Bài toán về nguyên tử

BI TON V NGUYấN T ( Dnh cho hc sinh gii ) I- TểM TT KIN THC: 1) Cu to nguyờn t : * Lu ý : - S p = s e = s in tớch ht nhõn - Quan h gia s p v s : p n 1,5p ( ỳng vi 83 nguyờn t ) - Khi lng tng i ca 1 nguyờn t ( nguyờn t khi ) NTK = s n + s p - Khi lng tuyt i ca mt nguyờn t ( tớnh theo gam ) Cỏch 1 : m T = m e + m p + m n Cỏch 2 : m T = m t ì 0,166. 10 -23 ( gam) ( Vỡ khi lng cỏc electron rt nh nờn giỏ tr tớnh c t 2 cỏch trờn gn bng nhau ) - Cỏc electron sp xp theo lp t trong ra ngoi ( tu theo mc nng lng) STT ca lp : 1 2 3 S e ti a : 2e 8e 18e Nguyên tử có thể lên kết đợc với nhau nhờ e lớp ngoài cùng. 2/ Nguyên tố hóa học (NTHH): là tập hợp những nguyên tử cùng loại có cùng số p trong hạt nhân. - Số p là số đặc trng của một NTHH. - Mỗi NTHH đợc biểu diễn bằng một hay hai chữ cái. Chữ cái đầu viết dới dạng in hoa chữ cái thứ hai là chữ thờng. Đó là KHHH - Nguyên tử khối là khối lợng của nguyên tử tính bằng ĐVC. Mỗi nguyên tố có một NTK riêng. Khối lợng 1 nguyên tử = khối lợng 1đvc.NTK NTK = 1 khoiluongmotnguyentu khoiluong dvc m a Nguyên tử = a.m 1đvc .NTK (1ĐVC = 1 12 KL của NT(C) (M C = 1.9926.10 - 23 g) = 1 12 1.9926.10 - 23 g= 1.66.10 - 24 g) 3) S to thnh ion t cu trỳc bóo hũa ( 8e lp ngoi cựng hoc 2e i vi H ) thỡ cỏc nguyờn t cú th nhng hoc nhn thờm electron to ra nhng phn mang in - gi l ion * Kim loi v Hiro : nhng e to ion dng ( cation) Ca 2e Ca 2 + * Cỏc phi kim nhn e to ion õm (anion) Cl + 1e Cl - II- BI TP 1) Mt nguyờn t X cú tng s ht e,p,n l 34. S ht mang in nhiu hn s ht khụng mang in l 10. Tỡm tờn nguyờn t X. V s cu to ca nguyờn t X v ion c to ra t nguyờn t X 2) Tỡm tờn nguyờn t Y cú tng s ht trong nguyờn t l 13. Tớnh khi lng bng gam ca nguyờn t. 3) Mt nguyờn t X cú tng s ht l 46, s ht khụng mang in bng 8 15 s ht mang in. Xỏc nh nguyờn t X thuc nguyờn t no ? v s cu to nguyờn t X ? Nguyờn t V : gm cỏc electron ( e, q =1- , m 5.10 -4 vC ) Ht nhõn proton ( p, q =1+, m 1 vC) ntron (n, q = 0, m 1 vC ) 4) Hợp chất A có công thức dạng MX y trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng. M là kim loại, X là phi kim có 3 lớp e trong nguyên tử. Hạt nhân M có n – p = 4 . Hạt nhân X có n’=p’ ( n,p,n’,p’ là số nơtron và proton của nguyên tử M và X ). Tổng số proton trong MX y là 58. Xác định các nguyên tử M và X Hướng dẫn: Nguyên tử M có : n – p = 4 ⇒ n = 4 + p ⇒ NTK = n + p = 4 + 2p Nguyên tử X có : n’ = p’ ⇒ NTK = 2p’ Trong MX y có 46,67% khối lượng là M nên ta có : 4 2 46,67 7 .2 ' 53,33 8 p y p + = ≈ (1) Mặt khác : p + y.p’ = 58 ⇒ yp’ = 58 – p ( 2) Thay ( 2) vào (1) ta có : 4 + 2p = 7 8 . 2 (58 – p ) giải ra p = 26 và yp’ = 32 M có p = 26 ( Fe ) X thõa mãn hàm số : p’ = 32 y ( 1≤ y ≤ 3 ) y 1 2 3 P’ 32(loại) 16 10,6 ( loại) Vậy X có số proton = 16 ( S ) 5) Nguyên tử Z có tổng số hạt bằng 58 và có nguyên tử khối < 40 . Hỏi Z thuộc nguyên tố hoá học nào. Vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử của nguyên tử Z ? Cho biết Z là gì ( kim loại hay phi kim ? ) Hướng dẫn : đề bài ⇒ 2p + n = 58 ⇔ n = 58 – 2p ( 1 ) Mặt khác : p ≤ n ≤ 1,5p ( 2 ) ⇒ p ≤ 58 – 2p ≤ 1,5p giải ra được 16,5 ≤ p ≤ 19,3 ( p : nguyên ) Vậy p có thể nhận các giá trị : 17,18,19 p 17 18 19 n 24 22 20 NTK = n + p 41 40 39 Vậy nguyên tử Z thuộc nguyên tố Kali ( K ) 6) Tìm 2 nguyên tố A, B trong các trường hợp sau đây : a) Biết A, B đứng kế tiếp trong một chu kỳ của bảng tuần hoàn và có tổng số điện tích hạt nhân là 25. b) A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp và cùng một phân nhóm chính trong bảng tuần hoàn. Tổng số điện tích hạt nhân là 32. 7) Nguyên tử A có n – p = 1 , nguyên tử B có n’=p’ . Trong phân tử A y B có tổng số proton là 30, khối lượng của nguyên tố A chiếm 74,19% .Tìm tên của nguyên tử A, B và viết CTHH của hợp chất A y B ? Viết PTHH xảy ra khi cho A y B và nước rồi bơm từ từ khí CO 2 vào dung dịch thu được. 8) Các nguyên tố trong bảng có tính chất hoá học tương tự nhau: Số nơtron Số proton Số khối Sắp xếp electron Mg ( Ma gie ) 12 12 24 2,8,2 Ca ( Can xi ) 20 10 10 2,8,8,2 Sr ( Stron ti ) 49 38 87 2,8,18,8,2 Yếu tố nào ảnh hưởng nhiều nhất đến tính chất hoá học ? A. Số proton trong nguyên tử ; B. Số nơtron trong nguyên tử C. Số khối mỗi nguyên tử ; D. Sự sắp xếp các electron 9) Một nguyên tử R có 6e,6n,6p . Hãy tính tỉ số khối lượng của electron so với tổng khối lượng nguyên tử ? Từ đó nhận xét : có thể coi khối lượng hạt nhân là khối lượng nguyên tử được không Cho biết : m e = 9,1. 10 -28 gam ; m p = 0,1672.10 -23 gam; m n = 0,1675.10 -23 gam 10) Hợp chất X được tạo thành từ cation M + và anion Y 2- . Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên. Tổng số proton trong M + là 11 còn tổng số electron trong Y 2- là 50. Xác định CTPT của hợp chất X và gọi tên ? ứng dụng của chất này trong nông nghiệp . Biết rằng 2 nguyên tố trong Y 2- thuộc cùng phân nhóm trong 2 chu kỳ liên tiếp của bảng tuần hoàn các ng.tố Hướng dẫn : Đặt CTTQ của hợp chất X là M 2 Y Giả sử ion M + gồm 2 nguyên tố A, B : ⇒ ion M + dạng : A x B y + có : x + y = 5 ( 1 ) x.p A + y.p B = 11 ( 2) Giả sử ion Y 2- gồm 2 nguyên tố R, Q : ⇒ ion Y 2- dạng : R x’ Q y’ 2- có : x’ + y’ = 5 (3) x’p R + y’.p Q = 48 (4 ) do số e > số p là 2 Từ ( 1 ) và (2) ta có số proton trung bình của A và B : 11 2,2 5 p = = 1 trong A x B y + có 1 nguyên tố có p < 2,2 ( H hoặc He ) và 1 nguyên tố