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

Giải Hóa học 10 Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố 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:

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.

Độ âm điện

- 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.

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.

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:

Dựa vào bảng 6.1, số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố Li, Al, Ar, Ca, Si, Se, P, Br lần lượt là 1, 3, 8, 2, 4, 6, 5, 7.

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:

Chú ý:

Với các nguyên tố nhóm A, số electron hóa trị = số thứ tự của nhóm.

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) Bán kính nguyên tử potassium lớn hơn bán kính nguyên tử lithium do Li và K thuộc nhóm IA, điện tích hạt nhân của potassium lớn hơn điện tích hạt nhân của lithium, nhưng Li có 2 lớp electron còn K có 4 lớp electron nên lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng của potassium nhỏ hơn.

b) Bán kính của calcium lớn hơn bán kính của selenium do Ca và Se cùng thuộc chu kì 4, lực hút giữa điện tích hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng của Ca nhỏ hơn so với Se.

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:

- Nguyên tố Mg và Ca cùng thuộc nhóm IIA. Trong một nhóm, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện giảm dần nên độ âm điện của Mg > Ca.

- Ba nguyên tố Mg, P, S cùng thuộc chu kì 3. Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện tăng dần nên độ âm điện của Mg < P < S.

⇒ 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 nhiệt 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) Các nguyên tố hóa học trong almelec là Al, Mg, Si.

Ba nguyên tố này đều thuộc chu kì 3, theo thứ tự điện tích tăng dần Mg (Z = 12), Al (Z = 13), Si (Z = 14) thì bán kính nguyên tử giảm từ Mg > Al > Si vì lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

⇒ Thứ tự tăng dần về bán kính nguyên tử là Si < Al < Mg.

b) Ba nguyên tố này đều thuộc chu kì 3, theo thứ tự điện tích tăng dần Mg (Z = 12), Al (Z = 13), Si (Z = 14) thì độ âm điện tăng từ Mg < Al < Si vì khi số electron lớp ngoài cùng tăng, điện tích hạt nhân tăng dẫn đến lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng.

⇒ Thứ tự độ âm điện giảm dần là 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 trả lời các câu hỏi:

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. 2Na + 2H₂O ⟶ 2NaOH + H₂↑

Mg gần như không phản ứng.

2. Sodium phản ứng mãnh liệt với nước.

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

⇒ Sodium phản ứng với nước mãnh liệt hơn magnesium.

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.

Hình 6.5. Phản ứng của nước chlorine với dung dịch potassium iodide

Lời giải:

Khi cho nước chlorine vào dung dịch potassium iodide, sau một thời gian thấy dung dịch màu vàng nâu.

⇒ 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 nhận thấy 4 nguyên tố này thuộc nhóm IIA, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân Mg (Z = 12), Ca (Z = 20), Sr (Z = 38), Ba (Z = 56) thì tính kim loại tăng dần.

⇒ Thứ tự giảm dần tính kim loại là Ba, Sr, Ca, Mg.

Giải thích: Từ Mg đến Ba tuy điện tích hạt nhân tăng dần, nhưng bán kính nguyên tử tăng nhanh làm cho lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm dẫn đến khả năng nhường electron tăng nên tính kim loại tăng. Vậy chiều giảm dần tính kim loại là từ Ba đến 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 B

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

F (Z = 9) và Cl (Z = 17) đều thuộc nhóm VIIA nên tính phi kim của F > Cl.

O (Z = 8) và Se (Z = 34) đều thuộc nhóm VIA nên tính phi kim của O > Se.

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

O (Z = 8) và F (Z =9) đều thuộc chu kì 2 nên tính phi kim của F > O.

Lưu ý: F là phi kim mạnh nhất.

Em có thể trang 39 Hóa học 10: So sánh và giải thích được xu hướng biến đổi một số tính chất của các nguyên tố theo vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Lời giải:

- Để so sánh được xu hướng biến đổi một số tính chất của các nguyên tố, ta cần nắm được: Theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử:

    + Bán kính nguyên tử: giảm dần trong một chu kì, tăng dần trong một nhóm A.

    + Độ âm điện: tăng dần trong một chu kì, giảm dần trong một nhóm A.

    + Tính kim loại: giảm dần trong một chu kì, tăng dần trong một nhóm A.

    + Tính phi kim: tăng dần trong một chu kì, giảm dần trong một nhóm A.

- Giải thích:

    + 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 do lực hút giảm.

    + Độ âm điện phụ thuộc vào lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng.

    + Tính kim loại và phi kim phụ thuộc vào bán kính và lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng.