Hóa Đại cương bài tập chương cấu tạo nguyên tử

3 Trong nguyên tử Hydro, năng lượng của các phân lớp trong một lớp lượng tử có giá trị khác nhau.. 2 Trong cùng một nguyên tử, năng lượng của electron trên AO 4d lớn hơn năng lượng của e

Câu 1.1.Chọn phương án đúng Hãy so sánh năng lượng các phân lớp lượng tử

(phân mức năng lượng) trong nguyên tử 1H và 2He

A Năng lượng phân lớp: E1s (H) = E1s (He)

B Trong H và He : E3s < E3p< E3d

C Trong H : E4f < E5s ; Trong He : E4f > E5s

D Trong H và He : E2px ≠ E2py ≠ E2pz

Câu 1.2 Chọn phương án sai

1) Hiệu ứng chắn tác động lên một electron là như nhau đối với mọi electron của một lớp lượng tử

2) Electron ở các lớp bên trong bị chắn yếu hơn electron hóa trị

3) Phải tiêu tốn năng lượng để ghép đôi spin hai electron trong AO

4) Nguyên tử mà cấu hình electron không tuân theo nguyên lý vững bền Pauli thì ở trạng thái kích thích

A Chỉ 1

B Chỉ 3

C 2,4

D Chỉ 2

Câu 1.3 Electron cuối cùng của nguyên tử X có bộ 4 số lượng tử là: n =3, ℓ

=2, mℓ = +1, ms = –½ (qui ước electron phân bố vào các orbitan trong phân lớp theo thứ tự mℓ từ +ℓ đến -ℓ) Hãy xác định điện tích hạt nhân của X

A 27

B 22

C 25

D 30

Câu 1.4 Trường hợp nào các orbital có hình dạng giống nhau:

(1) 5px ; 6py ; 2pz (2) 6dxy ; 4dyz ; 3dzx ; d x 2−y 2

(3) 1s ; 5s ; 7s (4) 2

z

d ; 3pz ; 5pz

A 1,3,4

B 2,3

C 1,2,3

D Chỉ 4

Câu 1.5 Chọn trường hợp đúng Trong lớp lượng tử N:

A Electron thuộc phân lớp 4f tác dụng chắn mạnh nhất

B Electron thuộc phân lớp 4s tác dụng chắn yếu nhất

C Electron thuộc phân lớp 4d bị chắn mạnh nhất

D Electron thuộc phân lớp 4s bị chắn yếu nhất

Câu 1.6 Chọn đáp án đúng.Tính số electron tối đa trong một nguyên tử có các số lượng tử sau:

A n = 2 và ms = +1/2 số electron tối đa là 8

B n = 5 và ℓ =4 số electron tối đa là 18

C n = 4, ℓ = 3, ml = -2 , ms= +1/2 số electron tối đa là 2

D n = 5 số electron tối đa là 25

Câu 1.7 Chọn phương án đúng Xác định số lượng tử ít nhất để xác định :

A AO 1s là ℓ = 0

B AO 5s là ℓ = 0

C AO 6pz là n = 6, ℓ = 1, ml = 0

D AO 4dz2 là n = 4, ℓ =3, ml = 0

Câu 1.8 Chọn phương án sai

A Tất cả các orbital nguyên tử có số lượng tử ℓ = 0 đều có dạng khối cầu

B Các orbital nguyên tử có số lượng tử ℓ = 1 có tính đối xứng trục quanh mỗi trục tọa độ

C Các orbital nguyên tử có số lượng tử ℓ = 2 nhận tâm O của hệ tọa độ làm tâm đối xứng

D Orbital nguyên tử được xác định bởi bộ 4 số lượng tử: n, ℓ, mℓ và ms

Câu 1.9.Có bao nhiêu orbital nguyên tử trong phân lớp lượng tử ℓ = 4 của lớp

lượng tử O

A 5

B 7

C 9

D 11

Câu 1.10.Cho ion X2+ và ion Y2- có cùng cấu hình electron phân lớp cuối cùng là 2p6 Hỏi ở trạng thái cơ bản, số electron độc thân của nguyên tử X và

Y lần lượt là bao nhiêu?

