(SKKN HAY NHẤT) môn hóa học THPT phương pháp giải bài tập chương cấu tạo nguyên tử

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG CẤU TẠO NGUYÊN TỬ” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Chương “Cấu tạo nguyên tử” chương lí thuyết chủ đạo, thân chứa đựng nhiều nội dung khó với học sinh THPT, giúp học sinh biết, hiểu vận dụng nội dung chương để giải vấn đề mà em gặp phải trình học mơn Hố Học quan trọng Xuất phát từ thực tế tơi xin đưa vài ý kiến đề tài sáng kiến, kinh nghiệm: “Phương pháp giải tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) để q thầy em học sinh tham khảo góp ý kiến II LỊCH SỬ CỦA SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Từ thực tế giảng dạy tiếp thu ý kiến của thầy, tổ mơn Hố Học em học sinh lớp 10 (Học chương trình nâng cao) trường THPT Số Văn Bàn, nhận thấy việc phân dạng tập lí thuyết tập định lượng liên quan đến nội dung chương có ý nghĩa vô lớn Không giúp em học sinh có điều kiện mở rộng tìm hiểu sâu thêm giới vi mơ mà cịn phát triển óc tư logic, sáng tạo từ trang bị cho học sinh kĩ học tập, nghiên cứu tập làm nhà khoa học Đối với giáo viên, trình lồng ghép nội dung, phương pháp giải tập tạo mối quan hệ hai chiều từ giúp giáo viên nắm hiệu giáo dục mặt: Nhận thức, thái độ, quan điểm, xu hướng hành vi học sinh Từ lợi ích mà đề tài sáng kiến, kinh nghiệm “Phương pháp giải tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) xây dựng hoàn thành III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Giúp giáo viên học sinh có điều kiện tìm hiểu sâu cấu tạo nguyên tử, tạo tiền đề cho trình tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo chất IV NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nhiệm vụ đề tài Kiểm tra, đánh giá trình nhận thức học sinh, giáo viên có điều kiện nâng cao hiệu giáo dục Phương pháp nghiên cứu đề tài Chủ yếu sâu phân dạng tập theo chủ đề; kết hợp lồng ghép: lí thuyết tập, tập - lí thuyết để kiểm tra, đánh giá học sinh VI GIỚI HẠN (PHẠM VI) NGHIÊN CỨU Chương 1: “NGUYÊN TỬ” - SGK HOÁ HỌC 10; sách tập HOÁ HỌC 10 hai ban (cơ nâng cao) tài liệu tham khảo NXB Giáo dục LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn B NỘI DUNG I TÓM TẮT NỘI DUNG LÍ THUYẾT CƠ BẢN CỦA CHƯƠNG KÝch th−íc, khèi l−ỵng nguyên tử Điện tích: 1+ Khối lợng: 1u Hạt nhân nguyên tử Điện tích: Nơtron (n) Khối lợng: 1u Điện tích: 1Vỏ nguyên tử Electron (e) Khối lợng: 5,5.10-4u Proton (p) Nguyên tử Gồm e có lợng gần Obitan nguyên tử Obitan nguyên tử Kí hiÖu: n = K L M N Sè obitan: n2 Gåm c¸c e cã lợng Cấu trúc vỏ nguyên tử Phân líp e KÝ hiƯu: s p d f Sè obitan: Nguyªn lÝ Pau - li Sù phân bố e Nguyên lí vững bền Quy tắc Hun Trật tự mức lợng Cấu hình e nguyên tử Đặc điểm e lớp Điện tích hạt nhân (Z+): Z = sè p = sè e Nguyªn tè ho¸ häc Sè khèi (A): A = Z + N Đồng vị Nguyên tử khối trung bình: A = 2 aA + bB 100 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn II TÓM TẮT CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: - Xác định khối lượng nguyên tử - Các toán độ rỗng nguyên tử, vật chất tỉ khối hạt nhân nguyên tử biết kích thước nguyên tử, hạt nhân số khối Kiến thức cần nắm vững: + Nguyên tử cấu tạo hạt : e, p, n Khối lượng hạt e : 9,1094.10-28 (g) hay 0,55.10-3 u Khối lượng hạt p :1,6726.10-24 (g) hay u Khối lượng hạt n :1,6748.10-24 (g) hay u + Khối lượng nguyên tử : m NT = me + mn + mn Do khối lượng cac hạt e nhỏ, nên coi khối lượng nguyên tử m NT = mn + mn + Khối lượng riêng chất : D = m V + Thể tích khối cầu : V = π r ; r bán kính