Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 5: Lớp, phân lớp và cấu hình electron sách Cánh diều hay, 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: Lớp, phân lớp và cấu hình electron
Giải hóa học 10 trang 26 Cánh diều
Dựa vào hình 5.1, hãy cho biết số electron tối đa ở lớp K của các nguyên tử có số hiệu nguyên tử Z 2 là bao nhiêu. Theo em, thứ tự phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử như thế nào?
Phương pháp giải:
Số electron tối đa trong mỗi lớp là 2n2(n là số thứ tự lớp n 4).
Lời giải:
- Số electron tối đa ở lớp K của các nguyên tử có số hiệu nguyên tử tử Z 2 là
- Thứ tự phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử
+ Các electron được phân bố vào lớp gần hạt nhân trước.
+ Số electron tối đa trong mỗi lớp là 2n2(n là số thứ tự lớp n 4).
I. Lớp và phân lớp electron
Phương pháp giải:
- Lớp thứ n có n2 AO.
- Lớp thứ n có tối đa 2n2 electron.
Lời giải:
Vì lớp thứ n có n2 AO và số electron tối đa trong mỗi lớp là 2n2 nên số AO trong một lớp luôn bằng một nửa số electron tối đa thuộc lớp đó.
Giải hóa học 10 trang 27 Cánh diều
Phương pháp giải:
Lời giải:
N (Z = 7)
+ Lớp K có 2 electron.
+ Lớp L có 5 electron.
⇒ Lớp ngoài cùng có 5 electron và 3 AO.
Phương pháp giải:
Lớp electron thứ n có n phân lớp:
+ n = 1, lớp K: có 1 phân lớp (1s).
+ n = 2, lớp L: có 2 phân lớp (2s và 2p).
+ n = 3, lớp M: có 3 phân lớp (3s, 3p và 3d).
+ n = 4, lớp N: có 4 phân lớp (4s, 4p, 4d, 4f).
Lời giải:
Ô (1): Lớp K.
Ô (2): Lớp L.
Ô (3): Lớp M.
Ô (4): Lớp N.
Phương pháp giải:
Lớp electron thứ n có n phân lớp:
+ n = 1, lớp K: có 1 phân lớp (1s).
+ n = 2, lớp L: có 2 phân lớp (2s và 2p).
+ n = 3, lớp M: có 3 phân lớp (3s, 3p và 3d).
+ n = 4, lớp N: có 4 phân lớp (4s, 4p, 4d, 4f).
Lời giải:
Lớp electron thứ tư (n = 4) có 4 phân lớp và kí hiệu là 4s, 4p, 4d, 4f.
Câu hỏi 4 trang 27 Hóa học 10: Tính số electron tối đa (bão hòa) trên mỗi phân lớp ns, np, nd, nf.
Phương pháp giải:
- Số lượng AO trong mỗi phân lớp:
+ Phân lớp ns chỉ có 1 AO.
+ Phân lớp np có 3 AO.
+ Phân lớp nd có 5 AO.
+ Phân lớp nf có 7 AO.
- Số electron tối đa trong mỗi AO luôn gấp 2 lần số AO.
Lời giải:
Phương pháp giải:
- Điền electron theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao (dãy Klechkovski):
1s, 2s, 2p, 3s, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, …
Điền electron bão hòa phân lớp trước rồi mới điền tiếp vào phân lớp sau.
- Đổi lại vị trí các phân lớp sao cho số thứ tự lớp (n) tăng dần từ trái qua phải
1s, 2s, 2p, 3s, 3d, 4s, 4p, 4d, …
Chú ý: Số electron tối đa của mỗi phân lớp.
