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 mơn Hóa học – TTCM Đối tượng bồi dưỡng : Lớp 10 Số tiết bồi dưỡng : tiết Đơn vị công tác: Trường THPT Vĩnh Tường Vĩnh Tường , năm 2014 PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nghiệp đổi toàn diện đất nước, đổi giáo dục trọng tâm phát triển Nhân tố định thắng lợi cơng cơng nghiệp hố, đại hố hội nhập quốc tế người Trong dạy học trường phổ thông, nhiệm vụ quan trọng giáo dục phát triển lực nhận thức, lực tư cho học sinh Hố học mơn khoa học thực nghiệm lí thuyết, bên cạnh việc nắm vững lí thuyết, người học cịn phải biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức thu thông qua hoạt động thực nghiệm, thực hành, giải tập Việc giải tập hố học khơng giúp rèn luyện kĩ vận dụng, đào sâu, mở rộng kiến thức học mà cịn có tác dụng phát triển lực tư tích cực , độc lập sáng tạo Bản thân tơi q trình dạy học hóa học THPT, đặc biệt cơng tác trường THPT Vĩnh Tường ln mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nhà trường Điều khiến suy nghĩ nhiều phải dạy để học sinh cảm thấy hứng thú với mơn hóa học, biết tìm thấy niềm vui hồn thành tập hóa học từ cảm thấy tự tin học tập sống Trong chương trình hóa học THPT, chương chương nguyên tử Đây chương lí thuyết chủ đạo , chứa nhiều nội dung khó trừu tượng việc xây dựng nội dung dạy học chuyên đề nguyên tử - hóa học 10 giúp giáo viên học sinh dễ dàng tiếp cận với kiến thức Nội dung chuyên đề gồm phần + Kiến thức trọng tâm hệ thống tập chương ngun tử chương trình hóa học lớp 10 + Các dạng tập chương nguyên tử + Một số tập vận dụng PHẦN B: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG NGUYÊN TỬ 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 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 proton nơtron * Proton - Điện tích: qp = +1,602.10-19C = 1+ - Khối lượng: mp = 1,6726.10-27 kg ≈ 1u (đvC) * Nơtron - Điện tích: qn = - Khối lượng: mn = 1,6748.10-27 kg ≈ 1u Kết luận: Thành phần proton Hạt nhân nơtron Lớp vỏ electron Điện tích 1+ 1- Khối lượng 1u 1u 0,00055u ≈ - Hạt nhân mang điện dương, lớp vỏ mang điện âm - Tổng số proton = tổng số electron nguyên tử - Khối lượng electron nhỏ so với proton nơtron Điện tích số khối hạt nhân a Điện tích hạt nhân Ngun tử trung hịa điện, electron mang điện âm, nguyên tử cịn có hạt nhân mang điện dương Điện tích hạt nhân Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân Z Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron Thí dụ: Nguyên tử có 17 electron điện tích hạt nhân 17+ b Số khối hạt nhân A=Z+N Chú ý ( Z < 82 ) : Z ≤ N ≤ 1,5 Z Thí dụ: Ngun tử có natri có 11 electron 12 nơtron số khối là: A = 11 + 12 = 23 (Số khối khơng có đơn vị) c Nguyên tố hóa học - Là tập hợp ngun tử có số điện tích hạt nhân - Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử Đồng vị, nguyên tử khối trung bình a Đồng vị - Là tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron (khác số khối A) - Thí dụ: Ngun tố cacbon có đồng vị: 126 C , 136 C , 146 C b Nguyên tử khối trung bình Gọi A nguyên tử khối trung bình nguyên tố A 1, A2 nguyên tử khối đồng vị có % số nguyên tử a%, b% Ta có: A= a.A1 + b.A + 100 Sự chuyển động electron nguyên tử Obitan nguyên tử - Trong nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo - Khu vực xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron lớn gọi obitan nguyên tử - Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số nổi, obitan d, f có hình phức tạp z z x z x y x y Obitan s z y Obitan px x y Obitan py Obitan pz Lớp phân lớp electron a Lớpelectron - Các electron nguyên tử xếp thành lớp phân lớp - Các