Tài liệu Chuyên đề môn Hóa- DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CHƯƠNG NGUYÊN TỬ- TUAN ANH

SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT VĨNH TƯỜNG ---------------- ***--------------------- XÂY DỰNG NỘI DUNG DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ NGUYÊN TỬ HÓA HỌC 10 Người thực hiện: NGUYỄN TUẤN ANH Chức vụ : Giáo viên môn Hóa học – TTCM Đối tượng bồi dưỡng : Lớp 10 Số tiết bồi dưỡng : 6 tiết Đơn vị công tác: Trường THPT Vĩnh Tường Vĩnh Tường , năm 2014 1 PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước, đổi mới nền giáo dục là trọng tâm của sự phát triển. Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập quốc tế là con người. Trong dạy học ở trường phổ thông, nhiệm vụ quan trọng của giáo dục là phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy cho học sinh. Hoá học là môn khoa học thực nghiệm và lí thuyết, vì thế bên cạnh việc nắm vững lí thuyết, người học còn phải biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức thu được thông qua hoạt động thực nghiệm, thực hành, giải bài tập. Việc giải bài tập hoá học không những giúp rèn luyện kĩ năng vận dụng, đào sâu, mở rộng kiến thức đã học mà còn có tác dụng phát triển năng lực tư duy tích cực , độc lập sáng tạo. Bản thân tôi trong quá trình dạy học hóa học ở THPT, đặc biệt là khi công tác tại trường THPT Vĩnh Tường luôn mong muốn được góp phần nâng cao chất lượng giáo dục của nhà trường. Điều khiến tôi suy nghĩ nhiều nhất là phải dạy như thế nào để học sinh cảm thấy hứng thú với bộ môn hóa học, biết tìm thấy niềm vui khi hoàn thành bài tập hóa học từ đó cảm thấy tự tin hơn trong học tập cũng như trong cuộc sống. Trong chương trình hóa học THPT, chương đầu tiên là chương nguyên tử. Đây là chương lí thuyết chủ đạo , chứa nhiều nội dung khó và trừu tượng việc xây dựng nội dung dạy học chuyên đề nguyên tử - hóa học 10 sẽ giúp giáo viên và học sinh dễ dàng tiếp cận với kiến thức hơn. Nội dung chuyên đề gồm 3 phần chính + Kiến thức trọng tâm và hệ thống bài tập chương nguyên tử chương trình hóa học lớp 10. + Các dạng bài tập chương nguyên tử. + Một số bài tập vận dụng 2 PHẦN B: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG NGUYÊN TỬ 1. Thành phần nguyên tử Nguyên tử Lớp vỏ Các electron (mang điện âm) Hạt nhân Proton (mang điện dương) Nơtron (không mang điện) a. Lớp vỏ: Bao gồm các electron mang điện tích âm. - Điện tích: qe = -1,602.10-19C = 1- Khối lượng: me = 9,1095.10-31 kg b. Hạt nhân: Bao gồm các proton và các nơtron * Proton - Điện tích: qp = +1,602.10-19C = 1+ - Khối lượng: mp = 1,6726.10-27 kg  1u (đvC) * Nơtron - Điện tích: qn = 0 - Khối lượng: mn = 1,6748.10-27 kg  1u Kết luận: Thành phần proton Hạt nhân nơtron Lớp vỏ electron Điện tích 1+ 0 1- Khối lượng 1u 1u 0,00055u �0 - Hạt nhân mang điện dương, còn lớp vỏ mang điện âm - Tổng số proton = tổng số electron trong nguyên tử - Khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và nơtron 2. Điện tích và số khối hạt nhân a. Điện tích hạt nhân 3 Nguyên tử trung hòa điện, cho nên ngoài các electron mang điện âm, nguyên tử còn có hạt nhân mang điện dương. Điện tích hạt nhân là Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân là Z. Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron Thí dụ: Nguyên tử có 17 electron thì điện tích hạt nhân là 17+ b. Số khối hạt nhân A=Z+N Chú ý ( khi Z < 82 ) thì : Z ≤ N ≤ 1,5 Z Thí dụ: Nguyên tử có natri có 11 electron và 12 nơtron thì số khối là: A = 11 + 12 = 23 (Số khối không có đơn vị) c. Nguyên tố hóa học - Là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân. - Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử. 3. Đồng vị, nguyên tử khối trung bình a. Đồng vị - Là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau số nơtron (khác nhau số khối A). - Thí dụ: Nguyên tố cacbon có 3 đồng vị: 126 C , 136 C , 146 C b. Nguyên tử khối trung bình Gọi A là nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố. A1, A2 ... là nguyên tử khối của các đồng vị có % số nguyên tử lần lượt là a%, b%... Ta có: A a.A1  b.A 2  .... 100 4. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử. Obitan nguyên tử. - Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân và không theo một quỹ đạo nào. - Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là lớn nhất được gọi là obitan nguyên tử. - Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số 8 nổi, obitan d, f có hình phức tạp. 4 z z x z x y x y Obitan s z y Obitan px x y Obitan py Obitan pz 5. Lớp và phân lớp electron a. Lớpelectron - Các electron trong nguyên tử được sắp xếp thành lớp và phân lớp. - Các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau. - Thứ tự và kí hiệu các lớp: N 1 2 3 4 5 6 7 Tên lớp K L M N O P Q b. Phân lớp electron - Được kí hiệu là: s, p, d, f - Số phân lớp trong một lớp chính bằng số thứ tự của lớp. - Số obitan có trong các phân lớp s, p, d, f lần lượt là 1, 3, 5 và 7 - Mỗi obitan chứa tối đa 2 electron 6. Cấu hình electron trong nguyên tử a. Cơ sở của viết cấu hình electron nguyên tử - Trật tự mức năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s ... Cách nhớ theo quy tắc Klet Kopski ta có thể lập bảng thứ tự năng lượng: l=3 4f l=2 3d 4d 5d l=1 2p 3p 4p 5p 6p l=0 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s (n + l) 1 2 3 4 5 6 7 5f 6d 7p - Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo các nguyên lí và quy tắc: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun. - Nguyên lí Pauli: Trên một obitan có thể có nhiều nhất hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi obitan. - Nguyên lí vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. 5 - Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Cách viết cấu hình electron trong nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng + Viết electron theo thứ tự các lớp và phân lớp. Thí dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2  Sắp xếp theo mức năng lượng Cấu hình electron b. Cách viết cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan. Ví dụ 1: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2  Sắp xếp theo mức năng lượng Cấu hình electron Cần hiểu rằng : electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không theo mức năng lượng. Ví dụ 2: Viết cấu hình electron của Cu ( Z= 29 ) và Cr ( Z=24) Chú ý : -Trường hợp bão hòa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d9 ns2 thì chuyển sang dạng cấu hình electron bão hoà là (n–1)d10 ns1 - Trường hợp bán bão hòa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d4 ns2 thì chuyển sang dạng cấu hình electron bán bão hoà là (n–1)d5 ns1 Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d44s2 � 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d94s2 � 1s22s22p63s23p63d104s1 Ví dụ 3: Viết cấu hình electron và sự phân bố electron vào các obital a. của nguyên tố N ( Z =7) ↑↓ 1s2 ↑↓ 2s2 ↑ ↑ ↑ 2p3 - Số e độc thân = 3 , Số e lớp ngoài cùng = 5 vào phân lớp 2p b. Cấu hình e của C (Z = 6). , electron cuối cùng được điền => số e độc thân = 2 , số e ngoài cùng = 4 c. Mối quan hệ giữa cấu hình electron của nguyên tử và ion 6 *Nguyên tử khi nhường hoặc nhận electron sẽ trở thành ion. Khi nhận electron trở thành ion âm , khi nhường electron trở thành ion dương. Giá trị điện tích của ion bằng đúng số electron nhường hoặc nhận. VD: Cl có Z=17 => E=17 . Ion Cl- có số tổng số e= 18 Ca2+ có số e = 18 .Nguyên tử Ca có E = Z = 20. = > Nguyên tử và ion tạo nên từ nguyên tử đó chỉ khác nhau số lượng electron còn số proton và số nơtron là như nhau. *Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron của cation hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó. Nhưng phải chú ý khi nguyên tử nhường electron tạo ion dương ( hay cation) bao giờ cũng nhường electron từ lớp electron ngoài cùng. Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe ( ZFe = 26)và của các ion Fe2+ và Fe3+ Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d64s2 Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5. Đối với anion thì thêm vào lớp ngoài cùng số electron mà nguyên tố đã nhận. Ví dụ: S(Z = 16) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4. S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 d. Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện - Năng lượng ion hoá (I). Năng lượng ion hoá là năng lượng cần tiêu thụ để tách 1e ra khỏi nguyên tử và biến nguyên tử thành ion dương. Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh) thì I có trị số càng nhỏ. - Ái lực với electron (E). Ái lực với electron là năng lượng giải phóng khi kết hợp 1e vào nguyên tử, biến nguyên tử thành ion âm. Nguyên tử có khả năng thu e càng mạnh (tính phi kim càng mạnh) thì E có trị số càng lớn. - Độ âm điện ().Độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút cặp electron liên kết của một nguyên tử trong phân tử. Độ âm điện được tính từ I và E theo công thức:  Nguyên tố có  càng lớn thì nguyên tử của nó có khả năng hút cặp e liên kết càng mạnh.  Độ âm điện  thường dùng để tiên đoán mức độ phân cực của liên kết và xét các hiệu ứng dịch chuyển electron trong phân tử.  Nếu hai nguyên tử có  bằng nhau sẽ tạo thành liên kết cộng hoá trị thuần tuý. Nếu độ âm điện khác nhau nhiều ( > 1,7) sẽ tạo thành liên kết ion. Nếu độ âm điện khác nhau không nhiều (0 <  < 1,7) sẽ tạo thành liên kết cộng hoá trị có cực. e. Mối quan hệ giữa electron lớp ngoài cùng và tính chất hóa học của nguyên tố - Nguyên tử có tối đa 8 e ngoài cùng là khí hiếm (bền). 7 - Nguyên tử có 1-3 e ngoài cùng đều là các kim loại (trừ B). - Nguyên tử có 5 -7 e ngoài cùng đều là các phi kim. - Nguyên tử có 4 e ngoài cùng là các phi kim (Z nhỏ), là kim loại (Z lớn). 7. Thể tích và bán kính nguyên tử: 4 3 3V - Nguyên tử dạng hình cầu thì: V   r � r  3 3 4 - Thể tích 1 mol nguyên tử: 4 V1   r 3 N 3 - Thể tích 1 nguyên tử: Vnt  - Khối lượng riêng D A V (N: số Avogadro) V1 N (g/cm3) 1 mol chứa N= 6,02.1023 nguyên tử 1u= 1,6605.10-27 kg 1A0 = 10-8 cm = 10-10 m II.CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG NGUYÊN TỬ 1.DẠNG 1: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CÁC LOẠI HẠT CƠ BẢN TRONG NGUYÊN TỬ, ION VÀ PHÂN TỬ. Kiến thức liên quan: -Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton(P) = số electron (E) -Trong nguyên tử