A 3, 3

B 0, 2

C 3,1

D 1,1

Câu 1.11 Chọn phương án sai

1) Trong cùng một phân lớp, năng lượng của các orbitan : 3dxy 3dxz, 3dyz, 3dx2-y2 , 3dz2 khác nhau vì chúng có định hướng khác nhau

2) Năng lượng của orbitan 3p của 16S bằng năng lượng của orbitan 3p của 14Si

vì cùng chu kỳ 3

3) Trong nguyên tử Hydro, năng lượng của các phân lớp trong một lớp lượng

tử có giá trị khác nhau

4)Mọi nguyên tử đều có năng lượng phân lớp 3d lớn hơn 4s

A 1,2,3,4 B Chỉ 1,4 C Chỉ 2,3,4 D Chỉ 1,2

Câu 1.13 Chọn phương án đúng

1) Trong nguyên tử nhiều electron, điện tích hạt nhân hiệu dụng tác động lên electron luôn luôn lớn hơn điện tích hạt nhân

2) Hiệu ứng chắn tác động lên electron là như nhau đối với mọi electron trong nguyên tử

3) Các electron hóa trị bị chắn mạnh hơn các electron của lớp bên trong

A Chỉ 3 B Chỉ 1, 2 C Chỉ 2, 3 D 1, 2, 3

Câu 1.14 Chọn cấu hình e nguyên tử ở trạng thái kích thích: ( 54Xe)

1) [Xe]4f16s2 2) 1s22s22p63s23p64s23d4

3) 1s22s22p63s23p64s23d9 4) 1s22s22p63s23p64s13d5

A Chỉ 1,2,3 B Tất cả C Chỉ1,4 D Chỉ 2,3

Câu 1.15 Chọn phương án đúng So sánh năng lượng ion hóa thứ nhất của

các nguyên tử và ion dạng hydro sau: 1H, 2He+, 3Li2+, 4Be3+

A  +  2 +  3 +

Be Li

He

Be Li

He

I

C = + = 2 + = 3 +

Be Li

He

Câu 1.16 Chọn phương án đúng Nguyên tử có Z = 23 có các cấu hình được

đề nghị như sau: ( 18Ar)

3d 4s 4p

1 [Ar]

2 [Ar]

3 [Ar]

4 [Ar]

5 [Ar]

6 [Ar]

A Cấu hình ở trạng thái cơ bản chỉ có trường hợp 1

B Cấu hình ở trạng thái kích thích là 2, 3, 4, 6

C Cấu hình không thể tồn tại là 5

D Cấu hình có năng lượng cao nhất là 4

Câu 1.17 Chọn phát biểu đúng về orbitan nguyên tử (AO)

1) AO là toàn bộ vùng không gian trong đó electron chuyển động

2) AO là quỹ đạo của electron quanh hạt nhân

3) AO là vùng không gian quanh hạt nhân có xác suất hiện diện của

electron ≥ 90% và được xác định bởi 3 số lượng tử n, ℓ, mℓ

4) Electron chỉ chuyển động bên trong AO

5) Số AO có ở lớp thứ n là n2

A Chỉ 3,5 B Chỉ 3,4 C 1,2,4 D 3,4,5

Câu 1.18 Chọn phương án đúng:

Trong các orbital d, orbital có trục đối xứng là đường phân giác chính của hai trục x, y là:

A dxy B d x 2−y 2 C dxz D 2

z

d

Câu 1.19 Chọn phương án đúng:

1) Trong cùng một nguyên tử, ocbitan 5s có kích thước lớn hơn orbital 4s 2) Trong cùng một nguyên tử, năng lượng của electron trên AO 4d lớn hơn năng lượng của electron trên AO 3d

3) Xác suất gặp electron của AO 3dxy lớn nhất trên trục x và trục y

4) ) Xác suất gặp electron của AO 3dz2 lớn nhất trên z

A Chỉ 1,2,4 B Chỉ 1,2,3 C Chỉ 3,4 D 1,2,3,4

↑ ↑↑ ↑↓

Câu 1.20 Chọn phương án đúng:

1) Trong nguyên tử nhiều electron, năng lượng của electron chỉ phụ thuộc vào

số lượng tử chính n

2) Khi hai electron phải đặt ở những AO suy biến (các AO có năng lượng bằng nhau) thì trạng thái năng lượng thấp nhất là khi chúng chỉ chiếm một orbital

3) Nguyên tử mà cấu hình không tuân theo nguyên lý vững bền Pauli là ở trạng thái kích thích

4) Nguyên tử mà cấu hình tuân theo nguyên lý ngoại trừ Pauli luôn ở trạng thái cơ bản