khối cầu + Liên hệ D V ta có cơng thức : D = m 3,14.r 3 Dạng 2: Các dạng tập liên quan đến hạt tạo thành nguyên tử Kiến thức cần nắm vững: - Tổng số hạt (x) = tổng số hạt proton (p) + tổng số hạt nơtron (n) + tổng số hạt electron (e) Do p = e nên (x) = 2p + n - Sử dụng bất đẳng thức số nơtron (đối với đồng vị bền có ≤ Z ≤ 82 ): p ≤ n ≤ 1,5 p để lập bất đẳng thức từ tìm giới hạn p Dạng 3: Dạng tập tìm số khối, phần trăm đồng vị khối lượng nguyên tử (nguyên tử khối) trung bình Kiến thức cần nắm vững: Hầu hết nguyên tố hóa học hỗn hợp nhiều đồng vị, nên khối lượng nguyên tử nguyên tố khối lượng ngun tử trung bình hỗn hợp đồng vị M = ∑ xi M i ∑x Với i i: 1, 2, 3, …, n LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn xi : số nguyên tử (hay tỉ lệ % nguyên tử) Mi : nguyên tử khối (số khối) Phương pháp: - Gọi x, (hoặc a) M1 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị thứ - Gọi y, (hoặc b) M2 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị thứ hai Nguyên tử khối trung bình nguyên tố M Sau lập sơ đồ đường chéo: M2 - M I x (a) M1 M II y (b) M2 Từ sơ đồ, có: M1 - M x M2 - M a M2 - M = (hoặc: = ) b M1 - M y M1 - M Lấy giá trị tuyệt đối biểu thức giá trị cần xác định Dạng 4: Dựa vào cấu hình electron xác định nguyên tố phi kim hay kim loại cho biết tính chất hóa học chúng Kiến thức cần nắm vững: a Trong nguyên tử electron chiếm mức lượng từ thấp đến cao theo dãy: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s … Để nhớ ta dùng quy tắc Klechkowsky 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f… 6s 6p 6d 6f… 7s 7p 7d 7f… Khi viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố + Đối với 20 nguyên tố đầu cấu hình electron phù hợp với thứ tự mức lượng VD: 19K cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 + Đối với ngun tử thứ 21 trở cấu hình electron khơng trùng mức lượng, nên mức lượng 3d lớn 4s Ví dụ : 26Fe Mức lượng : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn + Cấu hình electron số nguyên tố Cu, Cr, Pd … có ngoại lệ xếp electron lớp ngồi cùng, để cấu hình electron bền VD: Cu có Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 (đáng lẽ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2, electron nhảy vào lớp để có mức bão hịa mức bán bão hịa) b Xác định nguyên tố phi kim hay kim loại + Các nguyên tử có 1, 2, electron lớp kim loại (trừ nguyên tố hiđro, heli, bo) + Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp phi kim + Các nguyên tử có electron lớp ngồi khí + Các ngun tử có electron lớp ngồi chu kỳ nhỏ phi kim, chu kỳ lớn kim loại Dạng 5: Bài tập liên quan đến số lượng tử Kiến thức cần nắm vững: - Số lượng tử (n ∈ N*) Số lượng tử xác định lượng e nguyên tử (E = − 2π me4 , m: khối lượng electron; e: điện tích n2 h2 electron; h: số Pơlăng có giá trị = 6,625 es.s) - Số lượng tử phụ (l) qui định hình dạng AO (l = 0; AOs l = 1; AOp l = 2; AOd l = 3; AOf ) xác định mô men động lượng M electron (M = m.v.r) theo công thức: M = h 2π l (l + 1) gồm giá trị từ đến n – (như ứng với giá trị n có n giá trị l) - Số lượng tử từ (ml) xác định hình chiếu mơ men động lượng electron trục z; Mz = h m , qui định số AO phân lớp Số lượng tử từ 2π gồm giá trị từ - l đến + l Như vậy, ứng với giá trị l có 2l + giá trị ml hay ứng với giá trị n có n2 giá trị ml - Số lượng tử spin (ms) mơ tả hình chiếu mơ men động lượng riêng electron, ms có hai giá trị (-1/2 +1/2) III BÀI TẬP ÁP DỤNG Dạng 1: Ở 200C DAu = 19,32 g/cm3 Giả thiết tinh thể nguyên tử Au hình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể Biết khối lượng nguyên tử Au 196,97 Tính bán kính nguyên tử Au? Hướng dẫn: Thể tích mol Au: V Au = 196,97 = 10,195 cm 19,32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn Thề tích nguyên tử Au: 10,195 Bán kính Au: r = 75 = 12,7.10 − 24 cm 23 100 6,023.10 3V 3.12,7.10 −24 = = 1,44.10 −8 cm 4.π 4.3,14 Dạng 2: a Nguyên tử nguyên tố có cấu tạo 115 hạt Hạt mang điện nhiều hạt không mang điện 25 hạt Xác định A; N nguyên tử Hướng dẫn: Theo đầu bài, có : p + e + n = 115 Mà: p = e nên ta có 2p + n = 115 (1) Mặt khác : 2p – n = 25 (2) ⎧2 p + n = 115 giải ta ⎩2 p − n = 25 Kết hợp (1) (2) ta có : ⎨ ⎧ p = 35 ⎨ ⎩n = 45 Vậy A = 35 + 45 = 80 b Xác định cấu tạo hạt (tìm số e, số p, số n), viết kí hiệu nguyên tử nguyên tố sau, biết (tổng số hạt nguyên tố 13) Hướng dẫn: Theo đầu bài, có : p + e + n = 13 Mà : e = p nên có : 2p + n = 13 ⇒ n = 13 – 2p (*) Đối với đồng vị bền có : p ≤ n ≤ 1,5 p (**) Thay (*) vào (**) ta được: p ≤ 13 − p ≤ 1,5 p 13 ⎫ ≈ 4,3 ⎪⎪ ⎬ ⇒ 3,7 ≤ p ≤ 4,3 ⇒ p = ⇒ n = 13 13 − p ≤ 1,5 p ⇔ 3,5 p ≥ 13 ⇒ p ≥ ≈ 3,7 ⎪ ⎪⎭ 3,5 p ≤ 13 − p ⇔ p ≤ 13 ⇒ p ≤ Vậy e = p = A = + = Ký hiệu : 49 X Dạng 3: Đồng có đồng vị 2963Cu 2965 Cu Nguyên tử khối trung bình đồng 63,54 Tìm tỉ lệ khối lượng 2963Cu CuCl2 Hướng dẫn: Đặt % đồng vị 2963Cu x, ta có phương trình: 63x + 65(1 – x) = 63,54 ⇒ x = 0,73 63 Vậy 29 Cu % = 73% M CuCl = 134,54 Thành phần % đồng vị Cu CuCl2 : 63,54 = 0,47 = 47% 134,54 Thành phần % 2963Cu CuCl2 : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn Trong 100g CuCl2 có 47g Cu (cả đồng vị) hỗn hợp đồng vị 2963Cu 2965 Cu đồng vị 2963Cu chiếm 73% Vậy khối lượng 2963Cu 100g CuCl2 : 47.73 = 34,31% 100 Dạng 5: Phi kim X có electron sau ứng với số lượng tử có tổng đại số 2,5 Xác định X cho biết vị trí X bảng tuần hoàn Biết electron X chiếm obitan m có trị số nhỏ trước Hướng dẫn: Từ kiện đề, có: n + l + ml + ms = 2,5 TH1: ms = -1/2 ⇒ n + l + m1 = 3, ta có: - n = có: l = 0; ml = ⇒ l + ml = ≠ (loại) - n = có: l + ml = + l = ; ml = ⇒ l + ml = ≠ (loại) + l = 1; ml = -1, 0, ⇒ l + ml = ⇔ ml = X có cấu hình: 1s22s22p5 (Flo) Vị trí: Ơ (9), chu kì (2), nhóm (VIIA) - n = có l + ml = + l = 0; ml = X có cấu hình: 1s22s22p63s2 (Mg) Vị trí: Ơ (2), chu kì (3), nhóm (IIA) + l = 1; ml = -1 X có cấu hình: 1s22s22p63s23p4 (S) Vị trí: Ơ (16), chu kì (3), nhóm (VIA) + l = 2; ml = -2 (loại) TH2: ms = +1/2 ⇒ n + l + m1 = 2, ta có trường hợp: - n = có: l = 0; ml = ⇒ l + ml = (loại) - n = có: l + ml = + l = ; ml = X có cấu hình: 1s22s2 (Be) Vị trí: Ơ (4), chu kì (2), nhóm (IIA) + l = 1; ml = -1 X có cấu hình: 1s22s22p1 (Bo) Vị trí: Ơ (5), chu kì (2), nhóm (IIIA) Kết luận: X phi kim X là: F, S IV GIÁO ÁN THỂ NGHIỆM Tiết: LUYỆN TẬP VỀ: THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, KHỐI LƯỢNG CỦA NGUYÊN TỬ,OBITAN NGUYÊN TỬ I/ MỤC TIÊU Về kiến thức Củng cố kiến thức: - Đặc tính loại hạt cấu tạo nên nguyên tử LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn - Những đại lượng đặc trưng cho nguyên tử: Điện tích, số khối, nguyên tử khối Về kỹ Rèn kĩ năng: - Vận dụng kiến thức thành phần cấu tạo nguyên tử, đặc điểm hạt cấu tạo nên nguyên tử để giải tập liên quan - Dựa vào đại lượng đặc trưng cho nguyên tử để giải tập đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình II/ CHUẨN BỊ - GV: Phiếu học tập; - HS: Nghiên trước III/ CÁC BƯỚC LÊN LỚP Ổn định lớp: Sỹ số: Vắng: …./ Có phép (….) Kiểm tra cũ Lồng vào tiết luyện tập Bài Hoạt động Hoạt động T/gian Néi dung Thầy Trò B/ BÀI TẬP - HS: chọn đáp án, giải Chọn