Proton và electron là những hạt mang điện , còn nơtron không mang điện . - Số khối A = Z + N Chú ý ( khi Z < 82 ) thì : Z ≤ N ≤ 1,52 Z - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử. - Trong ion chỉ khác so với nguyên tử về số lượng hạt electron. + Nếu là ion Xm- thì số electron trong ion là E + m + Nếu là ion Rn+ thì số electron trong ion là E- n - Trong phân tử có thể coi là hỗn hợp nhiều nguyên tử. Bài tập có lời giải Bài 1: Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron của nguyên tử có kí hiệu sau đây : 56 26 Fe Lời giải Số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron của nguyên tử: 8 56 26 Fe có số khối A = 56 , Z= 26 => Số p = số e = Z = 26 ; N =30 Bài 2: Nguyên tử X có tổng số các hạt cơ bản là a , trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là b . -Xác định số hạt proton , electron , nơtron của nguyên tử X theo a, b ? - Xác định số hiệu và số khối của X theo a, b ? Lời giải: Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N -Ta có : Mặt khác : P + E +N = a � 2P + N = a ( P + E ) – N = b � 2P-N = b Giải hệ trên ta được P = ab 4 - Số hiệu nguyên tử Z = P = - Số khối A = Z + N = ,N= (1) ( vì trong nguyên tử P= E) (2) ab 2 ab 4 a  b a  b 3.a  b + = 4 2 4 Bài 3: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Viết kí hiệu nguyên tử X ? Lời giải -Ta có : P + E +N = 82 � 2P + N = 82 (1) ( vì trong nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E ) – N = 22 � 2P-N = 22 Giải hệ trên ta được P =E= (2) 82  22 82  22 =26 , N = =30 4 2 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 26 - Số khối A = Z + N = 26 + 30 = 56 => X là Fe . Kí hiệu nguyên tử là 56 26 Fe Bài 4: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử Y là 52, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Viết kí hiệu nguyên tử Y ? Lời giải : � 2P + N = 52 (1) ( vì trong nguyên tử P= E) ( P + E ) – N = 16 � 2P-N = 16 (2) -Ta có : P + E +N = 52 Mặt khác : Giải hệ trên ta được P =17=E , N = 18 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 26 - Số khối A = Z + N = 26 + 30 = 56 => X là Fe . Kí hiệu nguyên tử là 56 26 Fe 9 Bài 5: Nguyên tử của một nguyên tố có cấu tạo bởi 115 hạt. Hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 25 hạt. Xác định A; N của nguyên tử trên. Lời giải P + E +N = 115 � 2P + N = 115 -Ta có : (1) ( vì trong nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E ) – N = 25 � 2P-N = 25 (2) Giải hệ trên ta được P =E =(115+25) :4 =35 , N = 45 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 35 - Số khối A = Z + N = 35 + 45 = 80 Bài 6: nguyên tử Y có tổng số các hạt electron , proton, nơtron là a . Cho biết mối quan hệ giữa Z và a ? ( Biết Z �82 ) Lời giải: Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N Trong nguyên tử số electron (E) = số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z. Số khối A = Z + N Mặt khác 1 � N �1,52 Z hay Z �N �1,52Z (1) Theo bài ra : P+ E + N = a hay 2P + N = a � 2Z+ N = a (2) Từ (1) và (2) => 3Z �a �3,52Z � a a �Z � 3,52 3 Nhận xét : - Để xác định số lượng các hạt trong nguyên tử ta thường phải kẻ bảng xét mối quan hệ Z ,N , A rồi đi đến kết luận. - Khi Z �20 hay a �60 thì giá trị Z thường nhận là giá trị nguyên gần với a nhất. 3 ( Áp dụng khi giải bài tập TNKQ) Bài 7: Nguyên tử R có tổng số các loại hạt electron, proton, nơtron là 40 . Xác định số lượng hạt các loại trong nguyên tử R ? Viết kí hiệu nguyên tử của R ? Lời giải Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N Trong nguyên tử số electron (E)= số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z. Số khối A = Z + N Mặt khác 1 � N �1,52 Z hay Z �N �1,52Z (1) Theo bài ra : P+ E + N = 40 hay 2P + N = 40  2Z+ N = 40 (2) 10 Từ (1) và (2) => 3Z �40 �3,52Z 40 40 3,52 �Z � => Z = 12 hoặc Z = 13 3 � Z 12 13 N = 40- 2Z 16 14 A = Z+ N 28 27 Kết luận Không thỏa mãn Kí hiệu nguyên tử R là : 27 13 Thỏa mãn R là Al Al Nhận xét : khi giải trắc nghiệm khách quan ta có thể xác định ngay Z= 13 là thỏa mãn ( theo công thức kinh nghiệm ) Bài 8: Tổng số hạt trong ion X- là 29. Trong ion X- , tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 9. Hãy xác định số lượng các loại hạt cơ bản trong nguyên tử X ? Lời giải : Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N => trong ion X- số hạt electron = E+ 1 -Ta có : P + (E+1) +N = 29 � 2P + N = 28 (1) ( vì trong nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E+1 ) – N = 9 � 2P-N = 8 (2) Giải hệ trên ta được P =9 =E , N = 10 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 9 - Số khối A = Z + N = 9 + 10 = 19 Kí hiệu nguyên tử của X là : 19 9 F Bài 9: Tổng số các loại hạt cơ bản trong ion R 2+ là 58 , trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 18. Xác định số lượng các loại hạt cơ bản trong nguyên tử R ? Lời giải Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N => trong ion R2+ số hạt electron = E-2 -Ta có : P + (E-2) +N = 58  2P + N = 60 (1) ( vì trong nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E -2 ) – N = 18  2P-N = 20 (2) 11 Giải hệ trên ta được P =20 =E , N = 20 Bài 10: Trong ion X2- tổng số các loại hạt electron , proton , nơtron là 26. Xác định số lượng hạt các loại trong nguyên tử X ? Lời giải Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N => trong ion X- số hạt electron = E+ 2 -Ta có : P + (E+2) +N = 26 � 2P + N = 24 (1) ( vì trong nguyên tử P= E) Mặt khác 1 � N �1,52 Z hay Z �N �1,52.Z (1) Theo bài ra : P+ E + N = 24 hay 2P + N = 24 � 2Z+ N = 24 (2) Từ (1) và (2) => 3Z �24 �3,52Z � 24 24 �Z � 3,52 3 => Z = 7 hoặc Z = 8 Z= E 7 8 N = 24- 2Z 10 8 A = Z+ N 17 16 Kết luận Không thỏa mãn Thỏa mãn X là O Bài 11. . Một ion M3+ có tổng số hạt (electron, nơtron, proton) bằng 79, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19. Xác định số hạt trong nguyên tử M ? Lời giải Đặt Z, N lần lượt là số hạt p, n có trong nguyên tử M. Do trong nguyên tử Z= E=P nên ta có ta có hệ phương trình �2Z  N  79  3 �Z  26 �� � 2 Z  N  19  3 � �N  30 Bài 12. Tổng số hạt trong phân tử MX là 84 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 28. Số nơtron của M nhiều hơn số khối của X là 12 đơn vị. Số hạt trong M lớn hơn số hạt trong X là 36 hạt.MX là hợp chất nào ? Lời giải 12 Gọi số hạt trong nguyên tử M lần lượt là EM , PM , NM ( trong đó EM = PM = ZM) Và số hạt trong nguyên tử X là EX , PX ,NX ( trong đó EX =PX=ZX ) => theo bài ra có hệ pt: 2ZM + NM + 2ZX + NX = 84 (1) (2ZM + 2ZX ) - (NM+ NX )=28 (2) NM –( ZX +NX) = 12 (3) ( 2ZM + NM ) – (2ZX + NX)= 36 (4) Giải hệ trên ta được ZM = 20, NM =20 ,ZX = 8, NX =8 => AM = 20 +20 = 40 , AX = 8 + 8 = 16 � Công thưc của MX là CaO Nhận xét : việc giải hệ 4 phương trình tương đối phức tạp và mất thời gian, do đó để giải loại bài toán này nhanh gọn người ta thường chỉ chọn một cặp dữ kiện trong 4 dữ kiện của đề bài. Để xác định được tổng số hạt của từng nguyên