Giải SGK Hóa học 10 Bài 5 (Kết nối tri thức): Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Nguyễn Uyên Ngày: 17-09-2024 Lớp 10

6.8 K

Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học sách Kết nối tri thức ngắn gọn, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 5 từ đó học tốt môn Hóa 10.

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Video giải Hóa học 10 Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học - Kết nối tri thức

Giải hóa học 10 trang 30 Kết nối tri thức

Mở đầu trang 30 Hóa học 10: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học có cấu tạo như thế nào? Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố được sắp xếp theo nguyên tắc nào?

Phương pháp giải:

- Bảng tuần hoàn hóa học là tập hợp các nguyên tố hóa học được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, thành các hàng và cột bao gồm:

+ Ô nguyên tố

+ Chu kì

+ Nhóm

Lời giải:

- Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học có cấu tạo gồm:

+ Ô nguyên tố: cho biết số hiệu nguyên tử, kí hiệu nguyên tố, tên nguyên tố và nguyên tử khối trung bình,…

+ Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.

+ Nhóm gồm các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học giống nhau.

- Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử

Giải hóa học 10 trang 31 Kết nối tri thức

I. Lịch sử phát minh bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Câu 1 trang 31 Hóa học 10: Theo tiến trình lịch sử, các nhà khoa học đã phân loại các nguyên tố hóa học dựa trên các cơ sở nào?

Phương pháp giải:

- Năm 1789, 33 nguyên tố được xếp thành nhóm các chất khí, kim loại, phi kim và “đất”

- Năm 1892, các nguyên tố được phân loại thành các nhóm có tính chất hóa học giống nhau.

- Năm 1866, các nguyên tố được xếp theo chiều tăng khối lượng nguyên tử thành các octave, trong đó nguyên tố thử 8 lặp lại tính chất nguyên tố đầu tiên.

- Năm 1869, các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng khối lượng nguyên tử vào các cột, bắt đầu mỗi hàng hoặc cột mới khi các tính chất của nguyên tố bắt đầu lặp lại.

- Hiện nay, với những hiểu biết về cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hiện đại sắp xếp 118 nguyên tố theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân.

Lời giải:

Theo tiến trình lịch sử, các nhà khoa học đã phân loại các nguyên tố hóa học dựa trên các cơ sở:

+ Tính chất hóa học của các nguyên tố giống nhau.

+ Khối lượng nguyên tử của các nguyên tố tăng dần trong một quãng tám, trong đó nguyên tố thứ 8 lặp lại tính chất nguyên tố đầu tiên.

+ Khối lượng nguyên tử của các nguyên tố tăng dần trong 1 cột và hàng, bắt đầu một cột hoặc hàng tính chất nguyên tố lặp lại.

+ Cuối cùng, các nguyên tố được phân loại dựa trên cấu tạo của nguyên tử.

II. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Câu 2 trang 31 Hóa học 10: Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố hóa học được sắp xếp theo ba nguyên tắc, nguyên tắc nào sau đây là đúng?

A. Nguyên tử khối tăng dần.

B. Cùng số lớp electron cùng cột.

C. Điện tích hạt nhân tăng dần.

D. Cùng số electron hóa trị xếp cùng hàng.

Phương pháp giải:

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn:

+ Tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử.

+ Số lớp = STT hàng

+ Số electron ngoài cùng = STT cột

Lời giải:

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn:

+ Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử.

+ Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng

+ Các nguyên tố có cùng số electron hóa trị trong nguyên tử được xếp thành một cột.

=> Đáp án C

Giải hóa học 10 trang 33 Kết nối tri thức

III. Cấu tạo của bảng tuần hoàn

Câu 3 trang 33 Hóa học 10: Ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn cho ta biết những thông tin gì? Lấy ví dụ minh họa.

Phương pháp giải:

Ô nguyên tố được mô ta như hình vẽ

(ảnh 1)

Lời giải:

- Trong bảng tuần hoàn, ô nguyên tố cho ta biết: số hiệu nguyên tử, kí hiệu nguyên tố, tên nguyên tố và nguyên tử khối trung bình,…

- Ví dụ: Ô nguyên tố nhôm

(ảnh 2)

- Nhôm có số hiệu nguyên tử là 13

- Kí hiệu nguyên tố là Al

- Tên nguyên tố là nhôm

- Nguyên tử khối trung bình của nhôm là 26,982

Câu 4 trang 33 Hóa học 10: Dựa vào bảng tuần hoàn, hãy cho biết cấu hình electron và số electron hóa trị của các nguyên tố C, Mg và Cl.