electron lớp có mức lượng gần - Thứ tự kí hiệu lớp: N Tên lớp K L M N O P Q b Phân lớp electron - Được kí hiệu là: s, p, d, f - Số phân lớp lớp số thứ tự lớp - Số obitan có phân lớp s, p, d, f 1, 3, - Mỗi obitan chứa tối đa electron Cấu hình electron nguyên tử a Cơ sở viết cấu hình electron nguyên tử - Trật tự mức 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 lập bảng thứ tự 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) 5f 6d 7p - Sự phân bố electron nguyên tử tuân theo nguyên lí quy tắc: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun - Ngun lí Pauli: Trên obitan có nhiều hai electron hai electron chuyển động tự quay khác chiều xung quanh trục riêng obitan - Nguyên lí vững bền: trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao - Quy tắc Hund: Trong phân lớp, electron phân bố obitan cho số electron độc thân tối đa electron phải có chiều tự quay giống Cách viết cấu hình electron nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức lượng + Viết electron theo thứ tự lớp phân lớp Thí dụ: Viết cấu hình electron Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Sắp xếp theo mức lượng Cấu hình electron b Cách viết cấu hình electron phân bố electron theo obitan Ví dụ 1: Viết cấu hình electron Fe (Z = 26)  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Sắp xếp theo mức lượng Cấu hình electron Cần hiểu : electron lớp theo cấu hình electron khơng theo mức lượng Ví dụ 2: Viết cấu hình electron Cu ( Z= 29 ) Cr ( Z=24) Chú ý : -Trường hợp bão hịa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d9 ns2 chuyển sang dạng cấu hình electron bão hoà (n–1)d 10 ns1 - Trường hợp bán bão hịa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d4 ns2 chuyển sang dạng cấu hình electron bán bão hoà (n–1)d5 ns1 Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d44s2 ⇒ 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d94s2 ⇒ 1s22s22p63s23p63d104s1 Ví dụ 3: Viết cấu hình electron phân bố electron vào obital a nguyên tố N ( Z =7) ↑↓ 1s2 ↑↓ 2s2 ↑ ↑ ↑ 2p3 - Số e độc thân = , Số e lớp = vào phân lớp 2p b Cấu hình e C (Z = 6) , electron cuối điền => số e độc thân = , số e = c Mối quan hệ cấu hình electron nguyên tử ion *Nguyên tử nhường nhận electron trở thành ion Khi nhận electron trở thành ion âm , nhường electron trở thành ion dương Giá trị điện tích ion số electron nhường 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 ion tạo nên từ ngun tử khác số lượng electron cịn số proton số nơtron *Trên sở cấu hình electron nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron cation anion tạo từ nguyên tử nguyên tố Nhưng phải ý nguyên tử nhường electron tạo ion dương ( hay cation) nhường electron từ lớp electron ngồi Ví dụ: Viết cấu hình electron Fe ( ZFe = 26)và ion Fe2+ 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 thêm vào lớp ngồi số electron mà ngun tố nhận Ví dụ: S(Z = 16) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 d Năng lượng ion hoá, lực với electron, độ âm điện - Năng lượng ion hoá (I) Năng lượng ion hoá lượng cần tiêu thụ để tách 1e khỏi nguyên tử biến nguyên tử thành ion dương Nguyên tử dễ nhường e (tính kim loại mạnh) I có trị số nhỏ - Ái lực với electron (E) Ái lực với electron lượng giải phóng kết hợp 1e vào nguyên tử, biến nguyên tử thành ion âm Nguyên tử có khả thu e mạnh (tính phi kim mạnh) E có trị số lớn - Độ âm điện (χ).Độ âm điện đại lượng đặc trưng cho khả hút cặp electron liên kết nguyên tử phân tử Độ âm điện tính từ I E theo cơng thức: − Ngun tố có χ lớn ngun tử có khả hút cặp e liên kết mạnh − Độ âm điện χ thường dùng để tiên đoán mức độ phân cực liên kết xét hiệu ứng dịch chuyển electron phân tử − Nếu hai nguyên tử có χ tạo thành liên kết cộng hoá trị tuý Nếu độ âm điện khác nhiều (χ∆ > 1,7) tạo thành liên kết ion Nếu độ âm điện khác không nhiều (0 < χ∆ < 1,7) tạo thành liên kết cộng hoá trị có cực e Mối quan hệ electron lớp ngồi tính chất hóa học ngun tố - Ngun tử có tối đa e ngồi khí (bền) - Ngun tử có 1-3 e kim loại (trừ B) - Ngun tử có -7 e ngồi phi kim - Nguyên tử có e phi kim (Z nhỏ), kim loại (Z lớn) Thể tích bán kính nguyên tử: 3V - Nguyên tử dạng hình cầu thì: V = π r ⇒ r = 3 4π - Thể tích mol nguyên tử: V1 = π r N - Thể tích nguyên tử: Vnt = - Khối lượng riêng D= A V (N: số Avogadro) V1 N (g/cm3) 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 electron hạt mang điện , cịn nơtron khơng mang điện - Số khối A = Z + N Chú ý ( Z < 82 ) : Z ≤ N ≤ 1,52 Z - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử - Trong ion khác so với nguyên tử số lượng hạt electron + Nếu ion Xm- số electron ion E + m + Nếu ion Rn+ số electron ion E- n - Trong phân tử coi 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 số electron ngun tử có kí hiệu sau : 56 26 Fe Lời giải Số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron số electron nguyên tử: 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 hạt a , số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện b -Xác định số hạt proton , electron , nơtron nguyên tử X theo a, b ? - Xác định số hiệu số khối X theo a, b ? Lời giải: Gọi số lượng hạt proton, electron , nơtron P ,E , N -Ta có : Mặt khác : P + E +N = a ⇔ 2P + N = a ( P + E ) – N = b ⇔ 2P-N = b Giải hệ ta P = a+b - Số hiệu nguyên tử Z = P = - Số khối A = Z + N = ,N= (1) ( nguyên tử P= E) (2) a−b a+b a + b a − b 3.a − b + = 4 Bài 3: Tổng số hạt nguyên tử X 82, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt khơng mang điện 22 Viết kí hiệu ngun tử X ? Lời giải -Ta có : P + E +N = 82 ⇔ 2P + N = 82 (1) ( nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E ) – N = 22 ⇔ 2P-N = 22 Giải hệ ta P =E= (2) 82 + 22 82 − 22 =26 , N = =30 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 26 - Số khối A = Z + N = 26 + 30 = 56 => X Fe Kí hiệu nguyên tử 56 26 Fe Bài 4: Tổng số hạt nguyên tử Y 52, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 16 Viết kí hiệu nguyên tử Y ? Lời giải : ⇔ 2P + N = 52 (1) ( nguyên tử P= E) ( P + E ) – N = 16 ⇔ 2P-N = 16 (2) -Ta có : P + E +N = 52 Mặt khác : Giải hệ ta P =17=E , N = 18 - Số hiệu nguyên tử Z = P = 26 - Số khối A = Z + N = 26 + 30 = 56 => X Fe Kí hiệu nguyên tử 56 26 Fe Bài 5: 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 Lời giải P + E +N = 115 ⇔ 2P + N = 115 -Ta có : (1) ( nguyên tử P= E) Mặt khác : ( P + E ) – N = 25 ⇔ 2P-N = 25 (2) Giải hệ ta 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 hạt electron , proton, nơtron a Cho biết mối quan hệ Z a ? ( Biết Z ≤ 82 ) Lời giải: Gọi số lượng hạt proton, electron , nơtron P ,E , N Trong nguyên tử số electron (E) = số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z Số khối A = Z + N Mặt khác ≤ N ≤ 1,52 Z hay Z ≤ N ≤ 1,52Z (1) Theo : P+ E + N = a hay 2P + N = a ⇔ 2Z+ N = a (2) Từ (1) (2) => 3Z ≤ a ≤ 3,52Z ⇔ a a ≤ Z≤ 3,52 Nhận xét : - Để xác định số lượng hạt nguyên tử ta thường phải kẻ bảng xét mối quan hệ Z ,N , A đến kết luận - Khi Z ≤ 20 hay a ≤ 60 giá trị Z thường nhận giá trị nguyên gần với a ( Áp dụng giải tập TNKQ) Bài 7: Nguyên tử R có tổng số loại hạt electron, proton, nơtron 40 Xác định số lượng hạt loại nguyên tử R ? Viết kí hiệu nguyên tử R ? Lời giải Gọi số lượng hạt proton, electron , nơtron P ,E , N Trong nguyên tử số electron (E)= số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z Số khối A = Z + N Mặt khác ≤ N ≤ 1,52 Z hay Z ≤ N ≤ 1,52Z (1) Theo : P+ E + N = 40 hay 2P + N = 40  2Z+ N = 40 (2) 10 Hai nguyên tử A A’ có Z = Z’ = 35 nên A A’ đồng vị ngun tử  hỗn hợp ngun tố hóa học tập hợp ngun tử có 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, lại 35 17 37 17 Cl chiếm 24,23% tổng số nguyên Cl Xác định thành phần % theo khối lượng 37 17 Cl HClO4 ? Lời giải : 17 Cl = 100-24,23= 75,77% => KLNT trung bình Cl gần số khối TB =0.7577.35+0,2424.37= 35,4846 Giả sử có 1mol HClO417 => n 37 Cl =0,2423 mol % khối lượng17 37Cl HClO4= 0, 2423.37/ (1  35, 4846  16.4) 100% = 8, 92% DẠNG 3: BÀI TẬP VIẾT CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ , ION VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG TIN TỪ CẤU HÌNH ELCTRON Kiến thức liên quan Cách viết cấu hình electron nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức lượng 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s + Viết electron theo thứ tự lớp phân lớp CHÚ Ý : *Cấu hình e nguyên tử: (n–1)d9 ns2 (n–1)d10 ns1 (n–1)d4 ns2 -à (n–1)d5 ns1 Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d44s2 ⇒ 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d94s2 ⇒ 1s22s22p63s23p63d104s1 *X −xe −ye   →X ¬   →X ( anion) ¬     +xe +ye x− y+ (cation ) 17 (Khi tách electron thực tách từ lớp cùng) * Khi viết phân bố electron vào obital để xác định số electron độc thân trạng thái cần tuân theo quy tắc Hund ( cho tổng số electron độc thân lớn ) Bài tập có lời giải Bài 1: Viết cấu hình electron F (Z = 9) Cl (Z = 17) ? Lời giải: Cấu hình e F Cl : F (Z = 9) 1s22s22p5 Cl (Z = 17) : 1s22s22p63s23p5 Bài 2: Hãy viết cấu hình electron nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 24, Z = 29 cho nhận xét cấu hình electron ngun tố khác ? Lời giải: Cấu hình electron 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 Fe ion Fe 2+ , 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 nguyên tử số nguyên tố sau: X 1s22s22p63s1 Y 1s22s22p63s23p5 R.1s22s22p3 T 1s22s22p63s23p63d64s2 a Hãy cho biết nguyên tố kim loại, phi kim? b Nguyên tố nguyên tố thuộc khối s, p hay d? c Nguyên tố có xu hướng nhận electron phản ứng hóa học ? Lời giải : a X, T kim loại có số electron lớp ngồi Y,R phi kim số electron b Nguyên tố X nguyên tố khối s X,R nguyên tố khối p T nguyên tố khối d c Y có xu hướng nhận electron tham gia phản ứng hóa học 18 DẠNG 4: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐAI LƯỢNG VẬT LÍ TRONG NGUYÊN TỬ(khối lượng riêng , bán kính , thể tích ) Kiến thức liên quan 3V - Coi nguyên tử dạng hình cầu thì: V = π r ⇒ r = 3 4π - Thể tích mol nguyên tử: V1 = π r N - Thể tích nguyên tử: Vnt = - Khối lượng riêng D= A V (N: số Avogadro) V1 N (g/cm3) mol chứa N= 6,02.1023 nguyên tử 1u= 1,6605.10-27 kg 1A0 = 10-8 cm = 10-10 m * ý : nói đến thể tích mol nguyên tử tinh thể Do phải dựa vào % đắc khít để tính lại thể tích thực nguyên tử gây lên ( nguyên tử xếp lại với tinh thể có tồn khe trống) Bài tập Bài 1: Tính bán kính nguyên tử gần Ca 200C, biết nhiệt độ khối lượng riêng Ca 1,55 g/cm3 Giả thiết tinh thể ngun tử Ca dạng hình cầu, có độ đặc khít 74% (cho Ca = 40,08) Lời giải T hể tích mol Ca = 40, 08 = 25,858cm3 1,55 mol Ca chứa 6,02.1023 nguyên tử Ca Theo độ đặc khít, thể tích nguyên tử Ca = 25,858 × 0, 74 = 3,18 ×10−23 cm3 23 6, 02 × 10 3V 3 × 3,18 ×10−23 π r ⇒ r = = = 1,965 ×10−8 cm Từ V = 4π × 3,14 Bài 2: Tính khối lượng riêng của Natri theo g/cm Biết Natri kết tinh mạng tinh thể lập phương tâm khới, có bán kính ngun tử bằng 0,189 nm, nguyên tử khối 23 độ đặc khít của mạng tinh thể lập phương tâm khối là ρ = 68% Lời giải Thể tích của một nguyên tử natri tinh thể: 3,14.(0,189.10 −7 cm) = 2,83.10 −23 cm 3 ⇒ Khối lượng riêng của natri 19 23.68 ≈ 0,92g / cm 23 −23 6,022.10 2,83.10 100 Bài : 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? Lời giải : Thể tích mol Au: V Au = Thề tích nguyên tử Au: 10,195 Bán kính Au: r = 196,97 = 10,195 cm 19,32 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 20 DẠNG 5*: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA ELECTRON DỰA VÀO BỘ SỐ LƯỢNG TỬ Kiến thức liên quan Theo kết nghiên cứu học lượng tử , trạng thái electron nguyên tử xác định giá trị số lượng tử Số lượng tử n tương ứng với số thứ tự lớp electron n lớp K L M N O P Q Số lượng tử phụ (hay số lượng tử obitan) l : cho biết hình dạng obitan khơng gian xác định số phân lớp lớp  l nhận giá trị từ đến n –  Giá trị l … Kiểu obitan s p d f …  Ứng với giá trị n (một lớp electron) có n giá trị l có n phân lớp electron hay kiểu obitan Ví dụ : Ở lớp thứ I (n = 1) → l có giá trị (l = 0) → kiểu obitan s Ở lớp thứ II (n = 2) → l có giá trị (l = l = 1) → kiểu obitan s p Ở lớp thứ III (n = 3) → l có giá trị (l = 0, l = l = 2) → kiểu obitan s , p d Ở lớp thứ IV (n = 4) → l có giá trị (l = 0, l = 1, l = l = 3) → kiểu obitan s , p , d f Số lượng tử từ ml xác định định hướng AO không gian đồng thời qui định số AO phân lớp Mỗi giá trị ml ứng với AO  ml nhận giá trị từ -l … … +l  Mỗi giá trị l có 2l + giá trị ml (nghĩa có 2l + obitan) Số lượng tử spin ms  Số lượng tử spin đặc trưng cho chuyển động quay xung quanh trục riêng electron  Số lượng tử spin có giá trị + 1 − kí hiệu tương 2 ứng mũi tên lên ( ↑ ) xuống ( ↓ ) ứng với 2e AO Minh họa số lượng tử cấu tạo vỏ nguyên tử: 21 n l ml Số lượng obitan Obitan 1s 0 Obitan 2s -1 Obitan 2py -1 Obitan 2pz +1 Obitan 2px +1 Obitan 3s -1 Opitan 3py -1 Obitan 3pz +1 Obitan 3px +1 -2 Obitan 3dzx -1 -2 Obitan 3dyz -1 Obitan 3dz2 +1 Obitan 3dxy 22 +1 +2 2 Obitan 3dx -y +2 Bài tập Bài 1: a Cho biết số lượng tử ứng với electron chót Mg(Z=12) ; Cl(Z=17) b Hợp chất A tạo thành từ ion X + Y- Electron cuối hai ion có trị số số lượng tử sau: n=3 ; l = ; ml = +1 ; ms = − Tìm cơng thức phân tử A Lời giải: a Mg (Z = 12) 1s2 2s2 2p6 3s2  Nguyên tử Mg có: lớp e  n = 3, electron nằm phân lớp s nên l = electron nằm obitan 3s  ml = electron có hướng  ms = -1/2 Vậy số lượng tử ứng với electron cuối Mg là: n=3 ; l = ; ml = ; m s = Tương tự, Cl (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5    Nguyên tử Cl có: lớp e  n = 3, electron nằm phân lớp p nên l = electron nằm obitan 3pZ  ml = electron có hướng  ms = -1/2 Vậy số lượng tử ứng với electron cuối Cl là: n=3 ; l = ; ml = ; ms = - b/ Eletron cuối ion X + Y- có trị số số lượng tử sau: n=3 ; l = ; ml = +1 ;  ion có: ms = - n =  có lớp electron l =  electron nằm phân lớp p ml = +1  electron nằm obitan 3pX 23 mS = -1/2  electron có hướng  cấu hình electron ion X+ Y- là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (18e) Ta có: X = X+ + 1e  X có 19e  X nguyên tố K Y + 1e = Y-  Y có 17e  Y nguyên tố Cl Vậy công thức hợp chất A KCl Bài 2: Xác định tên nguyên tố mà nguyên tử có electron ứng với số lượng tử sau: a n = 2; l = ; m = ; s = +1/2 b n = 3; l = ; m = -1 ; s = -1/2 c n = 4; l = ; m = -2 ; s = -1/2 d n = 4; l = ; m = -1 ; s = +1/2 Lời giải: n L ml mS 0 +1/2 Cấu hình electron lớp ngồi  Cấu hình electron nguyên tử Tên 1s2 2s1 Li 2s -1 -1/2 -2 -1/2 -1   3d6   +1/2 2  3p1s 2s 2p 3s 3p 1s22s22p63s23p63d64s1   S Fe   4p1s22s22p63s23p43d104s24p1 Ga Bài 3: Xác định nguyên tử mà electron cuối có số lượng tử a n = ; l = ; ml =-1 ; ms = − b n = ; l = ; ml = +1 ; ms = + Lời giải : a 1s22s22p63s23p4 b 1s22s22p3 Bài 4: Xác định nguyên tử mà eletron cuối có số lượng tử thỏa mãn điều kiện : n + l = ml + ms = + 24 Lời giải - n+ l = => n=2 , l= ml + ms = + * Trường hợp 1: ml= , ms = -1/2 => cấu hình electron: 1s22s22p63s23p6 => nguyên tử nguyên tố Ar *trường hợp 2: ml = , ms = + 1/2=> cấu hình electron: 1s22s22p63s23p2 => nguyên tử nguyên tố C III BÀI TẬP VẬN DỤNG 19 Bài 1: Tổng số hạt p, n, e nguyên tử F A 19 B 28 C 30 D 32 35 − Cl Bài 2: Tổng số hạt (n, p, e) ion 17 A 52 B 53 C 35 D 51 Bài 3: Tổng số hạt proton, electron, nơtron nguyên tử X 21 hạt Số hạt nơtron nguyên tử X A 11 B.7 C.8 D.6 Bài 4: Tổng số hạt proton , nơtron , electron nguyên tử nguyên tố R 34.Nguyên tố R A Na B Mg C.Al D.F Bài 5: Nguyên tử nguyên tố R có tổng số hạt mang điện không mang điện 28, số hạt mang điện gấp 1,8 lần số hạt không mang điện R nguyên tử đây? A Na B Mg C F D Ne Bài 6: Một nguyên tử X có tổng loại hạt 40 số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 12 X là: A Ca B Ni C Al D Si Bài Oxit B có cơng thức X O Tổng số hạt (p, n, e) B 92, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 28 B chất đây? A Na2O B K2O C Cl2O D N2O Bài Hợp chất M2X có tổng số hạt phân tử 116, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 36 Khối lượng nguyên tử X lớn M Tổng số hạt (p, n, e) X 2− nhiều M+ 17 hạt Số khối M X giá trị đây? A 21 31 B 23 32 C 23 34 D 40 33 25 Bài 9: Tổng số hạt proton, nơtron, electron phân tử MX 196, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 60 Khối lượng nguyên tử X lớn M Tổng số hạt (p, n, e) X − nhiều M3+ 16 M X A Al Br B Cr Cl C Al Cl D Cr Br 3+ Bài 10: ZCr = 24 cho biết ion Cr có electron? A 21 B 24 C 27 D 52 56 2+ Bài 11: 26 Fe , số hạt ion Fe A 54 B 56 C 26 D 60 2+ Bài 12: Tổng số hạt M 90, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22 M A Cr B Cu C Fe D Zn 3Bài 13: Tổng số hạt X 49, số hạt mang điện nhiều số hạt khơng mang điện 17 X A N B P C Sb D As + Bài 14: Tổng số hạt M 155, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 31 M A Na B K C Rb D Ag 2Bài 15: Tổng số hạt X 50, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 18 Số hiệu nguyên tử X A O B S C Se D C Bài 16: Tổng số hạt nguyên tử X 82, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22 Tổng số electron X3+ X2O3 : A 23; 76 B 29; 100 C 23; 70 D 26; 76 2+ Bài 17: Một ion X có tổng số hạt proton, nơtron, electron 92, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 20 Số hạt nơtron electron ion X2+ A 36 27 B 36 29 C 32 31 D 31 32 Bài 18: Tổng số hạt phân tử M2X 140, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 44 Số hạt mang điện nguyên tử M nhiều nguyên tử X 22 Công thức phân tử M2X A K2O B Na2O C Na2S D K2S Bài 19: hợp chất M2X có tổng số hạt phân tử 116, số hạt mang điện 36 Khối lượng nguyên tử X lớn M Tổng số hạt (p, n, e) X2nhiều M+ 17 hạt số khối M X A Na2O B K2S C Na2S D K2O Bài 20: Tổng số hạt phân tử MX 108 hạt, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 36 Số khối M nhiều số khối X đơn 26 vị Số hạt M2+ lớn số hạt X2- hạt.