GIẢI SÁCH GIÁO KHOA MÔN HÓA HỌC LỚP 10 BỘ SÁCH: CHÂN TRỜI SÁNG TẠO CHƯƠNG 1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

GIẢI SÁCH GIÁO KHOA MƠN HĨA HỌC LỚP 10 BỘ SÁCH: CHÂN TRỜI SÁNG TẠO CHƯƠNG CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Bài Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử Mở đầu: Trong nguyên tử, electron chuyển động chiếm mức lượng nào? Trình tự xếp mức lượng sao? Việc phân bố electron nguyên tử tuân theo nguyên lí quy tắc nào? Lời giải chi tiết: - Theo mơ hình đại, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định, tạo thành đám mây electron - Các electron xếp thành lớp phân lớp theo lượng từ thấp đến cao - Trình tự xếp mức lượng: + Các electron phân lớp có lượng + Các electron lớp có lượng gần Sự chuyển động electron nguyên tử Câu hỏi thảo luận Quan sát Hình 4.1 4.2, so sánh điểm giống khác mơ hình Rutherford – Bohr với mơ hình đại mơ tả chuyển động electron nguyên tử Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.1 4.2 => So sánh Lời giải chi tiết: Hình 4.1 Giống Khác Hình 4.2 Chuyển động xung quanh hạt nhân Quỹ đạo hình trịn bầu dục Chuyển động nhanh xung xác định xung quanh hạt nhân quanh hạt nhân, không theo quỹ đạo xác định Vận dụng: Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời trung tâm thiên thể quay quanh theo quỹ đạo xác định Hãy cho biết mơ hình ngun tử nhà khoa học gọi mô hình hành tinh nguyên tử, tương tự hệ Mặt Trời? Phương pháp giải: - Theo Rutherford – Bohr: electron chuyển động quỹ đạo hình trịn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân - Theo mơ hình đại: chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân, không theo quỹ đạo xác định Lời giải chi tiết: - Các thiên thể quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo xác định - Theo Rutherford – Bohr: electron chuyển động quỹ đạo hình tròn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân => Mơ hình ngun tử Rutherford – Bohr gọi mơ hình hành tinh ngun tử, tương tự hệ Mặt Trời Quan sát Hình 4.3, phân biệt khái niệm đám mây electron khái niệm orbital nguyên tử Phương pháp giải: - Đám mây electron: khu vực khơng gian xung quanh hạt nhân mà có electron - Orbital nguyên tử: khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron khoảng 90% Lời giải chi tiết: - Đám mây electron khu vực có có mặt electron xung quanh hạt nhân - Orbital nguyên tử khu vực mà xác suất có mặt electron 90% xung quanh hạt nhân Cho biết khái niệm orbital nguyên tử xuất phát từ mơ hình ngun tử Rutherford – Bohr hay mơ hình ngun tử đại Phương pháp giải: Orbital nguyên tử khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90% Lời giải chi tiết: Orbital nguyên tử khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90% => Xuất phát từ mơ hình ngun tử đại electron chuyển động không theo quỹ đạo, mật độ electron không giống Quan sát Hình 4.4, cho biết điểm giống khác orbital p (px, py, pz) Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.4 so sánh Lời giải chi tiết: px Giống Khác py pz Đều có hình dạng số Nằm trục Ox Nằm trục Oy Nằm trục Oz Lớp phân lớp electron Quan sát Hình 4.5, nhận xét cách gọi tên lớp electron chữ tương ứng với lớp từ đến Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.5 gọi tên Lời giải chi tiết: - Lớp – Lớp K - Lớp – Lớp L - Lớp – Lớp M - Lớp – Lớp N - Lớp – Lớp O - Lớp – Lớp P - Lớp – Lớp Q => Cách gọi tên theo bảng chữ từ K đến Q ứng với lớp từ đến Từ Hình 4.5, cho biết lực hút hạt nhân với electron lớp lớn lớp nhỏ Phương pháp giải: Các lớp gần hạt nhân lực hút lớn Lời giải chi tiết: - Lớp K gần hạt nhân => Lực hút hạt nhân với electron lớp K lớn - Lớp Q nằm xa hạt nhân => Lực hút hạt nhân với electron lớp Q nhỏ Quan sát Hình 4.6, nhận xét số lượng phân lớp các lớp từ đến Phương pháp giải: Đếm số phân lớp => So sánh với số lớp Lời giải chi tiết: - Lớp có phân lớp - Lớp có phân lớp - Lớp có phân lớp - Lớp có phân lớp => Từ lớp đến lớp 4, số phân lớp lớp số thứ tự lớp Cấu hình electron ngun tử Quan sát Hình 4.7, nhận xét chiều tăng lượng electron AO trạng thái (trạng thái có lượng thấp nhất) Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.7 rút nhận xét Lời giải chi tiết: Ở trạng thái bản, electron nguyên tử chiếm orbital có mức lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p… Quan sát Hình 4.8, cho biết cách biểu diễn electron orbital dựa sở Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.8 rút nhận xét Lời giải chi tiết: Trong orbital chứa tối đa electron có chiều tự quay ngược 10 Quan sát Hình 4.9, cho biết ngun tử oxygen có electron ghép đơi electron độc thân Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.9 rút nhận xét Lời giải chi tiết: - Nguyên tử oxygen có: + electron ghép đôi nằm orbital 1s, 2s orbital 2p + electron độc thân nằm orbital 2p 11 Từ Bảng 4.1, mối quan hệ số thứ tự lớp số electron tối đa lớp Phương pháp giải: Quan sát Bảng 4.1 rút nhận xét Lời giải chi tiết: - Lớp có tối đa eletron = 2.12 - Lớp có tối đa electron = 2.22 - Lớp có tối đa 18 electron = 2.32 - Lớp có tối đa 32 electron = 2.42 => Số electron tối đa lớp n 2n2 Luyện tập Nguyên tử nitrogen có lớp electron có phân lớp s phân lớp p Các phân lớp s chứa số electron tối đa, phân lớp p chứa nửa số electron tối đa Nguyên tử nitrogen có electron? Phương pháp giải: Nitrogen có lớp - Lớp có phân lớp 1s - Lớp có phân lớp 2s 2p - Phân lớp s có tối đa electron - Phân lớp p có tối đa electron Lời giải chi tiết: Nitrogen có lớp - Lớp có phân lớp 1s - Lớp có phân lớp 2s 2p - Phân lớp s có tối đa số electron => 1s có electron, 2s có electron - Phân lớp p chứa nửa số electron tối đa => 2p có electron => Nguyên tử nitrogen có số electron = + + = electron Câu hỏi thảo luận 12 Quan sát Hình 4.10, nhận xét số lượng electron độc thân trường hợp Phương pháp giải: Quan sát Hình 4.10 rút nhận xét Lời giải chi tiết: (a) Phân lớp bão hịa => Khơng có electron độc thân (b) Phân lớp nửa bão hịa => Số electron độc thân = số orbital phân lớp (c) Phân lớp chưa bão hịa => số elecron độc thân nhỏ số orbital phân lớp 13 Hãy đề nghị cách phân bố electron vào orbital để số electron độc thân tối đa Phương pháp giải: Lời giải chi tiết: Luyện tập: Trong trường hợp (a) (b) đây, trường hợp có phân bố electron vào orbital tuân theo không tuân theo quy tắc Hund Phương pháp giải: Trong phân lớp chưa bão hòa, electron phân bố vào orbital cho số electron độc thân tối đa Lời giải chi tiết: Cả trường hợp (a) (b) chưa đạt phân lớp bão hòa - Trường hợp (a) có electron độc thân => Số electron độc thân tối đa - Trường hợp (b) khơng có electron độc thân => Số electron độc thân chưa tối đa => Trường hợp (a) tuân theo quy tắc Hund, trường hợp (b) không tuân theo quy tắc Hund Câu hỏi thảo luận 14 Cấu hình electron nguyên tử cho biết thơng tin gì? Phương pháp giải: Lời giải chi tiết: Cấu hình electron cho biết: số electron phân lớp, số electron lớp cùng, số lớp electron nguyên tử Luyện tập: Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố aluminium (Z = 13) biểu diễn cấu hình electron aluminium theo orbital Từ đó, xác định số electron độc thân nguyên tử Phương pháp giải: Bước 1: Xác định số electron: 13 Bước 2: Viết thứ tự lớp phân lớp electron theo chiều tăng dần lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p Bước 3: Điền electron vào phân lớp theo nguyên lí vững bền electron cuối 10 Lời giải chi tiết: - Nguyên tử có Z = 13 => Có 13 electron - Viết theo thứ tự: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d… (trong phân lớp s chứa tối ta electron, phân lớp p chứa tối đa electron, phân lớp d chứa tối đa 10 electron, phân lớp f chứa tối đa 14 electron) - Điền electron: 1s22s22p63s23p1 => Nguyên tử aluminium có electron độc thân Câu hỏi thảo luận 15 Quan sát Bảng 4.2, cho biết dựa sở để dự đoán