Chuyên đề: Cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn, Liên kết hóa học

CHUYÊN ĐỀ ÔN TẬP LÝ THUYẾT ÔN THI THPT QUỐC GIA
CHUYÊN ĐỀ 1: Cấu tạo nguyên tử, BTH, Liên kết hóa học
A. Lý thuyết cơ bản
I. Cấu tạo nguyên tử
- Nguyên tử: + Hạt nhân: 	proton (p, điện tích +) mp = mn = 1,67.10-27kg = 1u
	 	Notron (n, không mang điện)
	 + Lớp vỏ: electron (e, điện tích -) me = 9,1.10-31kg
- Điều kiện bền của nguyên tử: (Z ≤ 82) => 1 ≤ ≤ 1,5 ( trừ H)
- Đồng vị: là những loại nguyên tử của cùng 1 nguyên tố , có cùng số proton nhưng khác nhau về số notron nên số khối khác nhau.
- Khối lượng nguyên tử trung bình: 
 (Ai: Số khối của các đồng vị, ai%: phần trăm tương ứng của các đồng vị)
- Lớp electron: Gồm các e có mức năng lượng gần bằng nhau
nhân
 	1	2	3	4	5	6	7
 Lớp 	..
	K	L	M	N	O	P	Q
	Trật tự năng lượng tăng dần
	+ Số el tối đa ở lớp thứ n là 2n2 e
	+ Lớp thứ n có n phân lớp
	+ Số el tối đa ở phân lớp là: s (2), p(6), d(10) , f(14)
- Cấu hình electrron nguyên tử: là sự phân bố các e theo lớp, phân lớp và AO. Các e thuộc lớp ngoài cùng quyết định tính chất của chất:
	+ Các khí hiếm, trừ Heli, nguyên tử có 8 e ngoài cùng đều rất bền vững khó tham gia phản ứng hóa học
	+ Các kim loại, nguyên tử có ít (1, 2, 3) e ngoài cùng dễ cho e để tạo thành ion dương có cấu hình e giống khí hiếm
	+ Các phi kim, nguyên tử có nhiều (5, 6, 7) e ngoài cùng dễ nhận thêm e để tạo thành ion âm có cấu hình e giống khí hiếm
	+ Các nguyên tử còn có thể dùng chung e ngoài cùng tạo ra các hợp chất trong đó cấu hình e của các nguyên tử cũng giống các khí hiếm
- Bán kính nguyên tử: V = π R3 => R = 
 Thể tích 1 mol nguyên tử = π R3.N ( N = 6,02.1023 )
	1 mol nặng A gam => d = (g/cm3) => R = (cm)
	AD CT trên khi coi nguyên tử là những hình cấu chiếm 100% thể tích nguyên tử.
	Thực tế, nguyên tử rỗng, phần tinh thể chỉ chiếm a%. Nên các bước tính như sau:
	+ V mol nguyên tử có khe rỗng: V mol (có khe rỗng) = = Vo.
	+ V mol nguyên tử đặc khít: V mol (có đặc khít) = Vo. a% = .a%
	+ V 1 nguyên tử:	 V (nguyên tử) = 
	+ Bán kính nguyên tử: 	 R = = (cm)
II. Bảng tuần hoàn
- Ô: STT ô = p = e = z
- Chu kì: STT chu kì = số lớp electron : 	+ Chu kì nhỏ: 1, 2, 3
	+ Chu kì lớn: 4, 5, 6, 7 (chưa hoàn thiện)
- Nhóm: STT nhóm = e hóa trị
	( Các nguyên tố thuộc cùng một nhóm có tính chất hóa học tương tự nhau)
	+ Nhóm A: gồm các nguyên tố s, p; STT nhóm = e ngoài cùng = e hóa trị
	+ Nhóm B: e hóa trị = e ngoài cùng + e phân lớp d sát lớp ngoài cùng
	Cấu hình dạng (n – 1)da ns2 e hóa trị = 2 + a
	* e hóa trị < 8: 	 STT nhóm = e hóa trị
	* 8 e hóa trị 10: STT nhóm = VIII B
	* e hóa trị > 10:	 STT nhóm = e hóa trị - 10
	Xác định vị trí của nguyên tố gồm ô, chu kì, nhóm.