tử , sau đó xác định nhanh thông qua bài toán biết tổng số hạt cơ bản của nguyên tử. Cụ thể: Nếu quan sát nhanh chỉ cẩn kết hợp dữ kiện đầu và cuối là ta có hệ phương trình với S (tổng số hạt) Có: SM + SX = 84 SM – SX = 36 Giải hệ được SM = 60, SX = 24. ZM ≤ 60:3 = 20 => M là nguyên tố Ca, ZX ≤ 24 : 3 =8 => X là nguyên tố O vậy MX là CaO. Bài 13: Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và X– , tổng số hạt cơ bản trong phân tử MX2 là 186 hạt trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt.Số nơtron của ion M2+ nhiều hơn X– là 12. Tổng số hạt M2+ nhiều hơn trong X– là 27 hạt. Công thức phân tử của MX2 là Lời giải Gọi số hạt trong nguyên tử M lần lượt là EM , PM , NM ( trong đó EM = PM = ZM) Và số hạt trong nguyên tử X là EX , PX ,NX ( trong đó EX =PX=ZX ) => theo bài ra có hệ phương trình 2ZM + NM + (2ZX + NX ).2 = 186 (1) (2ZM + 2ZX .2 ) - (NM+ NX.2 )=54 (2) NM – NX= 12 (3) ( 2ZM + NM -2 ) – (2ZX + NX + 1)= 27 (4) Giải hệ trên ta được ZM = 26, NM =30 ,ZX = 17, NX =35 � AM = 26 +30 = 56 => M là Fe 13 � AX = 17 + 18 = 35 => X là Cl => Công thưc của MX2 là FeCl2 Giải nhanh : Ta có : SM + 2SX = 186 Tổng số hạt trong M2+ là SM – 2 (vì mất 2e), trong X- là SX + 1 (vì X nhận 1 e) Vậy có phương trình 2 là SM – 2 – (SX + 1) = 27 Giải hệ ta được SM = 82 (dễ dàng biết đó là Fe, vì S = A + Z = 82), SX = 52 (dễ dàng biết đó là Cl) Vậy MX2 là FeCl2 Bài 14*:. Hợp chất Z được tạo bởi hai nguyên tố M, R có công thức M aRb trong đó R chiếm 6,667% về khối lượng. Trong hạt nhân nguyên tử M có n = p + 4, còn trong hạt nhân của R có p’=n’, trong đó n, p, n’, p’ là số nơtron và proton tương ứng của M và R Biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z = 84 và a + b = 4 Tìm công thức phân tử của Z Lời giải Số khối của nguyên tử M: p + n = 2p + 4 Số khối của nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’ % khối lượng R trong MaRb = � 2p ' b 6, 667 1   a(2p  4)  2p ' b 100 15 p'b 1  ap  p ' b  2a 15 (1) Tổng số hạt proton trong MaRb = ap + bp’ = 84 (2) a+b=4 (1), (2) � (3) p'b 1  84  2a 15 15p ' b  84  2a � �� p  (2) � p ' b  ap � 1176 2 a 15 (3) �1 a 3 a p 1 78,26 2 39,07 3 26 Fe a = 3  b = 1  p’ = 6: cacbon Vậy CTPT Z là Fe3C Bài 15*: Hợp chất A có công thức là MXx, trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng. m là một kim loại, X là một phi kim ở chu kỳ 3. Trong hạt nhân của M có N14 Z = 4 và của X có N’ = Z’. Tổng số proton trong MXx là 58. Xác định công thức phân tử của A? Lời giải M= Z + N= N – 4 + N=2N-4 Khối lượng nhóm xX= x(Z’ + N’) = 2.Z’.x %X= 100-46.67=53,33% � 2N-4/2Z’x = 46,67/53,33 (1) ’ ’ � mặt khác Z + x.Z = 58 xZ = 58-Z= 58-(N-4) = 62-N (2) Thế (2) vào (1) ta được N=30à Z = 26. Vậy M là Fe Từ (2) : Z’ = 62-30/x = 32/x x 1 2 3 4 ’ Z 32 16 10,7 8 ’ X thuộc chu kì 3 nên chọn Z = 16. Vậy X là S Vậy CTPT của A là FeS2 2. DẠNG 2: BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN ĐỒNG VỊ VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH Kiến thức liên quan *A  a.A1  b.A 2  .... 100 * Nếu nguyên tố hóa học chỉ có 2 đồng vị có thể sử dụng quy tắc đường chéo hoặc gọi % của đồng vị thứ nhất là x thì % của đồng vị thứ 2 là ( 100% - x) Bài tập có lời giải Bài 1 : Biết rằng nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36, 38 và 40. Phần trăm các đồng vị tương ứng lần lượt bằng : 0,34% ; 0,06% và 99,6%. Tính nguyên tử khối trung bình của agon ? Lời giải AAr = 0,34.36  0, 06.38  99, 6.40 =39,98 100 Bài 2 : Nguyên tử khối trung bình của đồng bằng 63,546. Đồng tồn tại trong tự 63 65 63 Cu và 29 Cu . Tính tỉ lệ % số nguyên tử đồng 29 Cu tồn nhiên dưới hai dạng đồng vị 29 tại trong tự nhiên. Lời giải Gọi tỉ lệ % số nguyên tử của đồng vị Ta có 63 29 Cu là x , % đồng vị 65 29 Cu là 100 - x 63x  65(100  x) = 63,546 100  63x + 6500 - 65x = 6354,6  x = 72,7 15 Vậy % số nguyên tử của đồng vị 63 29 Cu là 72,7%. Bài 3 : Nguyên tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm như sau : 24 Đồng vị % Mg 25 78,6 26 Mg 10,1 Mg 11,3 Tính nguyên tử khối trung bình của Mg. Giả sử trong hỗn hợp nói trên có 50 nguyên tử của hai đồng vị còn lại là bao nhiêu ? 25 Mg , thì số nguyên tử tương ứng Lời giải: Ta có - Nguyên tử khối trung bình của Mg là A Mg  24 78,6 10,1 11,3  25  26  24,33 100 100 100 - Giả sử trong hỗn hợp nói trên có 50 nguyên tử của 2 đồng vị còn lại là: Số nguyên tử Số nguyên tử 24 26 Mg = Mg = 25 Mg , thì số nguyên tử tương ứng 50 x78,6 = 389 (nguyên tử). 10,1 50 x 11,3 = 56 (nguyên tử). 10,1 Bài 4: Cho 2 nguyên tử A và A’ có số khối lần lượt là 79 và 81. Hiệu số giữa số nơtron và số electron trong nguyên tử A là 9 còn trong nguyên tử B là 11. a. Cho biết A và A’ có phải là đồng vị với nhau không? b. Nếu trộn lẫn 2 loại nguyên tử A và A’ theo tỉ lệ là 109: 91 thì tập hợp các nguyên tử thu được có khối lượng nguyên tử trung bình bằng bao nhiêu? Lời giải: a. Nguyên tử A có : Số proton = số electron = Z Số nơtron = N �N  Z  79 �Z  35 �� � �N  Z  9 �N  44 Nguyên tử A’ có: Số proton = số electron = Z’ Số nơtron = N’ �N  Z  81 �Z  35 �� � �N  Z  11 �N  46 16 Hai nguyên tử A và A’ có Z = Z’ = 35 nên A và A’ là đồng vị của cùng một nguyên tử  hỗn hợp đó chính là một nguyên tố hóa học vì tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân Z b/ Từ tỉ số nguyên tử: nA: nB = 109 : 91 thành phần % nguyên tử: % (nguyên tử A) = 109 .100%  54,5% 109  91 % (nguyên tử A’) = 100%- 54,5 % =45,5%  Khối lượng nguyên tử trung bình: A 79.54,5  81.45,5  79,91 100 Câu 5: Trong tự nhiên clo có hai đồng vị bền: tử, còn lại là 35 17 37 17 Cl chiếm 24,23% tổng số nguyên Cl . Xác định thành phần % theo khối lượng của 37 17 Cl trong HClO4 ? Lời giải : 17 Cl = 100-24,23= 75,77% => KLNT trung bình của Cl gần bằng số khối TB =0.7577.35+0,2424.37= 35,4846 Giả sử có 1mol HClO417 => n 37 Cl =0,2423 mol % về khối lượng17 của 37Cl trong HClO4= 0, 2423.37/ (1  35, 4846  16.4) = 8, 92% 3. DẠNG 3: BÀI TẬP VIẾT CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ , ION VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG TIN TỪ CẤU HÌNH ELCTRON . Kiến thức liên quan Cách viết cấu hình electron trong nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s.. + Viết electron theo thứ tự các lớp và phân lớp. CHÚ Ý : *Cấu hình e của nguyên tử: (n–1)d9 ns2 à (n–1)d10 ns1 (n–1)d4 ns2 -à (n–1)d5 ns1 Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d44s2 � 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d94s2 � 1s22s22p63s23p63d104s1 *X x  xe  ye �� � X ��� ��� ( anion) ��� X  xe  ye y (cation) (Khi tách electron thực hiện tách từ lớp ngoài cùng) 17 * Khi viết sự phân bố electron vào các obital để xác định số electron độc thân ở trạng thái cơ bản cần tuân theo quy tắc Hund ( sao cho tổng số electron độc thân là lớn nhất ) Bài tập có lời giải Bài 1: Viết cấu hình electron của F (Z = 9) và Cl (Z = 17) ? Lời giải: Cấu hình e của F