Lời giải:
Z = 1: 1s1
Z = 2: 1s2
Z = 3: 1s22s1
Z = 4: 1s22s2
Z = 5: 1s22s22p1
Z = 6: 1s22s22p2
Z = 7: 1s22s22p3
Z = 8: 1s22s22p4
Z = 9: 1s22s22p5
Z = 10: 1s22s22p6
Z = 11: 1s22s22p63s1
Z = 12: 1s22s22p63s2
Z = 13: 1s22s22p63s23p1
Z = 14: 1s22s22p63s23p2
Z = 15: 1s22s22p63s23p3
Z = 16: 1s22s22p63s23p4
Z = 17: 1s22s22p63s23p5
Z = 18: 1s22s22p63s23p6
Z = 19: 1s22s22p63s23p64s1
Z = 20: 1s22s22p63s23p64s2
Giải hóa học 10 trang 29 Cánh diều
Phương pháp giải:
Chú ý:
+ Điền electron vào từng ô orbital theo thứ tự lớp và phân lớp.Chú ý:
+ Trong mỗi phân lớp, electron được phân bố sao cho số electron độc thân là lớn nhất.
+ Electron được điền từ trái sang phải.
+ Trong mỗi ô, electron đầu tiên được biểu diễn bằng ↑, electron thứ hai được biểu diễn bằng ↓.
Lời giải:
Phương pháp giải:
Từ cấu hình electron, có thể dự đoán các tính chất theo quy tắc sau:
Các nguyên tử có … electron ở lớp ngoài cùng
+ 1, 2, 3: nguyên tố kim loại (tính khử).
+ 5, 6, 7: nguyên tố phi kim (tính oxi hóa).
+ 8: nguyên tố khí hiếm (trừ He chỉ có 2 electron).
+ 4: nguyên tố kim loại hoặc phi kim.
Lời giải:
Bài 1 trang 30 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng?
(a) Orbital 1s có dạng hình cầu, orbital 2s có dạng hình số tám nổi.
(b) Trong một nguyên tử, năng lượng của electron thuộc AO 1s thấp hơn năng lượng của electron thuộc AO 2s.
(c) Trong một nguyên tử, năng lượng của electron thuộc AO 2s thấp hơn năng lượng của electron thuộc AO 2p.
(d) Trong một nguyên tử, năng lượng của electron thuộc AO 2s gần năng lượng của electron thuộc AO 2p.
Phương pháp giải:
- AO s (AO hình cầu), AO p (AO hình số tám nổi).
- Các electron thuộc cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau, các electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.
Lời giải:
(a) Sai vì AO s có dạng hình cầu.
(b) Đúng.
(c) Sai.
(d) Đúng.
Lời giải:
X có hai lớp electron và có một electron độc thân
X có thể là Li (Z = 3):1s22s1 hoặc F (Z = 9): 1s22s22p5.
a) Viết cấu hình electron của Na+ và Cl-.
b) Nguyên tử Cl nhận 1 electron để trở thành ion Cl-, electron này xếp vào AO thuộc phân lớp nào của Cl? AO đó là AO trống, chứa 1 hay 2 electron?
Lời giải:
a) Na (Z = 11) 1s22s22p63s1 ⇒ Na+: 1s22s22p6.
Cl (Z = 17) 1s22s22p63s23p5 ⇒ Cl-: 1s22s22p63s23p6.
b) Nguyên tử Cl nhận 1 electron để trở thành ion Cl-, electron này xếp vào AO thuộc phân lớp p của Cl. AO đó là AO chứa 1 electron.
Lý thuyết Lớp, phân lớp và cấu hình electron
I. Lớp và phân lớp electron
Các electron trong lớp vỏ nguyên tử được phân bố vào các lớp và phân lớp dựa theo năng lượng của chúng.
1. Lớp electron
- Các electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.
- Trong mỗi lớp electron, có thể có một hoặc nhiều AO.
Bảng 5.1. Số lượng AO và số electron tối đa trong mỗi lớp
|
Lớp |
K (n = 1) |
L (n = 2) |
M (n = 3) |
N (n = 4) |
|
Số lượng AO |
1 |
4 |
9 |
16 |
|
Số electron tối đa |
2 |
8 |
18 |
32 |
- Số electron và số lượng AO trong lớp thứ n (n £ 4) được ghi nhớ theo quy tắc sau:
+ Lớp thứ n có n2 AO.
