 4 trong bảng tuần hoàn. Trong một chu kì, bán kính nguyên tử giảm theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

⇒ Bán kính nguyên tử: Ca > Se

Giải thích:

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân số electron lớp ngoài cùng tăng

⇒ Lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng dẫn đến bán kính nguyên tử giảm.

III. Độ âm điện

Câu hỏi 4 trang 37 Hóa học 10: Dãy các nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự độ âm điện tăng dần là Ca, Mg, P, S. Hãy giải thích sự sắp xếp này dựa trên sự biến đổi độ âm điện theo chu kì và nhóm A.

Lời giải:

- Ca (Z = 20) và Mg (Z = 12) cùng thuộc nhóm IIA.

Mà trong một nhóm A, khi số lớp electron tăng, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm nên độ âm điện giảm

⇒ Độ âm điện: Mg > Ca (1)

- Mg (Z = 12), P (Z = 15) và S (Z = 16) cùng thuộc chu kì 3.

Mà trong một chu kì, khi số electron lớp ngoài cùng tăng, điện tích hạt nhân tăng thì lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng nên độ âm điện tăng.

⇒ Độ âm điện: Mg < P < S (2)

Từ (1) và (2) ⇒ Dãy các nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự độ âm điện tăng dần là Ca < Mg < P < S.

Câu hỏi 5 trang 37 Hóa học 10: Almelec là hợp kim của aluminium với một lượng nhỏ magnesium và silicon (98,8% aluminium; 0,7% magnesium và 0,5% silicon). Almelec được sử dụng làm dây dẫn điện cao thế do nhẹ, dẫn điện tốt và bền. Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hãy:

a) Sắp xếp theo thứ tự tăng dần về bán kính nguyên tử của các nguyên tố hóa học trong almelec.

b) Cho biết thứ tự giảm dần về độ âm điện của các nguyên tố hóa học có trong almelec.

Lời giải:

a) Trong almelec gồm các nguyên tố: Al (Z = 13), Mg (Z = 12), Si (Z = 14)

Ta thấy ba nguyên tố này cùng thuộc chu kì 2 trong bảng tuần hoàn

Mà trong một chu kì, bán kính nguyên tử giảm theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

⇒ Bán kính nguyên tử tăng dần theo thứ tự: Si < Al < Mg

b) Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện tăng.

⇒ Độ âm điện giảm dần theo thứ tự: Si > Al > Mg

IV. Tính kim loại và tính phi kim

Hoạt động 1 trang 38 Hóa học 10: So sánh tính kim loại của sodium và magnesium

Chuẩn bị: kim loại Na; Mg; dung dịch phenolphthalein; nước; cốc thủy tinh.

Tiến hành:

- Lấy hai cốc thủy tinh, mỗi cốc có chứa khoảng 200mL nước, nhỏ tiếp vài giọt dung dịch phenolphthalein.

- Cho một mẩu nhỏ Na vào cốc (1), một dây Mg vào cốc (2).

Lưu ý: Hầu hết các kim loại kiềm phản ứng với nước mãnh liệt, chỉ sử dụng các kim loại kiềm với lượng nhỏ; cần làm sạch bề mặt dây Mg trước khi cho vào cốc (2).

Quan sát hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng.

2. So sánh mức độ phản ứng của sodium và magnesium với nước.

Lời giải:

1. Phương trình hóa học của các phản ứng:

2Na + 2H₂O ⟶ 2NaOH + H₂↑

Mg gần như không phản ứng. Không thấy hiện tượng gì.

2. Sodium phản ứng mãnh liệt với nước.

Magnesium gần như không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường.

Hoạt động 2 trang 38 Hóa học 10: So sánh tính kim phi của chlorine và iodine

Chuẩn bị: Hình ảnh hoặc video phản ứng của nước của chlorine với dung dịch potassium iodide (∗).

Tiến hành: Quan sát hình ảnh hoặc xem video phản ứng của nước chlorine với dung dịch potassium iodide.

Câu hỏi: So sánh tính phi kim của chlorine và iodine.

Lời giải:

Hiện tượng: Nước chlorine phản ứng với dung dịch potassium iodide tạo dung dịch có màu nâu (do một phần iodine tan trong nước tạo dung dịch màu nâu). Một phần iodine màu đen tím rắn lắng xuống đáy ống nghiệm

Phương trình hóa học: Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂

Từ thí nghiệm trên ta thấy chlorine có tính phi kim mạnh hơn iodine nên đã đẩy iodine ra khỏi muối.

Kết luận: Chlorine có tính phi kim mạnh hơn iodine.

Câu hỏi 6 trang 39 Hóa học 10: Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, sắp xếp các nguyên tố Ba, Mg, Ca, Sr theo thứ tự giảm dần tính kim loại và giải thích.

Lời giải:

Dựa vào bảng tuần hoàn ta thấy Ba (Z = 56), Mg (Z = 12), Ca (Z = 20), Sr (Z = 38) đều cùng thuộc nhóm IIA.

Mà trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại tăng dần.

