Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 9: Khái quát về nhóm Nitơ

Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố asen, antimon và bitmut ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích.

Phương pháp giải

Cấu hình lớp electron ngoài cùng: ns²np³

Hướng dẫn giải

- Cấu hình electron của As ( Z = 33) : [Ar] 3d¹⁰4s²4p³

Ở trạng thái kích thích: [Ar] 3d¹⁰4s¹4p³d¹

- Cấu hình electron của Sb ( Z = 51): [Kr]4d¹⁰5s²5p³

Ở trạng thái kích thích: [Kr]4d¹⁰5s¹5p³5d¹

- Cấu hình electron của Bi ( Z = 83): [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³

Ở trạng thái kích thích: [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s¹6p³6d¹

Dựa vào độ âm điện của các nguyên tố, giải thích:

a) Tại sao từ nitơ đến bitmut tính phi kim của các nguyên tố giảm dần?

b) Tại sao tính phi kim của nitơ yếu hơn so với oxi và càng yếu hơn so với flo?

Phương pháp giải

Cần lưu ý:

- Độ âm điện đặc trưng cho tính phi kim.

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

Hướng dẫn giải

Câu a: Trong nhóm VA đi từ N đến Bi độ âm điện giảm ⇒ Tính phi kim giảm vì độ âm điện đặc trưng cho tính phi kim.

Câu b: Các nguyên tố N, O và F thuộc chu kì 2 của bảng tuần hoàn. Theo quy luật của một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân độ âm điện tăng, tính phi kim tăng.

Vì vậy tính phi kim: ₇N < ₈O < ₉F.

Nêu một số hợp chất trong đó nitơ và photpho có số oxi hóa -3, +3, +5.

Phương pháp giải

- Học sinh cần liệt kê được 1 số hợp chất có số oxi hóa kể trên

Hướng dẫn giải

Số oxi hóa lần lượt là -3, +3, +5 tương ứng với:

- Hợp chất nitơ: NH₃, N₂O₃, N₂O₅

- Hợp chất photpho: PH₃, P₂O₃, P₂O₅

Tại sao trong các hợp chất nitơ chỉ có hóa trị tối đa là 4, trong khi đối với các nguyên tố còn lại hóa trị tối đa của chúng là 5?

Phương pháp giải

Giải thích dựa vào cấu hình e ngoài cùng 2s²2p³

Hướng dẫn giải

Nguyên tử nitơ không có obitan d trống, nên ở rạng thái kích thích không xuất hiện 5 electron độc thân để tạo thành 5 liên kết cộng hóa trị. Ngoài khả năng tạo 3 liên kết cộng hóa trị bằng sự góp chung electron, nitơ còn có khả năng tạo thêm 1 liên kết cho – nhận. Các nguyên tố còn lại của nhóm VA khi ở trạng thái kích thích nguyên tử của chúng xuất hiện 5 electron độc thân nên có khả năng tạo 5 liên kết cộng hóa trị.

Lập các phương trình hóa học sau và cho biết As, Bi và Sb₂O₃ thể hiện tính chất gì?

a) As + HNO₃ → H₃ASO₄ + H₂O

b) Bi + HNO₃ → Bi(NO₃)₃ + NO + H₂O

c) Sb₂O₃ + HCl → SbCl₃ + H₂O

d) Sb₂O₃ + NaOH → NaSbO₂ + H₂O

Phương pháp giải

- Viết PTHH, xác định số oxi hóa, từ đó xác định vai trò của chất

Hướng dẫn giải

Câu a: \(\mathop {As}\limits^0  + 5HN{O_3} \to {H_3}\mathop {As}\limits^{ + 5} {O_4} + 5N{O_2} + {H_2}O\)

(As đóng vai trò chất khử)

Câu b: \(\mathop {Bi}\limits^0  + 4HN{O_3} \to \mathop {Bi}\limits^{ + 3} {(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O\)

(Bi đóng vai trò chất khử)

Câu c: Sb₂O₃ + 6HCl → 2SbCl₃ + 3H₂O (Sb₂O₃ đóng vai trò bazơ)

Câu d: Sb₂O₃ + 2NaOH → 2NaSbO₂ + H₂O (Sb₂O₃ đóng vai trò axit)

Vậy Sb₂O₃ là hợp chất lưỡng tính.