+ Lớp thứ n có tối đa 2n2 electron.
Ví dụ: Dựa vào công thức này tính được lớp thứ tư (lớp N, n = 4) có 42 = 16 AO và chứa tối đa 2.42 = 32 electron.
Lưu ý: Năng lượng của một electron phụ thuộc vào khoảng cách từ electron đó tới hạt nhân. Electron càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng cao.
Ví dụ: Các lớp electron xếp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao: K, L, M, N ..
2. Phân lớp electron
- Mỗi lớp electron (trừ lớp thứ nhất) lại được chia thành các phân lớp theo nguyên tắc: Các electron thuộc cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.
- Số lượng và kí hiệu các phân lớp trong một lớp: Lớp electron thứ n có n phân lớp và được kí hiệu lần lượt là ns, np, nd, nf, ... Cụ thể:
+ Lớp K (n =1): có 1 phân lớp, được kí hiệu là 1s.
+ Lớp L (n =2): có 2 phân lớp, được kí hiệu là 2s và 2p.
+ Lớp M (n =3): có 3 phân lớp, được kí hiệu là 3s, 3p và 3d.
- Số lượng AO trong mỗi phân lớp
+ Phân lớp ns chỉ có 1 AO.
+ Phân lớp np có 3 AO.
+ Phân lớp nd có 5 AO.
+ Phân lớp nf có 7 AO.
- Số electron trong mỗi phân lớp được biểu diễn bằng chỉ số phía trên, bên phải kí hiệu phân lớp. Phân lớp nào đã có tối đa electron được gọi là phân lớp bão hòa.
Ví dụ: Kí hiệu 1s2 cho biết phân lớp 1s có 2 electron. Do phân lớp 1s chỉ có 1 AO nên phân lớp 1s chứa tối đa 2 electron, 1s2 được gọi là phân lớp bão hòa.
Lưu ý: Số lượng electron tối đa trong mỗi phân lớp
- Phân lớp ns chứa tối đa 2 electron.
- Phân lớp np chứa tối đa 6 electron.
- Phân lớp nd chứa tối đa 10 electron.
- Phân lớp nf chứa tối đa 14 electron.
II. Cấu hình electron nguyên tử
1. Cách viết cấu hình electron nguyên tử
- Cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử theo các lớp và phân lớp.
- Các bước viết cấu hình electron nguyên tử theo những nguyên tắc sau:
+ Quy tắc 1: Điền electron theo thứ tự các mức năng lượng từ thấp đến cao (dãy Klechkovski):
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s...
Điền electron bão hòa phân lớp trước rồi mới điền tiếp vào phân lớp sau.
- Quy tắc 2: Đổi lại vị trí các phân lớp sao cho số thứ tự lớp (n) tăng dần từ trái qua phải, các phân lớp trong cùng một lớp theo thứ tự s, p, d, f.
Ví dụ: Nguyên tử Fe có Z = 26, sau khi điền electron vào dãy Klechkovski nhận được dãy 1s22s22p63s23p64s23d6. Sắp xếp lại vị trí phân lớp 4s2 và 3d6 thu được cấu hình electron là 1s22s22p63s23p63d64s2.
- Cấu hình electron cho biết thứ tự mức năng lượng các electron giữa các phân lớp. Năng lượng của electron trong mỗi phân lớp tăng theo chiều từ trái qua phải.
Ví dụ: Cấu hình electron nguyên tử của oxygen là 1s22s22p4. Trong nguyên tử oxygen, năng lượng của electron thuộc phân lớp 2s cao hơn electron thuộc phân lớp 1s, năng lượng của electron thuộc phân lớp 2p cao hơn electron thuộc phân lớp 2s.
Lưu ý: Quy tắc đường chéo xác định dãy Klechkovski như sau:
Hình 5.1. Quy tắc đường chéo xác định dãy Klechkovski
2. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital
- Biểu diễn cấu hình electron theo orbital (còn gọi là cách biểu diễn cấu hình theo ô lượng tử) là một cách biểu diễn sự phân bố electron theo orbital, từ đó biết được nguyên tử có bao nhiêu electron độc thân, electron độc thân đó nằm ở orbital nào.