có p > 2,2 Vì He không tạo hợp chất ( do trơ ) nên nguyên tố có p < 2,2 là H ( giả sử là B ) Từ ( 1 ) và ( 2) ta có : x.p A + (5 – x ).1 = 11 ⇔ p A = 6 1 A p x = + ( 1≤ x < 5 ) x 1 2 3 4 p A 7(N) 4(B) 3(Li) 2,5 ( loại) ion M + NH 4 + không xác định ion Tương tự: số proton trung bình của R và Q là : 48 9,6 5 p = = ⇒ có 1 nguyên tố có số p < 9,6 ( giả sử là R ) Vì Q và R liên tiếp trong nhóm nên : p Q = p R + 8 ( 5 ) Từ (3) ,(4) , ( 5) ta có : x’p R + (5- x’)( p R + 8) = 48 ⇔ 5p R – 8x’ = 8 ⇔ 8 8 ' 5 R x p + = x’ 1 2 3 4 p R 3,2 4,8 6,4 8 ( O ) p Q không xác định ion 16 ( S ) Vậy CTPT của hợp chất X là (NH 4 ) 2 SO 4 Ứng dụng làm phân bón (đạm) trong sản xuất nông nghiệp. Bài 1: Hãy chỉ ra câu không đúng trong số các câu sau: a. Không có nguyên tố mà nguyên tử có lớp ngoài cùng nhiều hơn 8 electron. b. Có nguyên tố mà lớp ngoài cùng bền vững với 2 electron. c. Hạt nhân nguyên tử Hidro luôn chỉ có 1 proton. d. Nguyên tử 7 3 X có tổng số hạt mang điện ít hơn số hạt không mang điện là 1 hạt. Bài 2: Cho các phân lớp electron sau: s 1 , p 5 , f 9 , d 10 , p 6 , d 5 , d 3 , f 7 , d 3 , f 14 . Phân lớp nào đã bão hòa, phân lớp nào bán bão hòa. Bài 3: Biết rằng nguyên tử sắt có 26 proton, 30 nơtron. Hãy: - Tính khối lượng nguyên tử tuyệt đối của nguyên tử sắt. - Tính nguyên tử khối của sắt. - Tính khối lượng sắt có chứa 1 kg electron. Trả lời: Vì nguyên tử trung hòa về điện nên số electron = số proton = 26. m p = 26.1,6726.10 -27 (kg) = 43,4876.10 -27 (kg). m n = 30.1,6748.10 -27 (kg) = 50,2440.10 -27 (kg). m e = 26.9,1094.10 -31 (kg) = 23,6844.10 -30 (kg). - KLNT tuyệt đối của sắt là: -27 -27 93,7553.10 = 56,47738 1,66005.10 (đvC)  1 mol Fe = 56,4773g. - Số electron có trong 1 kg electron là: 31 -31 1 = 0,109777.10 9,1094.10 (hạt). - 31 Fe 23 0,109777.10 n = = 70135,9 mol. 26.6,02.10 - m Fe = 70135,9 . 56,4773 ≈ 3961086g ≈ 3961 kg. Bài 4: - Tính nguyên tử khối trung bình của Argon và Kali biết rằng trong thiên nhiên: Vậy ion Y 2- là SO 4 2- Argon cú 3 ng v: 36 38 40 18 18 18 Ar (0,3%); Ar (0,06%); Ar (99,64%). Kali cú 3 ng v: 39 40 41 19 19 19 K (93,08%); K (0,012%); K (6,9%). - T nhng s liu trờn hóy gii thớch ti sao Argon cú s hiu nguyờn t l 18 (nh hn Kali) nhng li cú nguyờn t khi trung bỡnh ln hn Kali? Bi 5: Mt nguyờn t X cú 3 ng v: 3 1 2 A A A Z Z Z X (92,3%); X (4,7%); X (3%). Bit tng s khi ca ba ng v l 87. Tng khi lng ca 2 ụ nguyờn t X l 5621,4. Mt khỏc s ntron trong 2 A Z X nhiu hn trong 1 A Z X l mt n v. a. Tỡm cỏc s khi A 1 , A 2 , A 3 . b. bit trong ng v 1 A Z X cú s proton bng s ntron. Xỏc nh tờn nguyờn t X, tỡm s ntron trong 3 ng v. ỏp s: A 1 = 28, A 2 = 29, A 3 = 30. Nguyờn t X l Silic vỡ Z = 14. Bi 6: Mt nguyờn t R cú tng s ht l 115. S ht khụng mang in ớt hn s ht mang in l 25. Tỡm s proton, s khi v tờn R. ỏp s: Z = 35; A = 80; Brom. Bi 7: Mt nguyờn t R cú tng s cỏc loi ht l 28. Tỡm s proton, s khi v tờn R. Vit cu hỡnh electron nguyờn t v cho bit R l kim loi, phi kim hay khớ him. ỏp s: Flo. 1. Biết nguyên tử C có khối lợng bằng 1.9926.10 - 23 g. Tính khối lợng bằng gam của nguyên tử Natri. Biết NTK Na = 23. (Đáp số: 38.2.10 - 24 g) 2.NTK của nguyên tử C bằng 3/4 NTK của nguyên tử O, NTK của nguyên tử O bằng 1/2 NTK S. Tính khối l ợng của nguyên tử O. (Đáp số:O= 32,S=16) 3. Biết rằng 4 nguyên tử Mage nặng bằng 3 nguyên tử nguyên tố X. Xác định tên,KHHH của nguyên tố X. (Đáp số:O= 32) 4.Nguyên tử X nặng gấp hai lần nguyên tử oxi . b)nguyên tử Y nhẹ hơn nguyên tử Magie 0,5 lần . c) nguyên tử Z nặng hơn nguyên tử Natri là 17 đvc . Hãy tính nguyên tử khối của X,Y, Z .tên nguyên tố, kí hiệu hoá học của nguyên tố đó ? 5.Nguyên tử M có số n nhiều hơn số p là 1 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. Hãy xác định M là nguyên tố nào? 6.Tổng số hạt p, e, n trong nguyên tử là 28, trong đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35% .Tính số hạt mỗi loaị .Vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử . 7.Nguyên tử sắt có 26p, 30n, 26e a.Tính khối lợng nguyên tử sắt b.Tính khối lợng e trong 1Kg sắt 8.Nguyên tử X có tổng các hạt là 52 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16 hạt. a)Hãy xác định số p, số n và số e trong nguyên tử X. b) Vẽ sơ đồ nguyên tử X. c) Hãy viết tên, kí hiệu hoá học và nguyên tử khối của nguyên tố X. 9. Mt nguyờn t X cú tng s ht e, p, n l 34. S ht mang in nhiu hn s ht khụng mang in l 10. Tỡm tờn nguyờn t X. V s cu to ca nguyờn t X v ion c to ra t nguyờn t X 10.Tỡm tờn nguyờn t Y cú tng s ht trong nguyờn t l 13. Tớnh khi lng bng gam ca nguyờn t. 11. Mt nguyờn t X cú tng s ht l 46, s ht khụng mang in bng 8 15 s ht mang in. Xỏc nh nguyờn t X thuc nguyờn t no ? v s cu to nguyờn t X ? 12.Nguyờn t Z cú tng s ht bng 58 v cú nguyờn t khi < 40 . Hi Z thuc nguyờn t hoỏ hc no. V s cu to nguyờn t ca nguyờn t Z ? Cho bit Z l gỡ ( kim loi hay phi kim ? ) (Đáp số :Z thuc nguyờn t Kali ( K )) Hng dngiải : bi 2p + n = 58 n = 58 2p ( 1 ) Mt khỏc : p n 1,5p ( 2 ) p 58 2p 1,5p gii ra c 16,5 p 19,3 ( p : nguyờn ) Vy p cú th nhn cỏc giỏ tr : 17,18,19 P 17 18 19 N 24 22 20 NTK = n + p 41 40 39 Vậy ngun tử Z thuộc ngun tố Kali ( K ) 13.Tìm 2 ngun tố A, B trong các trường hợp sau đây : a) Biết A, B đứng kế tiếp trong một chu kỳ của bảng tuần hồn và có tổng số điện tích hạt nhân là 25. b) A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp và cùng một phân nhóm chính trong bảng tuần hồn. Tổng số điện tích hạt nhân là 32. 