%Khối lượng M có hợp chất A 55,56% B 44,44% C 71,43% D 28,57% Bài 21: Tổng số hạt phân tử M3X2 206 hạt, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 58 Số nơtron X nhiều số nơtron M đơn vị Số hạt X3- lớn số hạt M2+ 13 hạt.Công thức phân tử M3X2 A Ca3P2 B Mg3P2 C Ca3N2 D Mg3N2 2− 2+ Bài 22: Hợp chất A tạo ion M ion X Tổng số hạt tạo nên hợp chất A 241 đó, tổng số hạt mang điện nhiều hạt không mang điện 47 Tổng số hạt mang điện ion M2+ nhiều ion X 22− 76 hạt M A Ca B Mg C Ba D Sr Bài 23: Tổng số hạt proton, nơtron , electron hai nguyên tử nguyên tố MX2 142, tổng số hạt mang điện nhiều tổng số hạt không mang điện 42 Số hạt mang điện nguyên tử X- nhiều M2+ 13 Công thức phân tử MX2 A MgCl2 B MgBr2 C CaCl2 D CaBr2 Bài 24: Hợp chất Y có cơng thức M4X3 Biết: − Tổng số hạt phân tử Y 214 hạt − Ion M3+ có số electron số electron ion X4 − − Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố M nhiều tổng số hạt nguyên tử nguyên tố X Y 106 Y chất đây? A Al4Si3 B Fe4Si3 C Al4C3 D Fe4C3 Bài 25: Trong tự nhiên bạc có đồng vị, đồng vị 109 Ag chiếm 44%, biết nguyên tử khối trung bình bạc 107,88 Đồng vị thứ hai bạc có số khối A 108 B 107 C 109 D 106 Bài 26: Một nguyên tố gồm hai đồng vị có số nguyên tử tỉ lệ với 27: 23 Hạt nhân đồng vị thứ chứa 35 proton 44 nơtron Hạt nhân đồng vị hai nơtron Vậy khối lượng nguyên tử trung bình tên nguyên tố A 80,08 đvC, brom B 79,92 đvC, brom C 78,08 đvC, selen D 39, 96 đvC, canxi 55 56 57 58 Bài 17: M có đồng vị sau: 26 M ; 26 M ; 26 M ; 26 M Đồng vị phù hợp với tỉ lệ số proton : số nơtron = 13 : 15 55 56 A 26 M B 26 M 27 57 58 C 26 M D 26 M Bài 28: Trong tự nhiên, Cu tồn với hai loại đồng vị 63Cu 65Cu Nguyên tử khối trung bình Cu 63,546 Số ngun tử 63Cu có 32 gam Cu (Biết số Avogađro=6,022.10 23) A 3,011 1023 B 12,046.1023 C 2,205.1023 D 1,503.1023 Bài 29: Hiđro có đồng vị 11 H ; 21 H ; 31 H Be có đồng vị Be Có loại phân tử BeH2 cấu tạo từ đồng vị trên? A.1 B.6 C.12 D.18 Bài 30: Nguyên tử sau có hai electron độc thân trạng thái bản? A Ne (Z = 10) B Ca (Z = 20) C O (Z = 8) D N (Z = 7) 2 6 Bài 31: Cấu hình electron: 1s 2s 2p 3s 3p 4s nguyên tử nguyên tố hóa học sau đây? A Na (Z = 11) B Ca (Z = 20) C K (Z = 19) D Rb (Z = 37) 23 2 Bài 32: Ngun tử Z có cấu hình e là: 1s 2s 2p 3s1 Z có A 11 nơtron, 12 proton B 11 proton, 12 nơtron C 13 proton, 10 nơtron D 11 proton, 12 electron Bài 33: Cấu hình electron sau cation Fe 2+ (Biết Fe có số thứ tự 26 bảng tuần hoàn) A 1s22s22p63s23p63d5 B.1s22s22p63s23p63d64s2 C 1s22s22p63s23p63d54s1 D 1s22s22p63s23p63d6 Bài 34: Một nguyên tử X có tổng số electron phân lớp p 10 Nguyên tố X thuộc loại gì? A Nguyên tố s B Nguyên tố p C Nguyên tố d D Nguyên tố f Bài 35: Cấu hình electron ion Cl A 1s22s22p6 B 1s22s22p63s23p6 C 1s22s22p63s23p5 D 1s22s22p63s23p4 Bài 36: Nguyên tử X có cấu hình e là: 1s22s22p5 ion tạo từ ngun tử X có cấu hình electron sau đây? A 1s22s22p4 B 1s22s22p6 C 1s22s22p63s2 D 1s2 Bài 37: Ion sau có cấu hình electron bền vững giống khí hiếm? A 29Cu2+ B 26Fe2+ C 20Ca2+ D 24Cr3+ Bài 38: Dãy gồm ion X+ Y- ngun tử Z có cấu hình e là: 1s22s22p6 ? A Na+, F-, Ne B Na+, Cl-, Ar C Li+, F-, Ne D K+, Cl-, Ar 28 Bài 39: Cho nguyên tử sau N (Z = 7), O (Z = 8), S (Z = 16), Cl (Z = 17) Trong số nguyên tử có electron độc thân trạng thái là: A N S B S Cl C O S 2+ D N Cl Bài 40 Ion A có cấu hình electron phân lớp ngồi 3p Tổng số electron nguyên tử A là: A 18 B 19 C 20 D 21 Bài 41 : Một nguyên tử có tổng cộng electron phân lớp p Số proton nguyên tử : A 10 B 11 C 12 D 13 Bài 42: Cấu hình electron nguyên tử X (Z=8)? A 1s22s22p63s2 B 1s22s22p4 C 1s22s22p63s1 D 1s22s22p63s2 Bài 43 : Cấu hình electron không đúng? A C (Z = 6): [He] 2s22p2 B Cr (Z = 24): [Ar] 3d5 4s1 C O2− (Z = 8): [He] 2s22p4 D Fe (Z = 26): [Ar] 3d64s2 Bài 44 : Nguyên tử nguyên tố nhường electron phản ứng hoá học? A Na B Mg C Al D Si Bài 45 : Cấu hình electron cấu hình nguyên tử 11X? A 1s22s22p43s23p1 B 1s22s22p6 C 1s22s22p63s1 D 1s22s22p53s2 Bài 46 : Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X (Z=24)? A [Ar] 3d54s1 B [Ar] 3d44s2 C [Ar] 4s24p6 D [Ar] 4s14p5 Bài 47 : Cấu hình electron viết không đúng? A 1s22s2 2p6 3s23p64s23d6 B 1s2 2s22p5 C 1s2 2s22p63s1 D 1s22s22p63s23p5 Bài 48 : Nguyên tử nguyên tố X có Z = 17 X có số electron độc thân trạng thái A B C D Bài 49: Nguyên tử nguyên tố X có electron cuối phân bố vào phân lớp 4s1 X có lectron hóa trị, X nguyên tố khối s X có cấu hình electron A 1s22s22p63s23p64s1 B 1s22s22p63s23p64s1 C 1s22s22p63s23p63d54s1 D 1s22s22p63s23p63d104s1 Bài 50: Cấu hình electron ion Zn2+ ( Biết ZZn = 30) A 1s22s22p63s23p5 B 1s22s22p63s23p6 C 1s22s22p63s23p64s2 D 1s22s22p63s23p63d10 29 Bài 51: Nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron phân lớp p Nguyên tử nguyên tố Y có tổng số hạt mang điện nhiều tổng số hạt mang điện X Cấu hình electron lớp ngồi Y A 3s2 3p4 B 3s2 3p5 C 3s2 3p3 D 2s2 2p4 Bài 52: Cấu hình electron nguyên tử 29Cu là: A 1s22s22p63s23p64s23d9 B 1s22s22p63s23p63d94s2 C 1s22s22p63s23p63d104s1 D 1s22s22p63s23p64s13d10 Bài 53: Cation X+ có cấu hình electron lớp vỏ ngồi 2s22p6 Cấu hình electron phân lớp nguyên tử X A 3s1 B 3s2 C 3p1 D 2p5 Bài 54: Cấu hình electron ion Fe3+ A 1s22s22p63s23p63d5 B 1s22s22p63s23p63d6 C 1s22s22p63s23p63d6 4s2 D 1s22s22p63s23p63d34s2 Bài 55: Nguyên tử nguyên tố Y cấu tạo 36 hạt, số hạt mang điện gấp đơi số hạt khơng mang điện Cấu hình electron Y A 1s22s22p6 B 1s22s22p63s2 C 1s22s22p62d2 D 1s22s22p63s13p1 Bài 55: Nguyên tử nguyên tố X có tổng số hạt (p, n, e) 115, số hạt mang điện nhiều số hạt khơng mang điện 25 hạt Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X A 1s22s22p63s23p64s2 B 1s22s22p63s23p63d104s24p5 C 1s22s22p63s23p5 D 1s22s22p63s23p63d104s1 Bài 56: Cho số lượng tử n = 3, l = 1, ms = ± Cấu hình electron nguyên tử đúng? A 1s22s22p63s23p6 4s23d5 B 1s22s22p63s23p1 C 1s22s22p63s23p4 D 1s22s22p63s23p6 4s2 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua trình thực chuyên đề Nguyên tử, nhận thấy phương pháp luyện tập thông qua sử dụng tập phương pháp quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học mơn góp phần nâng cao hứng thú học tập mơn Tuy nhiên để rèn luyện tính suy luận củng cố kiến thức phản ứng hoá học cho học sinh rèn kĩ giải tập hoá học , việc tuyển chọn, phân loại sử dụng hợp lý hệ thống tập vào giảng dạy có tác dụng lớn Nhưng thân tập chưa có nhiều tác dụng : khơng phải tập “hay” ln có tác dụng tích cực! Vấn đề phụ thuộc chủ yếu “ người sử dụng nó” Làm phải biết trao đối tượng, phải biết cách khai thác triệt để khía cạnh 30 tốn, để học sinh tự tìm cách giải, lúc tập thật có ý nghĩa Để làm điều địi hỏi người giáo viên ln ln trao dồi kiến thưc , chuyên môn phương pháp sư phạm Trong trình thực chuyên đề này, thời gian có hạn ,nên tơi nghiên cứu phần phương pháp giải tập hoá học ,số lượng tập vận dụng chưa nhiều khơng tránh khởi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến quý báu thầy cô giáo đồng nghiệp Tôi xin chân thành cám ơn ! Vĩnh Tường ,ngày 28 tháng năm 2014 Người thực Nguyễn Tuấn Anh 31 ... phải dạy để học sinh cảm thấy hứng thú với mơn hóa học, biết tìm thấy niềm vui hồn thành tập hóa học từ cảm thấy tự tin học tập sống Trong chương trình hóa học THPT, chương chương nguyên tử Đây chương. .. dung dạy học chuyên đề nguyên tử - hóa học 10 giúp giáo viên học sinh dễ dàng tiếp cận với kiến thức Nội dung chuyên đề gồm phần + Kiến thức trọng tâm hệ thống tập chương ngun tử chương trình hóa. .. Ngun tố hóa học - Là tập hợp nguyên tử có số điện tích hạt nhân - Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử Đồng vị, nguyên tử khối