phosphorus nguyên tố phi kim Phương pháp giải: - Các nguyên tử có 1, 2, electron lớp nguyên tử nguyên tố kim loại - Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp thường nguyên tử nguyên tố phi kim Lời giải chi tiết: Theo Bảng 4.2 phosphorus có electron lớp 11 => Phosphorus nguyên tố phi kim Vận dụng: Lithium ngun tố có nhiều cơng dụng, sử dụng chế tạo máy bay số loại pin định Pin Lithium -lon (pin Li-lon) ngày phổ biến, cung cấp lượng cho sống hàng triệu người ngày thơng qua thiết bị máy tính xách tay, điện thoại di động, xe Hybrid, xe điện,… nhờ trọng lượng nhẹ, cung cấp lượng cao khả sạc lại Dựa vào cấu hình electron nguyên tử (Bảng 4.2), dự đoán lithium kim loại, phi kim hay khí hiếm? Phương pháp giải: - Các nguyên tử có 1, 2, electron lớp ngồi nguyên tử nguyên tố kim loại - Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp thường nguyên tử nguyên tố phi kim - Các nguyên tử có electron lớp ngồi ngun tử ngun tố kim loại phi kim - Nguyên tử có electron lớp nguyên tử nguyên tố khí Lời giải chi tiết: Theo Bảng 4.2 lithium có electron lớp ngồi => Lithium nguyên tố kim loại Bài 1: Trong cách biểu diễn electron orbital phân lớp 2p trạng thái bản, chọn cách phân bố đúng: Phương pháp giải: - Trong phân lớp chưa bão hòa, electron phân bố vào orbital cho số electron độc thân tối đa - AO chứa electron độc thân: ↑ - AO chứa electron ghép đôi: ↑↓ Lời giải chi tiết: (1): chứa tối đa electron biểu diễn electron độc thân mũi tên lên (2): sai số electron độc thân chưa tối đa (3): sai biểu diễn electron độc thân mũi tên xuống (4): sai biểu diễn electron độc thân mũi tên xuống 12 (5): sai số electron độc thân chưa tối đa, biểu diễn electron độc thân mũi tên xuống (6): sai biểu diễn electron độc thân mũi tên xuống Bài 2: Cho nguyên tố X có lớp electron, lớp thứ có electron Xác định số hiệu nguyên tử X Phương pháp giải: - Lớp thứ nhất: có phân lớp 1s - Lớp thứ 2: có phân lớp 2s 2p Lời giải chi tiết: - Lớp thứ nhất: có phân lớp 1s - Lớp thứ 2: có phân lớp 2s 2p - Phân lớp s chứa tối đa electron, phân lớp p chứa tối đa electron => Cấu hình electron nguyên tố X: 1s22s22p4 => Nguyên tố X có electron => Số hiệu nguyên tử X: Z = Bài 3: Ở trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố có electron độc thân? a) Boron b) Oxygen c) Phosphorus d) Chlorine Phương pháp giải: Bước 1: Xác định số electron Bước 2: Viết thứ tự lớp phân lớp electron theo chiều tăng dần lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p Bước 3: Điền electron vào phân lớp theo nguyên lí vững bền electron cuối Bước 4: Xác định số electron độc thân Lời giải chi tiết: a) Boron (Z = 5): 1s22s22p1 => Có electron độc thân b) Oxygen (Z = 8): 1s22s22p4 => Có electron độc thân c) Phosphorus (Z = 15): 1s22s22p63s23p3 => Có electron độc thân d) Chlorine (Z = 17): 1s22s22p63s23p5 => Có electron độc thân Bài 4: Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố: carbon (Z = 6), sodium (Z = 11) oxygen (Z = 8) Cho biết số electron lớp nguyên tử nguyên tố Chúng kim loại, phi kim hay khí Phương pháp giải: Bước 1: Xác định số electron Bước 2: Viết thứ tự lớp phân lớp electron theo chiều tăng dần lượng: 13 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p Bước 3: Điền electron vào phân lớp theo nguyên lí vững bền electron cuối Bước 4: Xác định số electron lớp ngồi + Các ngun tử có 1, 2, electron lớp nguyên tử nguyên tố kim loại + Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp thường nguyên tử nguyên tố phi kim + Các ngun tử có electron lớp ngồi nguyên tử nguyên tố kim loại phi kim + Nguyên tử có electron lớp ngồi ngun tử ngun tố khí Lời giải chi tiết: - Nguyên tố Carbon (Z = 6): 1s22s22p2 => Có electron lớp ngồi cùng, nguyên tố phi kim - Nguyên tố Sodium (Z = 11): 1s22s22p63s1 => Có electron lớp ngồi cùng, nguyên tố kim loại - Nguyên tố Oxygen (Z = 8): 1s22s22p4 => Có electron lớp cùng, nguyên tố phi kim 14