5) Phải cung cấp năng lượng để cặp đôi spin hai electron trên cùng AO

A Chỉ 3,5 B Chỉ 3,4,5 C Chỉ 1,2 D 1,3,4,5

Câu 1.21 Chọn trường hợp đúng

Số orbital tối đa có thể có tương ứng với ký hiệu: 5f, d z 2, 4d, n = 5, n = 4

A 7, 1, 5, 25, 16 B 3, 5, 5, 11, 9 C 1, 1,1, 50, 32 D 3, 1, 5, 11, 9

Câu 2.1

a Ý a sai, vì các nguyên tử đồng vị có số nơtron khác nhau

b Ý b đúng Đáp án b

c Ý c sai, vì các nguyên tử đồng vị có khối lượng khác nhau nên tính chất vật

lý khác nhau

d Ý d sai, vì các nguyên tử đồng vị có khối lượng khác nhau nhưng do có cùng

số proton tức cùng điện tích hạt nhân nên ở cùng vị trí trong bảng HTTH

Câu 2.2

a Ý a sai, vì khối lượng nguyên tử trung bình của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó theo tỉ lệ % của chúng trong tự nhiên

Ví dụ: Cacbon tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: 12 C(98,9%) với nguyên

tử khối bằng 12; 13 C(1,1%)với nguyên tử khối bằng 13,0034

Nguyên tử khối (trung bình) của cacbon tự nhiên sẽ là:

[(12.98,9) + (13,0034.1,1)] = 12,011

b Ý b sai, vì trong nguyên tử chỉ có khối lượng proton và nơtron xấp xỉ bằng nhau còn khối lượng electron (me) rất nhỏ so với khối lượng proton (mp) và khối lượng nơtron (mn) :

mn ≈ 1836,6 me ; mp ≈ 1836,1.me

c Ý c sai, vì trong nguyên tử số proton luôn bằng số electron nhưng trong ion thì số proton và electron khác nhau

d Ý d đúng Đáp án d

Câu 2.3

Gọi x là tỷ lệ % hiện diện của đồng vị 1735𝐶𝑙

→ (100-x) là tỷ lệ % hiện diện của đồng vị 𝐶𝑙1737

Ta có: 35,5 = [(35.x) + (37.(100-x))]/100 → x = 75% → Đáp án b

Câu 2.4

Nguyên tử có: số electron = số proton = số nơtron

→ số khối A = 2Z → Đáp án c

Câu 2.5

H : Có 1 proton, 1 electron và không có nơtron

H+ : Có 1 proton, không có electron và nơtron

H- : Có 1 proton, 2 electron và không có nơtron

𝑛

0

1 : Có 1 nơtron, không có proton và electron

→ Đáp án a

Câu 2.6

Nguyên tử hidro nặng hay đơteri 12𝐻 hay D có : 1proton, 1 nơtron và 1 electron

Vì khối lượng electron rất nhỏ so với khối lượng proton và nơtron nên khối lượng nguyên tử: M ≈ mp + mn → Đáp án d

Câu 2.9

Trong nguyên tử hydro hay ion có một electron thì năng lượng của electron:

E n = -13,6.Z 2 /n 2 [eV] ; n = 1,2,3…∞

Dấu trừ thể hiện lực hút giữa nhân và electron trong đó hạt nhân được chọn làm tâm của hệ tọa độ

→Trạng thái năng lượng nhỏ nhất (trạng thái cơ bản) ứng với n=1 (E 1 < 0)

→Trạng thái năng lượng lớn nhất ứng với n = ∞ (E ∞ = 0), tương ứng trạng thái nguyên tử đã bị ion hóa vì thực tế lúc này electron đã bị bứt ra khỏi nguyên tử

→Để tách electron ra khỏi nguyên tử hydro hay ion có 1 electron thì năng lượng ion hóa : I = -E n = +13,6.Z 2 /n 2

Ở trạng thái cơ bản n =1 ta có : I( 1 H) < I( 2 He + ) < I( 3 Li 2+ )

Giải thích: Do Z tăng nên lực hút giữa nhân với electron mạnh dần làm năng lượng ion hóa tăng

Bài tập: Để tách electron trong nguyên tử hydro ở mức n=3 ra xa vô cùng thì năng lượng ion hóa là : I = -E3 = +13,6/32 = 1,51 [eV] → Đáp án a

Câu 2.12

1.Ý 1 sai, vì theo nguyên lý bất định Heisenberg: không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí lẫn tốc độ của hạt vi mô

2 Ý 2 đúng

3 Ý 3 sai, vì theo cơ học lượng tử để xác định vị trí của electron là phải dùng xác suất xác định, khái niệm về quỹ đạo mà electron chuyển động là không có ý nghĩa

4 Ý 4 sai, vì có hàm AO mô tả chuyển động không gian của electron trong nguyên

tử

Đáp án d

Câu 2.13

Tập họp các số lượng tử phải thỏa mãn điều kiện sau:

n= 1, 2, 3, 4, ∞

ℓ = 0, 1, 2, 3 (n-1) < n

m ℓ = - ℓ, ,0, ,+ ℓ

Đáp án c

Câu 2.14

Một phân lớp lượng tử được xác định bởi 2 số lượng tử : n và ℓ trong đó n > ℓ

ℓ 0 1 2 3 4 5

Tên phân lớp s p d f g h

a Ý a sai, vì phân lớp 3f (n = 3 = ℓ) không tồn tại

b Ý b sai, vì phân lớp 2d (n=2 = ℓ) và 1p (n=1= ℓ) không tồn tại

c Ý c sai, vì phân lớp 3g (n=3< ℓ = 4) không tồn tại

d Ý d đúng Đáp án d

Câu 2.15

a Ý a đúng

b Ý b sai, vì theo cơ học lượng tử thì khái niệm về quỹ đạo chuyển động của electron là không có ý nghĩa

c,d Ý c,d sai, vì AO là vùng không gian gần hạt nhân trong đó xác suất có mặt của electron lớn hơn hay bằng 90%

Đáp án a

Câu 2.16

Mặt phẳng phản đối xứng là mặt phẳng khi chiếu qua ảnh trùng nhưng dấu thì ngược lại

Đáp án d

Câu 2.17 Theo qui ước dấu của AOs (hình cầu) biểu diễn dấu dương;

Còn AOp (hình hai quả cầu tiếp xúc nhau tại tâm hay hình số 8 tròn xoay) thì dấu hàm sóng trên hai quả cầu (tức hai vùng không gian) là khác nhau (một quả cầu mang dấu dương và quả cầu còn lại mang dấu âm)

Đáp án a

Câu 2.18

a Ý a sai vì electron không chuyển động trên mặt quả cầu

b Ý b đúng vì AOs dạng hình cầu nên xác suất tìm electron giống nhau theo mọi hướng trong không gian → Đáp án b

c Ý c sai vì xác suất có mặt electron trong AO (hình quả cầu) là ≥ 90% tức electron có thể nằm ngoài quả cầu (<10%)

d Ý d sai vì electron còn chuyển động bên trong quả cầu

Câu 2.19 Trong cùng một nguyên tử :

1 Ý 1 đúng vì n càng lớn thì kích thước AO càng tăng

2 Ý 2 sai vì trong cùng một phân lớp tức có cùng hai số lượng tử n và ℓ nên năng lượng các AO bằng nhau

3 Ý 3 đúng vì AO 2pz có trục đối xứng là z

4 Ý 4 sai vì AO 3dxy có trục đối xứng là hai đường phân giác chính của mặt phẳng xoy nên xác suất phân bố điện tử lớn nhất dọc theo hai đường phân giác này

5 Ý 5 đúng vì trong lớp lượng tử n = 4 ta có 4 phân lớp :

4s có số electron tối đa là 2

4p có số electron tối đa là 6

4d có số electron tối đa là 10

4 f có số electron tối đa là 14

Đáp án c

Câu 2.20

1 Ý 1 sai vì trong cùng phân lớp 2p tức có cùng hai số lượng tử n = 2 và ℓ =1 nên năng lượng 2px và 2pz bằng nhau

2 Ý 2 sai Trong cùng chu kì, năng lượng của các AO ns, AO np của các nguyên tố đi từ trái sang phải theo chiều Z tăng dần sẽ giảm dần do lực hút hạt nhân mạnh dần nên electron gần nhân hơn làm năng lượng giảm

Nên E(1s) của 8O > E(1s) của 9F

Hay E(2s) của 8O > E(2s) của 9F

E(2p) của 8O > E(2p) của 9F

3 Ý 3 sai vì trong nguyên tử H hay các ion có 1 electron thì năng lượng của electron chỉ phụ thuộc vào n ( E= -13,6.Z2/n2) , nên trong cùng một lớp lượng tử (cùng n) các phân lớp có năng lượng bằng nhau

→ E: 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f < …

✓ Trường hợp nguyên tử có nhiều điện tử thì năng lượng electron phụ thuộc

vào cả hai số lượng tử n và ℓ nên trong cùng một lớp lượng tử các phân lớp

có năng lượng khác nhau E: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d <…

4 Ý 4 sai vì trong cùng một phân lớp tức có cùng hai số lượng tử n và ℓ nên năng lượng của các AO bằng nhau

Đáp án d

Câu 2.21

1 Ý 1 đúng vì trong cùng nguyên tử số lượng tử n càng lớn thì kích thước AO càng tăng