Chú ý: Đối với các nguyên tố d hoặc f theo trật tự năng lượng thì cấu hình bền là cấu hình ứng với các phân lớp d hoặc f là bão hòa hoặc bán bão hòa. Do vậy, đối với những nguyên tố này cấu hình của nguyên tử hoặc ion có xu hướng đạt cấu hình bão hòa hoặc bán bão hòa để đạt trạng thái bền
Có 2 trường hợp đặc biệt của d:
 	a + 2 = 6: (n-1)d4 ns2 (n-1)d5 ns1 : Bán bão hòa. 	VD: Cr (Z = 24)
	a + 2 = 11: (n-1)d9 ns2 (n-1)d10 ns1 : Bão hòa	VD: Cu (Z = 29)
2. Định luật tuần hoàn
Cơ sở biến đổi tuần hoàn các tính chất là sự biến đổi tuần hoàn số e ngoài cùng
Bán kính nguyên tử: 
* Quy luật: Theo chiều tăng ĐTHN, trong 1 CK, R nguyên tử giảm dần; trong 1 nhóm A, R nguyên tử tăng dần 
* Giải thích: 	Trong cùng 1 CK, theo chiều tăng ĐTHN số e lớp ngoài cùng tăng lực hút giữa hạt nhân với e ngoài cùng tăng R giảm dần
	Trong 1 nhóm, theo chiều tăng ĐTHN, số lớp e tăng R tăng dần
Độ âm điện: Đại lượng đặc trưng cho khả năng hút e 
* Quy luật: Theo chiều tăng ĐTHN, trong 1 CK, ĐÂĐ tăng; 
trong 1 nhóm A, ĐÂĐ giảm 
* Giải thích: Trong 1 CK, theo chiều tăng ĐTHN R khả năng hút eĐÂĐ 
 Trong 1 nhóm, theo chiều tăng ĐTHN Rkhả năng hút eĐÂĐ 
Tính kim loại, phi kim:
+ Trong 1 chu kì: Kim loại giảm, phi kim tăng
+ Trong 1 nhóm A: Kim loai tăng, phi kim giảm
Tính axit – bazơ của oxit và hiđroxit:
+ Trong 1 chu kì: Axit tăng, bazơ giảm
+ Trong một nhóm A: Axit giảm, bazơ tăng
Hóa trị cao nhất với Oxi tăng từ 1 đến 7, hóa trị với H giảm từ 4 xuống 1, tổng hóa trị a + b = 8
III. Liên kết hóa học
1. Liên kết kim loại
- Là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa cation kim loại tại các nút của mạng lưới tinh thể với các e hoá trị
- Liên kết kim loại phụ thuộc vào số e hóa trị của kim loại
2. Liên kết ion.
- Khái niệm: là liên kết được hình thành từ 2 nguyên tử của 2 nguyên tố có độ âm điện rất khác nhau. 
 thường là: - kim loại ( độ âm điện rất bé )
 - phi kim (độ âm điện rất lớn )
 	- Ví dụ: kim loại kiềm, kiềm thổ với các halogen hoặc oxy.
- Khi tạo liên kết ion thì kim loại nhườmg hẳn e cho nguyên tử phi kim tạo thành các cation và anion; các ion ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. 
 VD: Na - 1e Na+; Cl + 1e Cl-. Sau đó : Na+ + Cl- NaCl
- Bản chất của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa 2 ion mang điện trái dấu.
- Đặc điểm:
+ Mỗi ion tạo ra nột điện trường xung quanh nó, liên kết với ion xảy ra theo mọi hướng suy ra liên kết ion là liên kết vô hướng ( không có hướng )
+ Không bão hòa; mọi ion có thể liên kết với nhiều ion xung quanh
+ Là liên kết bền vững.
3. Liên kết cộng hóa trị.
 - Khái niệm: là liên kết được hình thành do nguyên tử 2 nguyên tố bỏ ra những cặp e dùng chung khi tham gia liên kết.
- Khi tạo liên kết các e bỏ ra số e còn thiếu để góp chung tạo thành liên kết
	VD: 	C có 4 e ngoài cùng (thiếu 4) bỏ ra 4 e
	O có 6 e ngoài cùng (thiếu 2) bỏ ra 2 e
	Vậy phải có 2 O mới góp đủ với 1C, tạo thành hợp chất O::C::O có 4 cặp e dùng chung
- Bản chất: là sự góp chung các cặp e 
 - Gồm 2 loại:
+ Liên kết cộng hóa trị không cực: cặp e dùng chung không bị lệch về phía nguyên tử của nguyên tố nào. Được hình thành từ những nguyên tử phi kim có độ âm điện bằng nhau.
	VD: H2: H – H , H : H (1 cặp e dùng chung, không lệch về phía nào)
	 Cl2: Cl – Cl , Cl : Cl hoặc O2: O = O , O :: O ( 2 cặp e dùng chung)
+ Liên kết cộng hóa trị có cực: cặp e dùng chung lệch về phía nguyên tử của nguyên tố có ĐÂĐ lớn hơn. Được hình thành từ những nguyên tử khác nhau pk – pk, pk – kl
 VD: HCl: H :Cl, H Cl ( 1 cặp e dùng chung, lệch về phía Cl có ĐÂĐ lớn hơn)
- Liên kết xichma (): là những LK CHT được hình thành do sự xen phủ mây e hóa trị giữa 2 nguyên tử mà cực đại xen phủ nằm trên trục liên kết. (xen phủ trục) 
	VD: H: 1s1 Cl: 3s23p5 HCl:
- Liên kết pi (): là liên kết được hình thành bởi sự xen phủ mây e hóa trị của các nguyên tử tham gia mà cực đại xen phủ nằm ở 2 bên của trục liên kết. (xen phủ bên)
VD: O2: Z = 8, 1s22s22p4 (có định hướng và bão hòa)
4. Liên kết hiđro
- Khái niệm: Là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử hiđro trong liên kết phân cực giữa nguyên tử có ĐÂĐ lớn của phân tử này với nguyên tử có ĐÂĐ lớn của phân tử khác.
(là LK giữa nguyên tử O của OH này với nguyên tử H của OH kia). Kí hiệu: ...
VD: - Giữa H2O với H2O: ...H – O ... H – O ... H – O ... H – O ...
	 H 	 H H H
	 - Giữa rượu với rượu (ROH): ...H – O ... H – O ... H – O ... H – O ...
	 R 	 R R R
 - Giữa rượu với nước: ...H – O ... H – O ... H – O ... H – O ...
	 R 	 H R H
 Giải thích tính tan vô hạn trong nước của rượu
- Đặc điểm: + Là liên kết kém bền
	+ Độ bền giảm khi nhiệt độ tăng và khi phân tử khối tăng
- Một số hợp chất có liên kết hiđro: H2O, rượu, axit cacboxylic, axit vô cơ chứa oxi, hợp chất chứa nhóm chức amino (NH2)
5. Liên kết cho – nhận 
- Khái niệm: Là liên kết được hình thành bởi cặp e hóa trị chưa tham gia liên kết của nguyên tử này với AO trống của nguyên tử khác.
	VD: SO2 O = S O
6. Cơ sở phân loại liên kết
- Dựa vào nguồn gốc hình thành liên kết
	+ Giữa các nguyên tử kim loại liên kết kim loại
	+ Giữa nguyên tử kim loại – nguyên tử phi kim liên kết ion
	+ Giữa các nguyên tử phi kim 
- 2 ntử PK cùng 1 nguyên tố, cùng ĐÂĐ LKCHT không cực
- 2 ntử PK khác nhau LKCHT có cực (phân cực)
- Dựa vào hiệu độ âm điện
	Xét liên kết giữa 2 nguyên tử A, B : 
	* liên kết A –B là liên kết CHT không cực
	* liên kết A – B là liên kết CHT có cực
	* liên kết A – B là liên kết ion
Chú ý: Dùng hiệu độ âm điện chỉ có tính chất tương đối, 1 số trường hợp ngoại lệ
Cách viết CTCT của 1 chất:
Xác định bản chất liên kết: ion hay CHT
Dựa vào cấu hình electron ngoài cùng của các nguyên tố để xác định số e độc thân, e ghép đôi, số AO trống Số liên kết 
Là liên kết ion: dùng điện tích liên kết. là liên kết CHT: dùng gạch nối
Đối với axit có oxi bao giờ cũng có nhóm H – O – liên kết PK trung tâm
Đối với bazơ: Kim loại – O – H 
Muối: Thay H bởi kim loại trong phân tử axit tương ứng (KL hóa trị I: 1KL thay cho 1H, KL hóa trị II: 1KL thay cho 2H, KL hóa trị III: 1KL thay cho 3H)
B. Bài tập
1: Nguyên tử nguyên tố Y có tổng các hạt cơ bản là 52, trong đó số hạt không mang điện trong hạt nhân lớn gấp 1,059 lần số hạt mang điện dương. Xác định Y
2: Oxit B có công thức là XO. Tổng số hạt cơ bản ( p, n, e ) trong B là 92 trong đó số hạt mang 2 điện nhiều hơn số hạt không là 28. Xác định CT của B
3: Trong anion X3- tổng số hạt là 111, số e bằng 48% số khối. Tìm số p, n, e và số khối của X3-?
4: Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố R là 79,91. Biết R có hai đồng vị trong đó 79zR chiếm 54,5% số nguyên tử. Nguyên tử khối của đồng vị còn lại có giá trị bao nhiêu? 
5: Ion X- có 10 e . Hạt nhân nguyên tử nguyên tố X có 10 notron. Nguyên tử khối của nguyên tố X là bao nhiêu?
6: Viết cấu hình electron của ion S2-, Cl-, Fe2+, Fe3+.
8: Cho hợp chất MX3. Trong phân tử MX3, tổng số hạt cơ bản là 196 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60. Số hạt mang điện trong nguyên tử M ít hơn số hạt mang điện trong nguyên tử X là 8 hạt. Xác định hợp chất MX3. Viết cấu hình e của M và X?
9: Cho hợp chất MX2. Trong phân tử MX2, tổng số hạt cơ bản là 140 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44. Số khối của X lớn hơn số khối của M là 11. Tổng số hạt cơ bản trong X nhiều hơn trong M là 16. xác định kí hiệu nguyên tử M, X và công thức phân tử MX2?
10. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử của sắt lần lượt là: 1,28Ao và 56g/mol. Tính khối lượng riêng của ntử sắt biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử sắt chỉ chiếm 74%. Đ/S: 7,84g/cm3
11. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol ntử của kẽm lần lượt là: 1,38Ao và 65g/mol.
a) Tính khối lượng riêng của kẽm.	 Đ/S: 9,82g/cm3
b) Biết Zn ko phải là khối đặc mà có khoảng trống, thể tích thực của Zn chỉ bằng 72,5% thể tích đo được. Tính khối lượng riêng đúng của kẽm.	 Đ/S: 7,12g/cm3
12. a) Một ntử có bán kính nguyên tử xấp xỉ 1,28Ao và khối lượng riêng tinh thể là 7,89g/cm3. Biết rằng các ntử chỉ chiếm 74% thể tích tinh thể, còn lại là rỗng. Tính khối lượng riêng trung bình của ng.tử(g/cm3). Tính khối lượng mol ntử.	Đ/S: 	, M=56,36g/mol
b) Ng.tử Au bán kính và khối lượng mol lần lượt là 1,44Ao và 197g/mol. Biết rằng khối lượng riêng của Au kim loại là: 19,36g/cm3. Hỏi các ntử Au chiếm bao nhiêu % thể tích trong tinh thể?	Đ/S: 72%
13: Đồng trong tự nhiên có 2 đồng vị 6529Cu, 6329Cu với tỷ số 63Cu/ 65Cu = 105/ 245. Tính nguyên tử khối TB của Cu
14: Cho 2 đồng vị hidro với tỷ lệ phần trăm số nguyên tử , và .
a)Tính nguyên tử khối trung bình của mỗi nguyên tố.
b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử HCl khác nhau tạo ra từ 2 loại đồng vị của 2 nguyên tố đó? Tính phân tử khối của mỗi loại đồng vị nói trên.