Phương pháp giải:

* Các bước viết cấu hình e:

- Viết thứ tự các lớp và phân lớp e theo chiều tăng của năng lượng

1s2s2p3s3p3s3d…

- Xác đinh số electron trong nguyên tử

- Cấu hình electron được viết dựa trên nguyên lí vững bền

* Trong bảng tuần hoàn:

- C nằm ở

+ ô số 6 => có 6 electron

+ chu kỳ 2 => có 2 lớp electron

+ nhóm IVA => có 4 electron lớp ngoài cùng

- Mg nằm ở

+ ô số 12 => có 12 electron

+ chu kỳ 2 => có 2 lớp electron

+ nhóm IIA => có 2 electron lớp ngoài cùng

- Cl nằm ở

+ ô số 17 => có 17 electron

+ chu kỳ 3 => có 3 lớp electron

+ nhóm VIIA => có 7 electron lớp ngoài cùng

- Số electron hóa trị là số electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải:

- Cấu hình e của nguyên tố C (Z = 6): 1s²2s²2p² => có 4 electron hóa trị

- Cấu hình e của nguyên tố Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s² => có 2 electron hóa trị

- Cấu hình của nguyên tố Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ => có 7 electron hóa trị

Câu 5 trang 33 Hóa học 10: Dựa vào bảng tuần hoàn, hãy cho biết ₁₂Mg, ₁₅P, ₂₆Fe, ₁₈Ar thuộc loại nguyên tố nào sau đây.

a) s, p, d hay f ?

b) phi kim, kim loại hay khí hiếm?

Phương pháp giải:

- Các nguyên tố S (IA, IIA) và nguyên tố p (từ IIIA đến VIIIA, trừ He)

- Các nguyên tố d (từ IB đến VIIIB) và các nguyên tố f (lanthanides và actinides)

- Các nhóm IA, IIA, IIIA gồm các nguyên tố s và p là kim loại (trừ H và B)

- Các nhóm VA, VIA, VIIA gồm các nguyên tố p thường là phi kim

- Nhóm VIIIA gồm các nguyên tố khí hiếm

- Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và f đều là kim loại chuyển tiếp

Lời giải:

Nguyên tố Mg là nguyên tố họ s

Nguyên tố P là nguyên tố họ p

Nguyên tố Fe là nguyên tố họ d

Nguyên tố Ar là nguyên tố họ p

Mg, Fe là kim loại

P là phi kim

Ar là khí hiếm

Câu 6 trang 33 Hóa học 10: Nguyên tố phosphorus có Z = 15, có trong thành phần của một loại phân bón , diêm, pháo hoa; nguyên tố calcium có Z = 20, đóng vai trò rất quan trọng đối với cơ thể, đặc biệt là xương và răng. Xác định vị trí của 2 nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn và cho biết chúng thuộc loại nguyên tố s, p hay d; là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Phương pháp giải:

P ( Z = 15) có cấu hình e: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

P (Z = 20) có cấu hình e: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

- Các nguyên tố S (IA, IIA) và nguyên tố p (từ IIIA đến VIIIA, trừ He)

- Các nguyên tố d (từ IB đến VIIIB) và các nguyên tố f (lanthanides và actinides)

- Các nhóm IA, IIA, IIIA gồm các nguyên tố s và p là kim loại (trừ H và B)

- Các nhóm VA, VIA, VIIA gồm các nguyên tố p thường là phi kim

- Nhóm VIIIA gồm các nguyên tố khí hiếm

- Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và f đều là kim loại chuyển tiếp

Lời giải:

- Phosphorus (Z = 15) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

+ P nằm ở ô số 15, chu kì 3, nhóm VA.

+ P là nguyên tố họ p

=> P là phi kim

- Calcium (Z = 20) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

+ Ca nằm ở ô số 20, chu kì , nhóm IIA.

+ Ca là nguyên tố họ s

=> Ca là phim kim

Câu 7 trang 33 Hóa học 10: Sulfur (S) là chất rắn, xốp, màu vàng nhạt ở điều kiện thường. Sulfur và hợp chất của nó được sử dụng trong acquy, bột giặt, thuốc diệt nấm; do dễ cháy nên S còn được dùng để sản xuất các loại diêm, thuốc sung, pháo hoa,…Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố S nằm ở chu kì 3, nhóm VIA.

a) Nguyên tử của nguyên tố S có bao nhiêu electron thuộc lớp ngoài cùng?

b) Các electron lớp ngoài cùng thuộc những phân lớp nào

c) Cấu hình electron nguyên tử S

d) S là nguyên tố kim loại hay phi kim?

Phương pháp giải:

a) Số nhóm => Số electron lớp ngoài cùng

b) Cấu hình e của S: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

=> Lớp ngoài cùng gồm 2 phân lớp s và p

c) Cấu hình e của S: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

d) - Các nhóm IA, IIA, IIIA gồm các nguyên tố s và p là kim loại (trừ H và B)

- Các nhóm VA, VIA, VIIA gồm các nguyên tố p thường là phi kim

Lời giải:

a) Nguyên tố S nằm ở nhóm VIA => S có 6 electron lớp ngoài cùng.

b) Cấu hình electron của sulfur: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

=> Lớp ngoài cùng gồm 2 phân lớp s và p. 2 electron ở phân lớp s và 4 electron ở phân lớp p.

c) Cấu hình electron của sulfur: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

d) S nằm ở nhóm VIA, là nguyên tố họ p nên S là nguyên tố phi kim.

Lý thuyết Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

I. Lịch sử phát minh bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Khi đã biết một số đáng kể các nguyên tố hóa học, người ta đã tìm cách phân loại chúng. Cách phân loại đầu tiên được A. Lavoisier (La-voa-di-ê, người Pháp) thực hiện năm 1789, xếp 33 nguyên tố hóa học thành nhóm các chất khí, kim loại, phi kim và “đất”.

Năm 1829, J. W. Dobereiner (Đô-be-rai-nơ, người Đức) phân loại các nguyên tố thành các nhóm có tính chất hóa học giống nhau.

Năm 1866, J. Newlands (Niu-lan, người Anh) đã xếp các nguyên tố hóa học theo chiều tăng khối lượng nguyên tử thành các octave (quãng tám), trong đó nguyên tố thứ tám lặp lại tính chất của nguyên tố đầu tiên.

Năm 1869, hai nhà hóa học, D. I. Mendeleev (Men-đê-lê-ép, người Nga) và J. L. Mayer (May-ơ, người Đức) đều sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng khối lượng nguyên tử vào các hàng và cột, bắt đầu mỗi hàng (bảng của Mendeleev) hoặc cột mới (bảng của Mayer) khi các tính chất của nguyên tố bắt đầu lặp lại. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của mình, Mendeleev đã thay đổi vị trí một số nguyên tố để tính chất của nguyên tố phù hợp với quy luật, đồng thời để trống một số chỗ cho các nguyên tố chưa biết.

Sau này, các nguyên tố ở vị trí còn trống đó được tìm ra và tính chất của chúng đều phù hợp với dự đoán của Mendeleev.

Đến năm 2016, với những hiểu biết về cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học sắp xếp 118 nguyên tố theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.

II. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Bảng tuần hoàn chứa 118 nguyên tố được sắp xếp theo các nguyên tắc sau:

- Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử.

- Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng.

- Các nguyên tố có cùng số electron hóa trị trong nguyên tử được xếp thành một cột.

III. Cấu tạo của bảng tuần hoàn

1. Ô nguyên tố

Trong bảng tuần hoàn, mỗi nguyên tố được xếp vào một ô, gọi là ô nguyên tố. Số thứ tự của ô là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.

Tùy theo từng loại bảng, các thông tin của một ô nguyên tố có thể là số hiệu nguyên tử, kí hiệu nguyên tố, tên nguyên tố, nguyên tử khối trung bình, …

Ví dụ: Nguyên tử nguyên tố sodium có Z = 11. Nguyên tố sodium ở ô 11 trong bảng tuần hoàn.

2. Chu kì

Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.

Bảng tuần hoàn hiện nay có 7 chu kì. Số thứ tự chu kì bằng số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trong chu kì.

Ví dụ: Cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố oxygen (Z = 8): 1s²2s²2p⁴.

Nguyên tử oxygen có 2 lớp electron.

Số thứ tự chu kì = số lớp electron = 2.

$\to$ Nguyên tố oxygen thuộc chu kì 2 trong bảng tuần hoàn.

3. Nhóm nguyên tố

Nhóm nguyên tố gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

Bảng tuần toàn hiện nay có 18 cột, chia thành 8 nhóm A (IA đến VIIIA) và 8 nhóm B (IB đến VIIIB). Mỗi nhóm là một cột, riêng nhóm VIIIB gồm 3 cột.

Ví dụ: Nhóm kim loại kiềm – nhóm IA, nhóm halogen – nhóm VIIA.

Nguyên tử các nguyên tố trong cùng một nhóm A có số electron hóa trị bằng nhau và bằng số thứ tự của nhóm (trừ He).

4. Phân loại nguyên tố

a) Theo cấu hình electron

Các nguyên tố s, p, d, f là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s, p, d, f tương ứng.

Ví dụ: ₁₁Na: 1s²2s²2p⁶3s¹ (nguyên tố s).

Các nhóm A: gồm các nguyên tố s và nguyên tố p.

Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và nguyên tố f.

b) Theo tính chất hóa học

Các nhóm IA, IIA, IIIA: gồm các nguyên tố s và p là kim loại (trừ H và B).

Các nhóm VA, VIA, VIIA: gồm các nguyên tố p, thường là phi kim.

Nhóm VIIIA: gồm các nguyên tố khí hiếm.

Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và f đều là kim loại chuyển tiếp.

Ví dụ: Nguyên tố chlorine có Z = 17. Xác định vị trí của nguyên tố chlorine trong bảng tuần hoàn và cho biết chúng thuộc loại nguyên tố s, p hay d; là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Hướng dẫn giải:

Cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố chlorine (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

Số thứ tự ô = số electron = 17.

Số thứ tự chu kì = số lớp electron = 3.

Nguyên tử chlorine có electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên chlorine là nguyên tố p và thuộc nhóm A.

Số thứ tự nhóm A = số electron hóa trị = 7 $\to$ nhóm VIIA.

Vậy, nguyên tố chlorine thuộc ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA.

Nguyên tố chlorine thuộc nhóm VIIA $\to$ Chlorine là nguyên tố phi kim