- Quy tắc biểu diễn cấu hình electron theo orbital:
+ Quy tắc 1: Viết cấu hình electron của nguyên tử
+ Quy tắc 2: Biểu diễn mỗi AO bằng một ô vuông (orbital hay ô lượng tử), các AO trong cùng phân lớp thì viết liền nhau, các AO khác phân lớp thì viết tách nhau. Thứ tự các ô orbital từ trái sang phải theo thứ tự như ở cấu hình electron.
+ Quy tắc 3: Điền electron vào từng ô orbital theo thứ tự lớp và phân lớp, mỗi electron biểu diễn bằng một mũi tên.
Lưu ý:
- Trong mỗi phân lớp, electron được phân bố sao cho số electron độc thân là lớn nhất, electron được điền vào các orbital theo thứ tự từ trái sang phải.
- Trong một ô orbital, electron đầu tiên được biểu diễn bằng mũi tên quay lên, electron thứ hai được biểu diễn bằng mũi tên quay xuống.
Ví dụ:
+ Nguyên tử O (Z = 8) có cấu hình electron nguyên tử là 1s22s22p4.
+ Cấu hình theo orbital của O như sau:
Như vậy, nguyên tử oxygen có 2 elctron độc thân, thuộc AO 2p.
Mở rộng: Electron mang điện tích âm nên hai electron trong cùng một AO sẽ đẩy nhau, vì vậy chúng có xu hướng tách nhau ra và chiếm hai AO khác nhau. Đây là lí do vì sao trong một phân lớp, các electron cần được sắp xếp sao cho số electron độc thân là lớn nhất.
III. Dự đoán tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố dựa theo cấu hình electron của nguyên tử
Các electron thuộc lớp ngoài cùng có vai trò quyết định đến tính chất hóa học đặc trưng của nguyên tố (tính kim loại, tính phi kim, tính trơ, ...). Từ cấu hình electron có thể dự đoán các tính chất này theo quy tắc sau:
- Quy tắc 1: Các nguyên tử có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tử nguyên tố kim loại. Tính kim loại thể hiện qua khả năng nhường electron trong các phản ứng hóa học (tính khử).
Ví dụ: Nguyên tử Na (Z =11) có 1 electron ở lớp ngoài cùng nên Na là nguyên tố kim loại.
- Quy tắc 2: Các nguyên tử có 5, 6 hoặc 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tử nguyên tố phi kim. Tính phi kim thể hiện qua khả năng nhận electron trong các phản ứng hóa học (tính oxi hóa).
Ví dụ: Nguyên tử O (Z = 8) có 6 electron ở lớp ngoài cùng nên O là nguyên tố phi kim.
- Quy tắc 3: Các nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng (trừ He chỉ có 2 electron) là các nguyên tử nguyên tố khí hiếm. Các nguyên tố này rất khó tham gia các phản ứng hóa học (tính trơ).
Ví dụ: Nguyên tử Ne (Z = 10) có 8 electron ở lớp ngoài cùng nên Ne là nguyên tố khí hiếm.
- Quy tắc 4: Nếu lớp electron ngoài cùng của một nguyên tử có 4 electron thì nguyên tử nguyên tố đó có thể là kim loại hoặc phi kim.
Bài giảng Hóa học 10 Bài 5: Lớp, phân lớp và cấu hình electron - Cánh diều
Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 4: Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử
Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Bài 8: Định luật tuần hoàn và ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ DỊCH VỤ GIÁO DỤC VIETJACK
- Người đại diện: Nguyễn Thanh Tuyền
- Số giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh: 0108307822, ngày cấp: 04/06/2018, nơi cấp: Sở Kế hoạch và Đầu tư thành phố Hà Nội.
© 2021 Vietjack. All Rights Reserved.
