Nguyên tố X có electron phân lớp ngoài cùng là np², nguyên tố Y có electron phân lớp ngoài cùng là np³. Hợp chất khí với hydrogen của X chứa a% khối lượng X, oxide ứng với hóa trị cao nhất của Y chứa b% khối lượng Y. Tỉ số a : b = 3,365. Hợp chất A tạo bởi X và Y có nhiều ứng dụng chỉnh hình trong lĩnh vực ý khoa, vật liệu này cũng là một sự thay thế cho PEEK (polyether ether ketone) và titan, được sử dụng cho các thiết bị tổng hợp tủy sống. Khối lượng mol của A là 140g/mol.

a) Xác định X, Y.

b) Viết công thức của hợp chất khí với hydrogen của X, oxide ứng với hóa trị cao nhất, hydrogen tương ứng của X, Y và nêu tính acid – base của chúng.

a) Nguyên tố X, Y thuộc hai nhóm A liên tiếp, tổng số proton bằng 23 nên phải nằm ở hai chu kì liên tiếp.

Có hai trường hợp xảy ra:

- Trường hợp 1: Số thứ tự nhóm của Y nhỏ hơn so với X:

Số proton của X là p thì của Y là p + 7

Ta có: p + p + 7 = 23

⇒ p = 8 ~ ₈O và p + 7 = 15 ~ ₁₅P (không thỏa mãn đề bài do phosphorus có phản ứng với oxygen).

- Trường hợp 2: Số thứ tự nhóm của Y lớn hơn so với X:

Số proton của X là p thì của Y là p + 9

Ta có: p + p + 9 = 23

⇒ p = 7 ~ ₇N và p + 9 = 16 ~ ₁₆S (thỏa mãn đề bài vì ở trạng thái đơn chất chúng không phản ứng với nhau).

Vậy cặp nguyên tố X, Y là N và S.

b) Oxide ứng với hóa trị cao nhất của N là N₂O₅, là acidic oxide, tan trong nước tạo ra hydroxide tương ứng HNO₃ là acid mạnh.

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

Oxide ứng với hóa trị cao nhất của S là SO₃, là acidic oxide, tan trong nước tạo ra hydroxide tương ứng H₂SO₄ là acid mạnh.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Oxide của các nguyên tố trên đều thuộc chu kì 3. Trong chu kì, theo chiều từ trái qua phải tính base của oxide giảm dần, đồng thời tính acid của chúng tăng dần.

⇒ Thứ tự giảm dần tính base và tăng dần tính acid là:

Na₂O, MgO, Al₂O₃, SiO₂, P₂O₅, SO_3, Cl₂O₇