đáp án C 6’ Hoạt động thớch Bi tập - Yêu cầu học sinh chọn đáp án, giải - HS khỏc nhn xột, sa thích cha - GV giải thích thêm, kết luận Hoạt động Bi tập - HS: chọn đáp án, giải Chọn đáp án B - Yêu cầu học sinh thớch chọn đáp án, giải thích - HS khác nhận xét, sửa - GV gi¶i thÝch cha thêm, kết luận 10 Hoạt động Bi tập - Yêu cầu học sinh - HS tho lun nhúm a thảo luận nhóm để gii cỏc cõu a, b giải câu a, b - Hai nhóm cử đại diện lên - GV nhËn xÐt, kÕt bảng để trả lời ln - Các nhóm cịn lại nhận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn xét, sửa chữa M N = ×1, 6726.10−27 + ×1, 6748.10−27 + × 9,1095.10−31 = 23, 4382.10−27 (kg) = 23, 4382.10−24 (g) b me × 9,1095.10−31 = m nt 23, 4382.1027 10 10 Hoạt động - Một học sinh lên bảng Bμi tËp - Các hc sinh cũn li gii - Yêu cầu học vo v sinh lên bảng, học sinh lại giải vào - GV nhận xét, kết luận Hoạt động Bi tập - Yêu cầu học sinh thảo luận nhóm để giải câu a, b - Học sinh thảo luận nhóm để giải câu a, b - Hai nhóm cử đại diện lên bảng để trả lời - Các nhóm cịn lại nhận xét, sửa chữa - GV nhËn xÐt, kÕt luËn = 2,73.10-14 áp dụng cơng thức tính ngun tử khối trung bình, ta có: 39,98 = 0,34 × 36 + 0, 06 × 38 + 99, 100 Giải phương trình ta A = 40 a 78,99 × 24 + 10 × 25 + 11, 01× 100 = 24,3 A Mg = b Cứ 10 nguyên tử 25Mg có 78,99 nguyên tử 24 Mg có 11,01 nguyên tử 26Mg Vậy có 50 nguyên tử 25Mg có 395 nguyên tử 24Mg có 55 nguyên tử 26Mg Củng cố, hướng dẫn học nhà Dặn học sinh nhà làm tập: Hợp chất A tạo thành từ ion có cấu hình electron 2 1s 2s 2p63s23p6 Trong phân tử A có tổng số hạt (p, n, e) 164 Xác định CTPT A? Cho A tác dụng vừa đủ với lượng Br2 thu chất rắn D không tan nước D tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu 13,44 lít khí Y (đktc) Xác định nồng độ mol dung dịch axit? Nguyên tử nguyên tố A có số lượng tử e lớp là: n = 4; l = 0; m = 0; ms = +1/2 Xác định tên, vị trí A bảng tuần hoàn? LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn C KẾT LUẬN Sau trình xây dựng, phát triển hồn thiện đề tài có áp dụng giảng dạy nhà phổ thông, thân nhận thấy việc phân chia dạng tập giúp ích cho học sinh tương đối nhiều: học sinh chủ động học tập, giáo viên có nhiều điều kiện để đánh giá phân xếp loại học sinh Tuy nhiên suy nghĩ chủ quan thân tơi, kính mong bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để đề tài thân tơi hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 Trang 3-5 5-6-7 8-9 10 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn MỤC LỤC Nội dung Mở đầu Tóm tắt lí thuyết chương Tóm tắt dạng tập Bài tập áp dụng Giáo án thể nghiệm Kết luận 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa, sách tập Hoá Học 10 (hai ban) NXB Giáo Dục Hoá Học nâng cao 10 NXB Giáo Dục Sách tham khảo tác giả: Ngô Ngọc An, Nguyễn Trọng Thọ NXB Giáo Dục phát hành 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... thành phần cấu tạo nguyên tử, đặc điểm hạt cấu tạo nên nguyên tử để giải tập liên quan - Dựa vào đại lượng đặc trưng cho nguyên tử để giải tập đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình... Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn xi : số nguyên tử (hay tỉ lệ % nguyên tử) Mi : nguyên tử khối (số khối) Phương pháp: - Gọi x, (hoặc a) M1 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị... NGHIỆM Tiết: LUYỆN TẬP VỀ: THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, KHỐI LƯỢNG CỦA NGUYÊN TỬ,OBITAN NGUYÊN TỬ I/ MỤC TIÊU Về kiến thức Củng cố kiến thức: - Đặc tính loại hạt cấu tạo nên nguyên tử LUAN VAN CHAT