⇒ Sắp xếp theo chiều giảm dần tính kim loại: Ba > Sr > Ca > Mg

Câu hỏi 7 trang 39 Hóa học 10: Trong các nguyên tố O, F, Cl, Se, nguyên tố có tính phi kim mạnh nhất là

A. O.

B. F.

C. Se.

D. Cl.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Dựa vào bảng tuần hoàn ta có: O (Z = 8) và Se (Z = 34) cùng thuộc nhóm VIA

⇒ Tính phi kim O > Se (1)

F (Z = 9) và Cl (Z = 17) cùng thuộc nhóm VIIA

⇒ Tính phi kim F > Cl (2)

O (Z = 8) và F (Z = 9) cùng thuộc chu kì 2

⇒ Tính phi kim F > O (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ Tính phi kim: F > O > Se và F > Cl

Vậy tính phi kim của F là mạnh nhất.

Lý thuyết Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một nhóm

I. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố nhóm A

Nguyên tử các nguyên tố nhóm A (gồm các nguyên tố s và p) có số electron lớp ngoài cùng (electron hóa trị) bằng nhau (trừ He trong nhóm VIIIA). Sự giống nhau về số electron hóa trị dẫn đến sự tương tự nhau về tính chất hóa học của các nguyên tố trong cùng nhóm A.

Sau mỗi chu kì, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố nhóm A được lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn $\to$là nguyên nhân của sự biến đổi tuần hoàn về tính chất của các nguyên tố.

II. Bán kính nguyên tử.

Bán kính nguyên tử phụ thuộc vào lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng. Bán kính giảm là do lực hút tăng và ngược lại, bán kính tăng là do lực hút giảm.

Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử:

- Trong một chu kì, bán kính nguyên tử giảm theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

- Trong một nhóm A, bán kính nguyên tử tăng theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

Ví dụ: So sánh bán kính nguyên tử của lithium (Z = 3) và potassium (Z = 19).

Hướng dẫn giải:

Cấu hình electron của nguyên tử:

Lithium (Z = 3): 1s²2s¹ $\to$ Lithium thuộc chu kì 2, nhóm IA.

Potassium (Z = 19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ $\to$ Potassium thuộc chu kì 4, nhóm IA.

Trong một nhóm A, bán kính nguyên tử tăng theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

$\to$Bán kính của nguyên tử lithium nhỏ hơn bán kính nguyên tử potassium.

III. Độ âm điện

Độ âm điện của nguyên tử (c) là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử một nguyên tố hóa học khi tạo thành liên kết hóa học.

Xu hướng biến đổi độ âm điện theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân:

- Độ âm điện tăng từ trái qua phải trong một chu kì.

- Độ âm điện giảm từ trên xuống dưới trong một nhóm A.

Ví dụ: Cho nguyên tử các nguyên tố: X (Z = 11); Y (Z = 13); T (Z = 17). So sánh độ âm điện của X, Y, T.

Hướng dẫn giải:

Cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố:

X (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ $\to$ X nằm ở ô số 11, chu kì 3, nhóm IA.

Y (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ $\to$Y nằm ở ô số 13, chu kì 3, nhóm IIIA.

T (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ $\to$T nằm ở ô số 17, chu kì 3, nhóm VIIA.

$\to$ X, Y, T đều thuộc chu kì 3.

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần.

$\to$ So sánh độ âm điện: X < Y < T.

IV. Tính kim loại và tính phi kim

1. Khái niệm

Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ nhường electron để trở thành ion dương. Nguyên tử của nguyên tố nào càng dễ nhường electron để trở thành ion dương, tính kim loại của nguyên tố đó càng mạnh.

- Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ nhận electron để trở thành ion âm. Nguyên tử của nguyên tố nào càng dễ nhận electron để trở thành ion âm, tính phi kim của nguyên tố đó càng mạnh.

2. Sự biến đổi tính kim loại, tính phi kim

Xu hướng biến đổi tính kim loại và tính phi kim:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại giảm dần và tính phi kim tăng dần.

- Trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại tăng dần và tính phi kim giảm dần.

Ví dụ 1:

Ví dụ 2: Cho nguyên tử các nguyên tố X (Z = 9), Y (Z = 15), T (Z = 17). So sánh tính phi kim của X, Y, T.

Hướng dẫn giải:

Cấu hình electron nguyên tử:

X (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ $\to$X thuộc chu kì 2, nhóm VIIA.

Y (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³ $\to$ Y thuộc chu kì 3, nhóm VA.

T (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ $\to$T thuộc chu kì 3, nhóm VIIA.

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính phi kim của các nguyên tố nhóm A có xu hướng tăng dần.

$\to$ Tính phi kim: Y < T (Y, T cùng thuộc chu kì 3).

Trong một nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính phi kim của các nguyên tố nhóm A có xu hướng giảm dần.

$\to$Tính phi kim: X > T (X, T cùng thuộc nhóm VIIA).

Vậy: Tính phi kim tăng dần là Y < T < X.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 7: Xu hướng biến đổi thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì

Bài 8: Định luật tuần hoàn. Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 9: Ôn tập chương 2

Bài 10: Quy tắc octet

Bài 11: Liên kết ion

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một nhóm

Trắc nghiệm Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm