phương pháp giải bài tập chương cấu tạo nguyên tử

Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn A. M U I. LÝ DO CHN SÁNG KIN, KINH NGHIM Chng “Cu to nguyên t” là chng lí thuyt ch đo, bn thân nó cha đng nhiu ni dung mi và khó vi hc sinh THPT, vì th giúp hc sinh bit, hiu và vn dng đc ni dung ca chng đ gii quyt nhng vn đ mà các em gp phi trong quá trình hc b môn Hoá Hc là rt quan trng. Xut phát t thc t đó tôi xin đa ra mt vài ý kin trong đ tài sáng kin, kinh nghim: “Phng pháp gii bài tp chng cu to nguyên t” (lp 10 nâng cao) đ quí thy cô và các em hc sinh tham kho và góp ý kin. II. LCH S CA SÁNG KIN, KINH NGHIM T thc t ging dy và tip thu ý kin ca ca các thy, cô trong t b môn Hoá Hc và các em hc sinh lp 10 (Hc chng trình nâng cao) trng THPT S 1 Vn Bàn, tôi nhn thy vic phân dng bài tp lí thuyt và bài tp đnh lng liên quan đn ni dung ca chng có ý ngha vô cùng ln. Không nhng giúp các em hc sinh có điu kin m rng và tìm hiu sâu thêm v th gii vi mô mà còn phát trin đc óc t duy logic, sáng to t đó trang b cho hc sinh k nng hc tp, nghiên cu đc tp làm mt nhà khoa hc. i vi giáo viên, quá trình lng ghép ni dung, phng pháp gii bài tp s to ra mi quan h hai chiu t đó giúp giáo viên nm đc hiu qu giáo dc v các mt: Nhn thc, thái đ, quan đim, xu hng hành vi ca hc sinh. T nhng li ích đó mà đ tài sáng kin, kinh nghim “Phng pháp gii bài tp chng cu to nguyên t” (lp 10 nâng cao) đã đc xây dng và hoàn thành. III. MC ÍCH NGHIÊN CU SÁNG KIN, KINH NGHIM Giúp giáo viên và hc sinh có điu kin tìm hiu sâu hn v cu to nguyên t, to tin đ cho quá trình tìm hiu, nghiên cu cu to cht. IV. NHIM V VÀ PHNG PHÁP NGHIÊN CU 1. Nhim v ca đ tài Kim tra, đánh giá quá trình nhn thc ca hc sinh, giáo viên có điu kin nâng cao hiu qu giáo dc. 2. Phng pháp nghiên cu ca đ tài Ch yu đi sâu phân dng bài tp theo ch đ; kt hp lng ghép: lí thuyt - bài tp, bài tp - lí thuyt đ kim tra, đánh giá hc sinh. VI. GII HN (PHM VI) NGHIÊN CU Chng 1 : “NGUYÊN T” - SGK HOÁ HC 10; sách bài tp HOÁ HC 10 hai ban (c bn và nâng cao) và các tài liu tham kho ca NXB Giáo dc. 1 Sỏng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bn B. NI DUNG I. TểM TT NI DUNG L THUYT C BN CA CHNG Nguyên tử Cấu trúc vỏ nguyên tử Nguyên tố hoá học Kích thớc, khối lợng nguyên tử Hạt nhân nguyên tử Vỏ nguyên tử Proton (p) Nơtron (n) Điện tích: 1+ Khối lợng: 1u Điện tích: 0 Khối lợng: 1u Electron (e) Điện tích: 1- Khối lợng: 5,5.10 -4 u Obitan nguyên tử Obitan nguyên tử Gồm các e có năng lợng gần bằng nhau. Kí hiệu: n = 1 2 3 4 K L M N Số obitan: n 2 Phân lớp e Gồm các e có năng lợng bằng nhau. Kí hiệu: s p d f Số obitan: 1 3 5 7 Sự phân bố e Nguyên lí Pau - li Nguyên lí vững bền Trật tự mức năng lợng Quy tắc Hun Cấu hình e nguyên tử Đặc điểm e lớp ngoài cùng Điện tích hạt nhân (Z+): Z = số p = số e Số khối (A): A = Z + N Nguyên tử khối trung bình: A = Đồng vị aA + bB 100 2 2 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn II. TÓM TT CÁC DNG BÀI TP C BN 1. Dng 1: - Xác đnh khi lng nguyên t. - Các bài toán v đ rng ca nguyên t, ca vt cht và t khi ht nhân nguyên t khi bit kích thc nguyên t, ht nhân và s khi. Kin thc cn nm vng: + Nguyên t đc cu to bi 3 ht c bn : e, p, n. Khi lng ht e là : 9,1094.10 -28 (g) hay 0,55.10 -3 u Khi lng ht p là :1,6726.10 -24 (g) hay 1 u Khi lng ht n là :1,6748.10 -24 (g) hay 1 u + Khi lng nguyên t : nneNT mmmm + + = . Do khi lng ca cac ht e rt nh, nên coi khi lng nguyên t nnNT mmm + = . + Khi lng riêng ca mt cht : V m D = . + Th tích khi cu : 3 3 4 rV π = ; r là bán kính ca khi cu. + Liên h gia D và V ta có công thc : 3 .14,3. 3 4 r m D = 2. Dng 2: Các dng bài tp liên quan đn các ht to thành mt nguyên t. Kin thc cn nm vng: - Tng s ht c bn (x) = tng s ht proton (p) + tng s ht ntron (n) + tng s ht electron (e). Do p = e nên (x) = 2p + n. - S dng bt đng thc ca s ntron (đi vi đng v bn có 822 ≤ ≤ Z ): đ lp 2 bt đng thc t đó tìm gii hn ca p. pnp 5,1≤≤ 3. Dng 3: Dng bài tp tìm s khi, phn trm đng v và khi lng nguyên t (nguyên t khi) trung bình. Kin thc cn nm vng: Hu ht các nguyên t hóa hc là hn hp ca nhiu đng v, nên khi lng nguyên t ca các nguyên t đó là khi lng nguyên t trung bình ca hn hp các đng v. ∑ ∑ = i ii x Mx M Vi i: 1, 2, 3, …, n. 3 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn x i : s nguyên t (hay t l % ca nguyên t). M i : nguyên t khi (s khi). Phng pháp: - Gi x, (hoc a) và M 1 ln lt là thành phn % (hoc s nguyên t) và nguyên t khi ca đng v th nht. - Gi y, (hoc b) và M 2 ln lt là thành phn % (hoc s nguyên t) và nguyên t khi ca đng v th hai. Nguyên t khi trung bình ca nguyên t là M Sau đó lp s đ đng chéo: M M 1 M 2 M 2 - M M 1 - M I x (a) II y (b) T s đ, có: 2 1 - = y M- M M x M (hoc: 2 1 - a = b M- M M M ). Ly giá tr tuyt đi ca biu thc trên đc giá tr cn xác đnh. 4. Dng 4: Da vào cu hình electron xác đnh nguyên t là phi kim hay kim loi và cho bit tính cht hóa hc ca chúng. Kin thc cn nm vng: a. Trong nguyên t các electron chim các mc nng lng t thp đn cao theo dãy: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s …  nh ta dùng quy tc Klechkowsky 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f… 6s 6p 6d 6f… 7s 7p 7d 7f… Khi vit cu hình electron trong nguyên t ca các nguyên t. + i vi 20 nguyên t đu cu hình electron phù hp vi th t mc nng lng. VD : 19 K cu hình electron : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 . + i vi nguyên t th 21 tr đi cu hình electron không trùng mc nng lng, nên mc nng lng 3d ln hn 4s. Ví d : 26 Fe. Mc nng lng : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 . Cu hình electron : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 . 4 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn + Cu hình electron ca mt s nguyên t nh Cu, Cr, Pd … có ngoi l đi vi s sp xp electron lp ngoài cùng, vì đ cu hình electron bn nht. VD : Cu có Z = 29 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . (đáng l 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 , nhng electron ngoài cùng nhy vào lp trong đ có mc bão hòa và mc bán bão hòa). b. Xác đnh nguyên t là phi kim hay kim loi. + Các nguyên t có 1, 2, 3 electron lp ngoài cùng là kim loi (tr nguyên t hiđro, heli, bo). + Các nguyên t có 5, 6, 7 electron lp ngoài cùng là phi kim. + Các nguyên t có 8 electron lp ngoài cùng là khí him. + Các nguyên t có 4 electron lp ngoài cùng nu  chu k nh là phi kim,  chu k ln là kim loi. 5. Dng 5: Bài tp liên quan đn các s lng t Kin thc cn nm vng: - S lng t chính (n ∈ N * ). S lng t này xác đnh nng lng ca e trong nguyên t (E = 24 22 2 me nh π − , trong đó m: là khi lng electron; e: là đin tích ca electron; h: là hng s Plng có giá tr = 6,625 es.s). - S lng t ph (l) qui đnh hình dng AO (l = 0; AO s . l = 1; AO p . l = 2; AO d . l = 3; AO f ) và xác đnh mô men đng lng M ca electron (M = m.v.r) theo công thc: M = (1) 2 h ll π + nó gm các giá tr t 0 đn n – 1 (nh vy ng vi mt giá tr ca n s có n giá tr ca l). - S lng t t (m l ) xác đnh hình chiu mô men đng lng ca electron trên trc z; M z = 2 h m π , nó qui đnh s AO trong cùng mt phân lp. S lng t t gm các giá tr t - l đn + l. Nh vy, ng vi mt giá tr ca l có 2l + 1 giá tr ca m l hay ng vi mt giá tr ca n có n 2 giá tr ca m l . - S lng t spin (m s ) mô t hình chiu mô men đng lng riêng ca electron, m s có hai giá tr (-1/2 và +1/2). III. BÀI TP ÁP DNG Dng 1:  20 0 C D Au = 19,32 g/cm 3 . Gi thit trong tinh th các nguyên t Au là nhng hình cu chim 75% th tích tinh th. Bit khi lng nguyên t ca Au là 196,97. Tính bán kính nguyên t ca Au? Hng dn: Th tích ca 1 mol Au: 3 195,10 32,19 97,196 cmV Au == . 5 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn Th tích ca 1 nguyên t Au: 324 23 10.7,12 10.023,6 1 . 100 75 .195,10 cm − = . Bán kính ca Au: cm V r 8 3 24 3 10.44,1 14,3.4 10.7,12.3 .4 3 − − === π . Dng 2: a. Nguyên t ca mt nguyên t có cu to bi 115 ht. Ht mang đin nhiu hn ht không mang đin là 25 ht. Xác đnh A; N ca nguyên t trên. Hng dn: Theo đu bài, có : p + e + n = 115. Mà: p = e nên ta có 2p + n = 115 (1). Mt khác : 2p – n = 25 (2). Kt hp (1) và (2) ta có : gii ra ta đc ⎩ ⎨ ⎧ =− =+ 252 1152 np np ⎩ ⎨ ⎧ = = 45 35 n p Vy A = 35 + 45 = 80. b. Xác đnh cu to ht (tìm s e, s p, s n), vit kí hiu nguyên t ca nguyên t sau, bit (tng s ht c bn ca nguyên t đó là 13). Hng dn: Theo đu bài, có : p + e + n = 13. Mà : e = p nên có : 2p + n = 13 ⇒ n = 13 – 2p (*). i vi đng v bn có : pnp 5,1 ≤ ≤ (**) . Thay (*) vào (**) ta đc: ppp 5,1213 ≤ − ≤ . 543,47,3 7,3 5,3 13 135,35,1213 3,4 3 13 133213 =⇒=⇒≤≤⇒ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ ≈≥⇒≥⇔≤− ≈≤⇒≤⇔−≤ npp pppp pppp . Vy e = p = 4. A = 4 + 5 = 9 . Ký hiu : . X 9 4 Dng 3: ng có 2 đng v và . Nguyên t khi trung bình ca đng là 63,54. Tìm t l khi lng ca trong CuCl Cu 63 29 Cu 65 29 Cu 63 29 2 . Hng dn: t % ca đng v là x, ta có phng trình: 63x + 65(1 – x) = 63,54 Cu 63 29 ⇒ x = 0,73 Vy % = 73%. Cu 63 29 54,134 2 = CuCl M . Thành phn % ca 2 đng v Cu trong CuCl 2 : %4747,0 54,134 54,63 == . Thành phn % ca trong CuCl Cu 63 29 2 : 6 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn Trong 100g CuCl 2 có 47g là Cu (c 2 đng v). trong hn hp 2 đng v và thì đng v chim 73%. Vy khi lng trong 100g CuCl Cu 63 29 Cu 65 29 Cu 63 29 Cu 63 29 2 là : %31,34 100 73.47 = . Dng 4 và 5: Phi kim X có electron sau cùng ng vi 4 s lng t có tng đi s là 2,5. Xác đnh X và cho bit v trí ca X trong bng tun hoàn. Bit rng electron trong X ln lt chim các obitan bt đu t m có tr s nh trc. Hng dn: T d kin ca đ, có: n + l + m l + m s = 2,5. TH1 : m s = -1/2 ⇒ n + l + m 1 = 3, ta có: - n = 1 có: l = 0; m l = 1 ⇒ l + m l = 1 ≠ 2 (loi). - n = 2 có: l + m l = 1. + l = 0 ; m l = 0 l + m⇒ l = 0 ≠ 1 (loi). + l = 1; m l = -1, 0, 1 ⇒ l + m l = 1 ⇔ m l = 0. X có cu hình: 1s 2 2s 2 2p 5 (Flo). V trí: Ô (9), chu kì (2), nhóm (VIIA). - n = 3 có l + m l = 0. + l = 0; m l = 0. X có cu hình: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 (Mg). V trí: Ô (2), chu kì (3), nhóm (IIA). + l = 1; m l = -1. X có cu hình: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 (S). V trí: Ô (16), chu kì (3), nhóm (VIA). + l = 2; m l = -2 (loi). TH2 : m s = +1/2 n + l + m⇒ 1 = 2, ta có các trng hp: - n = 1 có: l = 0; m l = 1 ⇒ l + m l = 1 (loi). - n = 2 có: l + m l = 0. + l = 0 ; m l = 0. X có cu hình: 1s 2 2s 2 (Be). V trí: Ô (4), chu kì (2), nhóm (IIA). + l = 1; m l = -1. X có cu hình: 1s 2 2s 2 2p 1 (Bo). V trí: Ô (5), chu kì (2), nhóm (IIIA). Kt lun: X là phi kim vy X ln lt là: F, S. IV. GIÁO ÁN TH NGHIM Tit: 8 LUYN TP V: THÀNH PHN CU TO NGUYÊN T, KHI LNG CA NGUYÊN T,OBITAN NGUYÊN T. I/ MC TIÊU 1. V kin thc Cng c kin thc: - c tính các loi ht cu to nên nguyên t. 7 Sỏng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bn - Nhng i lng c trng cho nguyờn t: in tớch, s khi, nguyờn t khi. 2. V k nng Rốn k nng: - Vn dng kin thc v thnh phn cu to nguyờn t, c im ca cỏc ht cu to nờn nguyờn t gii cỏc bi tp liờn quan. - Da vo cỏc i lng c trng cho nguyờn t gii cỏc bi tp v ng v, nguyờn t khi, nguyờn t khi trung bỡnh. II/ CHUN B - GV: Phiu hc tp; - HS: Nghiờn trc bi mi. III/ CC BC LấN LP 1. n nh lp: S s: Vng: ./ Cú phộp (.) 2. Kim tra bi c Lng vo tit luyn tp. 3. Bi mi T/gian Hot ng ca Thy Hot ng ca Trũ Nội dung 6 6 10 Hoạt động 1 Bi tập 1. - Yêu cầu học sinh chọn đáp án, giải thích. - GV giải thích thêm, kết luận. Hoạt động 2 Bi tập 2. - Yêu cầu học sinh chọn đáp án, giải thích. - GV giải thích thêm, kết luận. Hoạt động 3 Bi tập 3 - Yêu cầu học sinh thảo luận nhóm để giải các câu a, b. - GV nhận xét, kết luận. - HS: chn ỏp ỏn, gii thớch. - HS khỏc nhn xột, sa cha. - HS: chn ỏp ỏn, gii thớch. - HS khỏc nhn xột, sa cha. - HS tho lun nhúm gii cỏc cõu a, b. - Hai nhúm c i din lờn bng tr li. - Cỏc nhúm cũn li nhn B/ BI TP 1. Chn ỏp ỏn C. 2. Chn ỏp ỏn B. 3. a. 8 Sỏng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bn 10 10 Hoạt động 4 Bi tập 