và Cl là : F (Z = 9) 1s22s22p5 Cl (Z = 17) : 1s22s22p63s23p5 Bài 2: Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tố đó khác nhau như thế nào ? Lời giải: Cấu hình electron của các nguyên tố có : - Z = 20 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 - Z = 21 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d14s2 - Z = 24 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 - Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 Bài 3: Nguyên tử Fe có Z = 26. Hãy viết cấu hình elctron của Fe và ion Fe2+ , Fe3+. Lời giải: Fe Z = 26 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6 4s2 Fe2+ Z = 26 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6 Fe3+ Z = 26 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d5 Bài 4: Cho biết cấu hình electron của nguyên tử một số nguyên tố sau: X. 1s22s22p63s1 Y. 1s22s22p63s23p5 R.1s22s22p3 T. 1s22s22p63s23p63d64s2 a. Hãy cho biết những nguyên tố nào là kim loại, phi kim? b. Nguyên tố nào trong các nguyên tố trên thuộc khối s, p hay d? c. Nguyên tố nào có xu hướng nhận 1 electron trong các phản ứng hóa học ? Lời giải : a. X, T là kim loại vì có số electron lớp ngoài cùng lần lượt là 1 và 2 Y,R là phi kim vì số electron lần lượt là 7 và 5 b. Nguyên tố X là nguyên tố khối s . X,R là nguyên tố khối p . T là nguyên tố khối d c. Y có xu hướng nhận 1 electron khi tham gia phản ứng hóa học. 4. DẠNG 4: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐAI LƯỢNG VẬT LÍ 18 TRONG NGUYÊN TỬ(khối lượng riêng , bán kính , thể tích..... ) Kiến thức liên quan 4 3 3V - Coi nguyên tử dạng hình cầu thì: V   r � r  3 3 4 - Thể tích 1 mol nguyên tử: 4 V1   r 3 N 3 - Thể tích 1 nguyên tử: Vnt  - Khối lượng riêng D A V (N: số Avogadro) V1 N (g/cm3) 1 mol chứa N= 6,02.1023 nguyên tử 1u= 1,6605.10-27 kg 1A0 = 10-8 cm = 10-10 m * chú ý : khi nói đến thể tích của 1 mol nguyên tử trong tinh thể. Do vậy phải dựa vào % đắc khít để tính lại thể tích thực do các nguyên tử gây lên ( vì khi các nguyên tử sắp xếp lại với nhau trong tinh thể có tồn tại các khe trống) Bài tập Bài 1: Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Ca ở 200C, biết tại nhiệt độ đó khối lượng riêng của Ca bằng 1,55 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử Ca dạng hình cầu, có độ đặc khít là 74% (cho Ca = 40,08). Lời giải. T hể tích của 1 mol Ca = 40, 08  25,858cm3 1,55 1 mol Ca chứa 6,02.1023 nguyên tử Ca Theo độ đặc khít, thể tích của 1 nguyên tử Ca = Từ V = 25,858 �0, 74  3,18 �1023 cm3 6,02 �1023 4 3 3V 3 3 �3,18 �10 23 r � r  3   1,965 �108 cm 3 4 4 �3,14 Bài 2: Tính khối lượng riêng của Natri theo g/cm 3. Biết Natri kết tinh ở mạng tinh thể lập phương tâm khối, có bán kính nguyên tử bằng 0,189 nm, nguyên tử khối bằng 23 và độ đặc khít của mạng tinh thể lập phương tâm khối là ρ = 68%. Lời giải. Thể tích của một nguyên tử natri trong tinh thể: 4 .3,14.(0,189.10 7 cm)3  2,83.10 23 cm 3 3 � Khối lượng riêng của natri là 19 23.68 �0,92g / cm3 23 23 6,022.10 .2,83.10 .100 Bài 3 : Ở 200C DAu = 19,32 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử Au là những hình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể. Biết khối lượng nguyên tử của Au là 196,97. Tính bán kính nguyên tử của Au? Lời giải : Thể tích của 1 mol Au: 196,97 V Au  10,195 cm 3 19,32 75 1  24 3 Thề tích của 1 nguyên tử Au: 10,195. 100 . 6,023.10 23 12,7.10 cm Bán kính của Au: r 3 3V 3.12,7.10  24 3 1,44.10  8 cm 4. 4.3,14 20