14: Trong 1 tập hợp các phân tử đồng sunfat (CuSO 4 ) có khối lượng 160000 đvC. Cho biết tập hợp đó có bao nhiêu nguyên tử mỗi loại. 3. Sự tạo thành ion (dµnh cho HSG líp 9) Để đạt cấu trúc bão hòa ( 8e ở lớp ngồi cùng hoặc 2e đối với H ) thì các ngun tử có thể nhường hoặc nhận thêm electron tạo ra những phần mang điện - gọi là ion * Kim loại và Hiđro : nhường e để tạo ion dương ( cation) M – ne → M n + (Ca – 2e → Ca 2 + ) * Các phi kim nhận e để tạo ion âm (anion) X + ne → X n- ( Cl + 1e → Cl 1- ) * Bài tập vận dụng: 1.Hợp chất X được tạo thành từ cation M + và anion Y 2- . Mỗi ion đều do 5 ngun tử của 2 ngun tố tạo nên. Tổng số proton trong M + là 11 còn tổng số electron trong Y 2- là 50. Xác định CTPT của hợp chất X và gọi tên ? ứng dụng của chất này trong nơng nghiệp . Biết rằng 2 ngun tố trong Y 2- thuộc cùng phân nhóm trong 2 chu kỳ liên tiếp của bảng tuần hồn các ng.tố. Hướng dẫn gi¶i : Đặt CTTQ của hợp chất X là M 2 Y Giả sử ion M + gồm 2 ngun tố A, B : ⇒ ion M + dạng : A x B y + có : x + y = 5 ( 1 ) x.p A + y.p B = 11 ( 2) Giả sử ion Y 2- gồm 2 ngun tố R, Q : ⇒ ion Y 2- dạng : R x Q y 2- có : x’ + y’ = 5 (3) x’p R + y’.p Q = 48 (4 ) do số e > số p là 2 Từ ( 1 ) và (2) ta có số proton trung bình của A và B : 11 2,2 5 p = = 2 trong A x B y + có 1 ngun tố có p < 2,2 ( H hoặc He ) và 1 ngun tố có p > 2,2 Vì He khơng tạo hợp chất ( do trơ ) nên ngun tố có p < 2,2 là H ( giả sử là B ) Từ ( 1 ) và ( 2) ta có : x.p A + (5 – x ).1 = 11 ⇔ p A = 6 1 A p x = + ( 1≤ x < 5 ) X 1 2 3 4 p A 7(N) 4(B) 3(Li) 2,5 (loại) ion M + NH 4 + khơng xác định ion Tương tự: số proton trung bình của R và Q là : 48 9,6 5 p = = ⇒ có 1 ngun tố có số p < 9,6 ( giả sử là R ) Vì Q và R liên tiếp trong nhóm nên : p Q = p R + 8 ( 5 ) Từ (3) ,(4) , ( 5) ta có : x’p R + (5- x’)( p R + 8) = 48 ⇔ 5p R – 8x’ = 8 ⇔ 8 8 ' 5 R x p + = x’ 1 2 3 4 p R 3,2 4,8 6,4 8 ( O ) p Q khơng xác định ion 16 ( S ) Vậy CTPT của hợp chất X là (NH 4 ) 2 SO 4 Vậy ion Y 2- là SO 4 2- . 32) 4 .Nguyên tử X nặng gấp hai lần nguyên tử oxi . b )nguyên tử Y nhẹ hơn nguyên tử Magie 0,5 lần . c) nguyên tử Z nặng hơn nguyên tử Natri là 17 đvc . Hãy tính nguyên tử khối của X,Y, Z .tên nguyên. O, NTK của nguyên tử O bằng 1/2 NTK S. Tính khối l ợng của nguyên tử O. (Đáp số:O= 32,S=16) 3. Biết rằng 4 nguyên tử Mage nặng bằng 3 nguyên tử nguyên tố X. Xác định tên,KHHH của nguyên tố X hòa, phân lớp nào bán bão hòa. Bài 3: Biết rằng nguyên tử sắt có 26 proton, 30 nơtron. Hãy: - Tính khối lượng nguyên tử tuyệt đối của nguyên tử sắt. - Tính nguyên tử khối của sắt. - Tính khối lượng