4 - Yêu cầu một học sinh lên bảng, các học sinh còn lại giải vào vở. - GV nhận xét, kết luận. Hoạt động 5 Bi tập 5 - Yêu cầu học sinh thảo luận nhóm để giải các câu a, b. - GV nhận xét, kết luận. xột, sa cha. - Mt hc sinh lờn bng. - Cỏc hc sinh cũn li gii vo v. - Hc sinh tho lun nhúm gii cỏc cõu a, b. - Hai nhúm c i din lờn bng tr li. - Cỏc nhúm cũn li nhn xột, sa cha. 27 N 27 31 27 24 M 7 1,6726.10 7 1,6748.10 7 9,1095.10 23,4382.10 (kg) 23,4382.10 (g) =ì +ì +ì = = b. 31 e 27 nt -14 m 7 9,1095.10 m 23,4382.10 = 2,73.10 ì = 4. ỏp dng cụng thc tớnh nguyờn t khi trung bỡnh, ta cú: 0,34 36 0,06 38 99, 6 39,98 100 ì+ ì+ = Gii phng trỡnh trờn ta c A = 40. 5. a. Mg 78,9924102511,01 A 100 = 24,3 ì+ì+ ì = b. Cứ 10 nguyên tử 25 Mg thì có 78,99 nguyên tử 24 Mg và có 11,01 nguyên tử 26 Mg. Vậy nếu có 50 nguyên tử 25 Mg thì có 395 nguyên tử 24 Mg và có 55 nguyên tử 26 Mg. 4. Cng c, hng dn hc nh Dn hc sinh v nh lm cỏc bi tp: 1. Hp cht A c to thnh t cỏc ion u cú cu hỡnh electron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Trong mt phõn t A cú tng s ht (p, n, e) l 164. Xỏc nh CTPT ca A? Cho A tỏc dng va vi mt lng Br 2 thu c cht rn D khụng tan trong nc. D tỏc dng va vi 100 ml dung dch H 2 SO 4 c, núng, thu c 13,44 lớt khớ Y (ktc). Xỏc nh nng mol ca dung dch axit? 2. Nguyờn t ca nguyờn t A cú b 4 s lng t ca e lp ngoi l: n = 4; l = 0; m = 0; m s = +1/2. Xỏc nh tờn, v trớ ca A trong bng tun hon? 9 Sáng kin kinh nghim nm hc 2010 - 2011 GV: Lng Th Dng - THPT s 1 Vn Bàn C. KT LUN Sau quá trình xây dng, phát trin và hoàn thin đ tài có áp dng trong ging dy  nhà ph thông, bn thân tôi nhn thy vic phân chia các dng bài tp đã giúp ích cho hc sinh tng đi nhiu: hc sinh ch đng hn trong hc tp, giáo viên có nhiu điu kin đ đánh giá phân xp loi hc sinh. Tuy nhiên đây mi là suy ngh ch quan ca bn thân tôi, kính mong các bn đng nghip đóng góp ý kin đ đ tài ca bn thân tôi đc hoàn thin hn. Xin trân trng cm n! 10 [...]... 2 3-5 5-6-7 8-9 10 GV: L M CL C N i dung M u Tóm t t lí thuy t c b n c a ch ng Tóm t t các d ng bài t p c b n Bài t p áp d ng Giáo án th nghi m K t lu n 11 ng Th D ng - THPT s 1 V n Bàn Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011 GV: L ng Th D ng - THPT s 1 V n Bàn TÀI LI U THAM KH O 1 Sách giáo khoa, sách bài t p Hoá H c 10 (hai ban) NXB Giáo D c 2 Hoá H c nâng cao 10 NXB Giáo D c 3 Sách tham kh o c . I. TểM TT NI DUNG L THUYT C BN CA CHNG Nguyên tử Cấu trúc vỏ nguyên tử Nguyên tố hoá học Kích thớc, khối lợng nguyên tử Hạt nhân nguyên tử Vỏ nguyên tử Proton (p) Nơtron (n) Điện tích: 1+ Khối. ì+ì+ ì = b. Cứ 10 nguyên tử 25 Mg thì có 78,99 nguyên tử 24 Mg và có 11,01 nguyên tử 26 Mg. Vậy nếu có 50 nguyên tử 25 Mg thì có 395 nguyên tử 24 Mg và có 55 nguyên tử 26 Mg. 4. Cng. e Nguyên lí Pau - li Nguyên lí vững bền Trật tự mức năng lợng Quy tắc Hun Cấu hình e nguyên tử Đặc điểm e lớp ngoài cùng Điện tích hạt nhân (Z+): Z = số p = số e Số khối (A): A = Z + N Nguyên tử