2 Ý 2 đúng vì trong cùng nguyên tử các AOs có năng lượng tăng theo n

3 Ý 3 sai vì trong cùng một phân lớp 3d thì năng lượng của tất cả các AOd đều bằng nhau

4 Ý 4 sai vì chỉ có AOs có tính đối xứng cầu nên xác suất gặp electron ở mọi hướng mới bằng nhau

Đáp án d

Câu 2.22

Ghi nhớ: Số AO tối đa trong một lớp là n2, trong một phân lớp là (2 ℓ + 1)

Áp dụng :

3p → phân lớp có n=3, ℓ =1 → số AO tối đa = 2.1 +1 =3

4s →phân lớp có n=4, ℓ =0 → số AO tối đa = 1

3dxy →AO được đặc trưng bởi ba số lượng tử: n=3, ℓ =2, ml có thể là +2 hay -2

n =4 →lớp lượng tử N(n=4) →số AO tối đa = 42 = 16

n =5 →lớp lượng tử O(n=5) →số AO tối đa = 52 = 25

Đáp án c

Câu 2.23

Trong nguyên tử nhiều electron:

a.Ý a sai vì năng lượng AO phụ thuộc vào cả hai số lượng tử n và ℓ

Ý b,c,d đều đúng

Đáp án a

Câu 2.24

1.Ý 1 sai vì trong nguyên tử nhiều electron sự phân bố electron sao cho tổng năng lượng của nguyên tử nhỏ nhất chứ không theo thứ tự lớp Ví dụ trường hợp electron sắp vào phân lớp 4s rồi mới đến 3d

2 Ý 2 sai vì nguyên tử và ion tương ứng của nguyên tử đó có số electron khác nhau nên cấu hình electron khác nhau Ví dụ: Fe có 26 electron nhưng Fe3+ có

23 electron

3 Ý 3 đúng vì chúng có cùng số electron

4 Ý 4 sai vì electron s xác xuất có mặt trong AOs (hình quả cầu) ≥ 90%

5 Ý 5 đúng

Đáp án a

Câu 2.25

Trạng thái cơ bản của nguyên tử là trạng thái có năng lượng thấp nhất tức electron sắp xếp vào các AO phải tuân theo : Nguyên lí vững bền và nguyên lí ngoại trừ Pauli, qui tắc Hund

1 Ý 1 sai vì electron không sắp xếp vào phân lớp 3s trước khi vào 3p

2 Ý 2 sai vì ở trạng thái cơ bản phải là 3s23p4

3 Ý 3 sai vì các phân lớp phải là 3p64s2 3d104p1

4 Ý 4 đúng

Đáp án b

Câu 2.26 Số electron tối đa trong một lớp lượng tử là 2n2

Đáp án b

Câu 2.27

a.Ý a đúng

b ý b đúng

c Ý c sai vì các electron bên ngoài vẫn có thể chắn yếu các electron lớp bên trong nhờ khả năng xâm nhập vào gần nhân

d Ý d đúng

Đáp án c

Câu 2.28

1 Ý 1 sai vì khi n và ℓ càng nhỏ thì hiệu ứng xâm nhập càng mạnh

2 Ý 2 sai vì một phân lớp bão hòa hay bán bão hòa có tác dụng chắn mạnh lên các lớp bên ngoài

3 Ý 3 đúng

Đáp án b

Câu 2.29

Đáp án b

Câu 2.30

Đáp án a

Câu 2.31

Đáp án c

Câu 2.32

Đáp án c

Câu 2.33

Đáp án a

Câu 2.34

Đáp án c

Câu 2.35

Đáp án a

Câu 2.36 Tổng spin là +3 tức có 6 electron độc thân

→ ở chu kì 4 tương ứng với 24Cr : 3d54s1

Đáp án b

Câu 2.37

15P : 1s 2 2s22p63s23p3 -1 0 +1 ( theo trật tự ml từ thấp tới cao)

Phân lớp cuối cùng là 3p3 :

Bộ 4 số electron cuối cùng thuộc phân lớp 3p3 là : n=3, ℓ =1, ml = +1 , ms=+1/2 Đáp án b

Câu 2.38

30Zn : 3d 104s2

Phân lớp cuối cùng là 3d10

Phân lớp ngoài cùng là 4s2

Bộ 4 số lượng tử của hai electron ngoài cùng thuộc phân lớp 4s2 là :

n = 4, ℓ = 0, mL= 0, mS = +1/2 và -1/2

Đáp án a

↑ ↑ ↑

↑