VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Dựa vào cấu hình electron xác định số oxi hóa và tính chất hóa học của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.
Nội dung bài viết Dựa vào cấu hình electron xác định số oxi hóa và tính chất hóa học của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng:
1. a) Phân nhóm chính nhóm V của hệ thống tuần hoàn gồm những nguyên tố nào? Viết cấu hình electron của 2 nguyên tố đầu tiên là N và P. Từ đó giải thích tại sao N chỉ cho hợp chất có hóa trị 3 trong khi P có thể có hóa trị 3 và 5. b) Chỉ dùng một hóa chất, hãy cho biết cách phân biệt Fe2O3 và Fe3O4. Viết các phương trình phản ứng. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học Cao đẳng năm 2002 khối B). Giải: Phân nhóm chính nhóm V gồm các nguyên tố nitơ, photpho, asen, antimon và bitmut.
Cấu hình electron của N của P – N chỉ có hóa trị 3 vì lớp ngoài cùng chỉ có 2 phân lớp (2s và 2p) nên chỉ tạo hóa trị 3 có 3 electron độc thân. P có 3 lớp electron ở lớp thứ 3 có 3 phân lớp: 3s; 3p; 3d, electron của lớp 3s có thể nhảy sang 3d nên có 5 electron độc thân vì vậy có thể có hóa trị 5 ngoài hóa trị 3 như N. b) Cho từng chất tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, chất phản ứng cho khí không màu, hóa nâu trong không khí là Fe3O4, chất phản ứng không cho khí là Fe2O3. 3Fe3O4 + 28HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 14H2O; 2NO + O2 = 2NO2 (màu nâu) hoặc dùng HNO3 đặc: Fe3O4 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O.
2. Giải thích vì sao độ âm điện của N và Cl đều bằng 3, nhưng ở nhiệt độ thường N2 có tính oxi hóa kém hơn Cl2? Khi nào N2 trở nên hoạt động hơn? Giải: Ở nhiệt độ bình thường N có tính oxi hóa kém Cl tuy có cùng độ âm điện; điều này được giải thích là phân tử nitơ có liên kết 3 còn phân tử clo chỉ có liên kết đơn. Nitơ hoạt động mạnh khi ở trạng thái nguyên tử, điều này có được khi ở nhiệt độ cao phân tử nitơ mới bị phân tích thành 2 nguyên tử. 3. Hai nguyên tố A và B ở hai phân nhóm chính liên tiếp trong bảng tuần hoàn, B thuộc nhóm V. Ở trạng thái đơn chất A và B không phản ứng với nhau. Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử của A và B là 2.
3. a) Viết cấu hình electron của A và B. b) Từ các đơn chất A, B và các hóa chất cần thiết, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế hai axit trong đó A và B có số oxi hóa dương cao nhất. Giải Vì A và B ở hai phân nhóm chính kế tiếp nhau, B ở nhóm V. Vậy A phải ở nhóm IV hoặc nhóm VI. A và B không thể ở cùng chu kì (vì 2 nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng chu kì chỉ hơn kém nhau 1 proton, nghĩa là ở ô 11 và 12 (tổng cộng là 23), trái với đề ra ở nhóm IV và V hoặc V và VI). – Giả sử A, B đều ở chu kì nhỏ, các lớp e: C(2,4); N(2,5); O(2,6); Si(2,8,4); P(2,8,5); S(2,8,6). Không cần biện luận ở các chu kì lớn, ta thấy: – B là N (nitơ) và A là S (lưu huỳnh) (1) hoặc B là P (photpho) và A là O (oxi) (2) – Chỉ có trường hợp (1) là A và B không phản ứng với nhau ở trạng thái đơn chất. Vậy A là lưu huỳnh, B là nitơ. a) Cấu hình electron b) Điều chế các axit HNO3 và H2SO4 (từ N2 và S).
4. a) Tổng số hạt proton, nơtron, electron của nguyên tử một nguyên tố là 21. (1) Hãy xác định tên nguyên tố đó. (2) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó. (3) Tính tổng số obitan trong nguyên tử của nguyên tố đó. (Đề thi tuyển sinh vào trường Đại học Y Dược năm 1998) b) Tại sao nitơ là khí tương đối trợ ở nhiệt độ thường. Giải a) (1) Gọi E là số proton cùng bằng số electron, N là số nơtron 2Z + N = 21 (1) Z = 10,5 – N/2 nên z =< 10. Vậy Z = 7 và A = 14. Đó là nguyên tố N. (2) Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p (3) Có tất cả 5 obitan. b) Do cấu hình electron của nitơ là 1s2s22p4 và sự phân bố electron ở các obitan: có 3e độc thân nên 2 nguyên tử nitơ liên kết với nhau thành phân tử N2 bằng một nối ba (3 liên kết cộng hóa trị N = N) rất bền, năng lượng liên kết lớn, chỉ ở nhiệt độ cao mới bị phân tích tạo thành 2 nguyên tử.