15: Một hỗn hợp gồm 2 đồng vị có số khối trung bình là 31,1 và tỷ lệ phần trăm của các đồng vị này là 90% và 10%. Tổng số hạt cơ bản trong 2 đồng vị là 93. Số hạt không mang điện bằng 0,55 lần số hạt mang điện. Tìm số điện tích hạt nhân và số nơtron trong mỗi đồng vị
16: Một hỗn hợp gồm hai đồng vị có số khối trung bình 31,1 và tỉ lệ % của các đồng vị này là 90% và 10%. Tổng số hạt trong hai đồng vị là 93 và số hạt không mang điện bằng 0,55 lần số hạt mang điện. Tìm số Z và số notron của mỗi đồng vị?
17. NTKTB của Ag là 107,87. Trong tự nhiên Ag có 2 đồng vị, trong đó 10947Ag chiếm 44%. Xác định số khối và viết kí hiệu nguyên tử của đồng vị còn lại.	
18. Đồng gồm 2 đvị 6529Cu, 6329Cu. Tính thành phần phẩn trăm 6529Cu trong CuO. Biết NTK tb của Cu = 63,546, của O = 15,9994. Tính hàm lượng % của 6329Cu trong CuSO4.5H2O. Biết NTKtb của H=1,008; S = 32,066;
18. Phân lớp e ngoài cùng của hai nguyên tử A và B lần lượt là 3p và 4s. Tổng số e của hai phân lớp là 5 và hiệu số e của hai phân lớp là 3.
	a) Viết cấu hình e của chúng, xác định số hiệu nguyên tử, tìm tên nguyên tố.
	b) Hai nguyên tử có số n hơn kém nhau 4 hạt và có tổng khối lượng nguyên tử là 71 đvC. Tính số n và số khối mỗi nguyên tử.	ĐS: 
19: cấu hình e ngoài cùng của một nguyên tố là 5p5. Tỉ lệ số notron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số notron trong nguyên tử X gấp 3,7 lần số notron của nguyên tố Y. Khi cho 1,0725g Y tác dụng với lượng dư X thu được 4,565 gam sản phẩm có công thức XY.
Viết cấu hình e đầy đủ của X?
Xác định số hiệu nguyên tử, số khối, tên gọi của X, Y?
X, Y chất nào là kim loại, là phi kim?
20. Cấu hình electron của một nguyên tố A là [Ar] 4s2. Cho biết vị trí của A trong bảng tuần hoàn? A là kim loại hay phi kim? Vì sao?
21. Các ion R2+, X- đều có cấu hình electron là 3s23p6. Xác định vị trí của R, X trong bảng tuần hoàn?
22. Cho cấu hình electron phân lớp ngoài cùng của X là 4s1. Xác định vị trí X trong BTH?
23. X là nguyên tố ở chu kỳ 3, nhóm VIA. Xác định cấu hình electron của X?
24. X, Y là 2 nguyên tố cùng nhóm A ở 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn. Tổng số hạt proton của X và Y là 24. Xác dịnh X, Y?
25. X, Y là 2 nguyên tố ở 2 nhóm A liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn. X ở nhóm VIA. Ở trạng thái đơn chất, X và Y không phản ứng với nhau. Tổng số hạt electron của X và Y là 23. Xác định cấu hình electron của X, Y ?
26. Sắp xếp các nguyên tố sau đây theo thứ tự tăng dần tính khử : K, F, Mg, O
27*. sắp xếp các chất sau tăng dần tính axit : 
a) HI, HF, HCl, HBr b) H2O, NH3, CH4, HF.
28. S¾p xÕp theo chiÒu t¨ng dÇn b¸n kÝnh nguyªn tö, ion trong c¸c tr­êng hîp sau:
a) O, F, S, P f) N, O, F, P
b) Na, Mg, Al, K g) F, Cl, Br, I
c) P, O, F h) Na+, F-, Ne 
d) K+, S2-, Cl- i) F, P, S, Cl	
e) O, F, Si, P 
29: CT oxit cao nhất của X là X2O5. % về khối lượng của X trong hợp chất khí với hidro là 91,18%. Xác định X?
30: X là nguyên tố ở nhóm VIA, trong hợp chất khí với hidro, % về khối lượng của hidro là 5,88%. Xác định X?
31: CT hợp chất khí với hidro của A là AH4, trong hợp chất oxit cao nhất (B), % về khối lượng của A là 46,67%. Xác định A, B?
32: Hòa tan hoàn toàn 3,2g hỗn hợp gồm 2 kim loại ở 2 chu kỳ liên tiếp nhau ở nhóm IIA vào dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít H2 (đktc). Xác định 2 kim loại đó?
33: hòa tan hết 3,68g hỗn hợp gồm muối cacbonat của 2 kim loại ở 2 chu kỳ liên tiếp nhau của nhóm IIA bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được 2,576 lít khí thoát ra ở đktc. Xác định 2 kim loại và % về khối lượng của 2 KL đó trong hỗn hợp ban đầu?
34: hòa tan hết 3,68g hỗn hợp gồm muối cacbonat của 2 kim loại ở 2 chu kỳ liên tiếp nhau của nhóm IIA bằng dung dịch HCl thấy khối lượng của dung dịch sau phản ứng tăng 1,92g so với ban đầu. xác định 2 KL 
35. Nguyªn tè X thuéc nhãm VIA. Tû lÖ % khèi l­îng cña Oxi trong oxit cao nhÊt vµ H trong hîp chÊt víi H lµ 51/5. Nguyªn tè Y thuéc nhãm VA. BiÕt tû lÖ % khèi l­îng cña O trong oxit cao nhÊt vµ H trong hîp chÊt víi H lµ 340/81. Xác định X, Y
36. Trong CT oxit cao nhÊt cña nguyªn tè Y cã 60% khèi l­îng lµ oxi, cßn trong hîp chÊt víi hidro, Y chiÕm 94,12% khèi l­îng. Nguyªn tè Y?
LK hóa học
1) Viết công thức e và CTCT của các chất sau: F2, N2, H2S, NH3, CH4, C2H4, CO2, CH4O
2) Giải thích sự hình thành liên kết ion trong các chất sau đây: KCl, AlF3, Al2O3, CaCl2, Na2S, K2O, Zn3P2, BaO.
3) H·y nªu b¶n chÊt cña c¸c lo¹i liªn kÕt trong ph©n tö c¸c chÊt : H2, HBr, H2O2, AgCl, NH3, CH4, SO3, NH4NO3, NaOH. Cho biÕt ho¸ trÞ cña c¸c nguyªn tè trong tõng chÊt.
4) H·y s¾p xÕp theo chiÒu t¨ng dÇn ®é ph©n cùc trong c¸c ph©n tö sau ®©y : CaO, MgO, CH4, N2, NaBr, BCl3. 
5) Các liên kết trong phân tử sau: KBr, Br2, BaF2, CaO, H2O, K2O, Na2O, NaOH, Ba(OH)2, CS2, KHS, H2O2, FeCl2, C2H6, CH2O2 thuộc loại nào?
6) ViÕt c«ng thøc electron vµ c«ng thøc cÊu t¹o cña c¸c chÊt sau :
 a, Cl2, N2, C2H2, CO2, C2H6O, CS2, C3H8, PCl3, SO3.
 b, H2SO4, HNO3, HCl, H3PO4, HClO, HClO4.
7) Viết CTCT của các chất sau và nêu bản chất liên kết
 Al2O3, CaC2, P2O5, SO2, Na2SO4, Ba(NO3)2, NH4Cl, Al2(SO4)3, CaCO3.