Học sinh có kỹ năng: so sánh khối lượng của eletron, proton và notron; so sánh kích thước hạt nhân với electron và với nguyên tử; Xác định số electron, số p, số n khi biết kí hiệu nguyên[r]
(1)Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử A MỤC TIÊU: Học sinh nắm: nguyên tử cấu tạo loại hạt bản: n, p, e.; Đặc trưng nguyên tử là điện tích hạt nhân (số p) => có cùng điện tích hạt nhân (số p) thì các nguyên tử thuộc cùng nguyên tố hóa học, số n khác tồn các đồng vị; chuyển động e nguyên tử; lớp và phân lớp electron; thứ tự các mức lượng các electron nguyên tử; phân bố electron trên các phân lớp, lớp và cấu hình electron nguyên tử; đặc điểm electron lớp ngoài cùng Học sinh có kỹ năng: so sánh khối lượng eletron, proton và notron; so sánh kích thước hạt nhân với electron và với nguyên tử; Xác định số electron, số p, số n biết kí hiệu nguyên tử và ngược lại; tính nguyên tử khối trung bình nguyên tố có nhiều đồng vị; xác định thứ tự các lớp electron nguyên tử, số phân lớp (s, p, d) lớp; viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố hóa học; dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng nguyên tử suy tính chất hóa học nguyên tố tương ứng Tuần 1(27/8-1/9) (3-8/9) (10 – 15/9) (17 – 22/9) (24-29/9) Tiết 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 Nội dung Thành phần cấu tạo nguyên tử Hạt nhân nguyên tử - đồng vị Hạt nhân nguyên tử - đồng vị Cấu hình electron Bài tập tổng kết chuyên đề Dạng Baì tập Dạng Dạng Dạng 3, Dạng Bài tập bổ sung Ghi chú Nguyên tử A TÓM TẮT LÍ THUYẾT I Thành phần nguyên tử Lớp vỏ Gồm các electron mang điện âm Hạt nhân Proton mang điện dương Nơtron không mang điện Lớp vỏ: Bao gồm các electron mang điện tích âm - Điện tích: qe = -1,602.10-19C = 1- Khối lượng: me = 9,1095.10-31 kg Hạt nhân: Bao gồm các proton và các nơtron a Proton: - Điện tích: qp = +1,602.10-19C = 1+ - Khối lượng: mp = 1,6726.10-27 kg 1u (đvC) b Nơtron: - Điện tích: qn = - Khối lượng: mn = 1,6748.10-27 kg 1u Kết luận: - Hạt nhân mang điện dương, còn lớp vỏ mang điện âm - Tổng số proton = tổng số electron nguyên tử - Khối lượng electron nhỏ so với proton và nơtron II Điện tích và số khối hạt nhân Điện tích hạt nhân: Nguyên tử trung hòa điện, cho nên ngoài các electron mang điện âm, nguyên tử còn có hạt nhân mang điện dương Điện tích hạt nhân là Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân là Z Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron (2) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử Thí dụ: Nguyên tử có 17 electron thì điện tích hạt nhân là 17+ Số khối hạt nhân: A = Z + N Thí dụ: Nguyên tử có natri có 11 electron và 12 nơtron thì số khối là: A = 11 + 12 = 23 (Số khối không có đơn vị) Nguyên tố hóa học - Là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân - Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e A - Kí hiệu nguyên tử: Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử III Đồng vị, nguyên tử khối trung bình Đồng vị: - Là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton khác số nơtron (khác số khối A) - Thí dụ: Nguyên tố cacbon có đồng vị: Nguyên tử khối trung bình: 12 C, 13 C, 14 C Gọi A là nguyên tử khối trung bình nguyên tố A 1, A2 là nguyên tử khối các đồng A a.A1 b.A 100 vị có % số nguyên tử là a%, b% Ta có: IV Sự chuyển động electron nguyên tử Trong nguyên tử, các electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân và không theo quỹ đạo nào V Lớp và phân lớp Lớp: - Các electron nguyên tử xếp thành lớp và phân lớp - Các electron cùng lớp có mức lượng gần - Thứ tự và kí hiệu các lớp: n Tên lớp K L M N O P Q Phân lớp: - Được kí hiệu là: s, p, d, f - Số phân lớp lớp chính số thứ tự lớp VI Cấu hình electron nguyên tử Mức lượng: Trật tự mức lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s Cấu hình electron: Cách viết cấu hình electron nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức lượng + Viết electron theo thứ tự các lớp và 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 C Các dạng bài tập Dạng 1: Xác định điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, số electron, nguyên tử khối các nguyên tử Ví dụ: Hãy xác định điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, số electron, nguyên tử khối các nguyên tử sau: Giải: (3) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử điện tích hạt nhân số proton số nơtron số electron nguyên tử khối 6+ 6 12 11+ 11 12 11 23 17+ 17 18 17 35 20+ 20 20 20 40 35 37 39 40 41 79 81 Áp dụng: 17 Cl (75%); 17 Cl (25%) ; 19 K (93, 08%); 19 K (0, 012%); 19 K (6,9%) ; 35 Br (a %); 35 Br (b%) Dạng 2: Tìm số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố hóa học Ví dụ 1: Tổng số hạt proton, nơtron và electron nguyên tử nguyên tố là 13 a) Xác định nguyên tử khối b) Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố đó (Cho biết: Các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ đến 82 bảng tuần hoàn thì Giải: Gọi Z là tổng số hạt proton, N là tổng số hạt nơtron, E là tổng số hạt electron Ta có phương trình Z + N + E = 13 ) Theo đề bài cho : Mặt khác ta có phương trình Z = E Vậy ta có hệ phương trình sau : Giải ta Z = E = 4, N = a) Vậy số khối nguyên tử trên là A = Z + N = + = b) Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố (Z = 4) : 1s2 2s2 Ví dụ 2: Nguyên tử nguyên tố X có cấu tạo 82 hạt Trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hạt không mang điện là 22 hạt a) Viết kí hiệu nguyên tử nguyên tố X b) Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố đó c) Cho biết X là kim loại hay phi kim? Tại sao? d) Cho biết X thuộc loại nguyên tố s, p, d, hay f? Giải: Gọi Z là tổng số hạt proton, N là tổng số hạt nơtron, E là tổng số hạt electron Ta có phương trình Z + N + E = 82 Theo đề bài cho : Z + E = N + 22 Mặt khác ta có phương trình Z = E (4) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Vậy ta có hệ phương trình sau : Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử Giải ta Z = E = 26, N = 30 a) Số khối nguyên tử X là A = Z + N = 26 + 30 = 56 Kí hiệu nguyên tử X là b) Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X (Z = 26) : 1s22s22p63s23p63d64s2 c) X là kim loại vì X có electron lớp ngoài cùng d) Nguyên tố X là nguyên tố d vì electron ngoài cùng điền vào phân lớp d nguyên tử X Áp dụng: Nguyên tử nguyên tố X cấu tạo 115 hạt Trong đó hạt mang điện nhiều hạt không mang điện là 25 Tìm N, P, e và viết cấu hình nguyên tố đó Tổng số hạt nguyên tử nguyên tố là 13 Xác định tên nguyên tố và viết cấu hình e Một nguyên tử R có tổng số hạt là 34, đó hạt mang điện nhiều gấp 1,8333 lần hạt không mang điện Tìm N, P, e và số khối R Một nguyên tử X có tổng số hạt là 62 và có số khối nhỏ 43 Tìm N, P Một nguyên tố R có tổng số hạt là 52 Xác định nguyên tử khối nguyên tố đó Nguyên tử R có tổng số hạt là 115 và có số khối là 80 Tìm điện tích hạt nhân R Tổng số hạt nguyên tử R là 76 số hạt mang điện nhiều hạt không mang điện là 20 Tìm N,P và số điện tích hạt nhân Nguyên tử X có số khối nhỏ 36 và tổng số hạt là 52 Tìm N, P và e Tìm tên X Dạng 3: Dạng bài tập tìm số khối, phần trăm đồng vị và nguyên tử khối trung bình Công thức cần nhớ: Ví dụ 1: Nguyên tố argon có đồng vị: nguyên tử khối trung bình Ar Giải: dựa vào công thức tính nguyên tử khối trung bình, ta có: Ví dụ 2: Đồng có đồng vị là và định thành phần phần trăm đồng vị Giải: Xác định Nguyên tử khối trung bình đồng là 63,54 Xác Đặt phần trăm đồng vị là x, suy phần trăm đồng vị (Vì phần trăm hai đồng vị cộng lại phải 100%.) Ta có phương trình: 63.x + 65.(100 – x) = 63,54.100 Áp dụng 1.1 Nguyên tố clo có đồng vị: Từ đó tính x = 73 Vậy phần trăm 35 17 Cl (75%); 1737Cl (25%) là 100-x = 73% Xác định nguyên tử khối trung bình Cl (5) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử 1.2 Nguyên tố H có đồng vị: H (99,99%); H (0, 01%) Xác định N/tử khối trung bình H 39 19 1.3 Nguyên tố Kali có đồng vị: khối trung bình Kali 1.4 Đồng có đồng vị là trung bình đồng và 2.1 Nguyên tố clo có đồng vị: bình Clo là 35,5 K (93, 08%); 1940 K (0, 012%); 1941K (6,9%) Xác định nguyên tử Có tỷ lệ các đồng vị là 73: 27 Tính nguyên tử khối 35 17 Cl; 1737Cl Xác định % đồng vị Biết nguyên tử khối trung 1.2 Nguyên tố H có đồng vị: H ; H Xác định % đồng vị Biết nguyên tử khối trung bình Hidro là 1,008 79 81 1.3 Nguyên tố brom có đồng vị: 35 Br (a %); 35 Br (b%) Xác định a, b Biết nguyên tử khối trung bình brom là 79,9 Dạng 4: Xác định số lớp e, viết cấu hình electron nguyên tử, cho biết tính chất nguyên tố Ví dụ 1: Cho nguyên tử clo a) Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố clo b) Cho biết nguyên tố đó là kim loại, phi kim hay khí hiếm? Vì sao? c) Nguyên tố đó là nguyên tố s, p, d hay f? Giải: a) Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố clo là : 1s22s22p63s23p5 b) Clo là phi kim vì clo có electron lớp ngoài cùng c) Nguyên tố clo là nguyên tố p vì electron ngoài cùng điền vào phân lớp p nguyên tử clo Ví dụ 2: Cấu hình electron nguyên tử canxi là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 Hỏi: a) Nguyên tử canxi có bao nhiêu electron? b) Số hiệu nguyên tử canxi là bao nhiêu? c) Lớp electron nào có mức lượng cao nhất? d) Có bao nhiêu lớp electron, lớp có bao nhiêu electron? e) Canxi là nguyên tố kim loại, phi kim hay khí hiếm? Vì sao? Giải: a) Nguyên tử canxi có 20 electron b) Số hiệu nguyên tử canxi là 20 c) Lớp 4s là lớp electron có mức lượng cao d) Có lớp electron: Lớp thứ có electron Lớp thứ hai có electron Lớp thứ có electron Lớp thứ có electron e) Nguyên tố canxi là nguyên tố s vì electron ngoài cùng điền vào phân lớp s nguyên tử canxi Áp dụng: (6) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử 35 40 79 27 108 20 Cho các nguyên tử: 17 Cl ; 19 K ; 35 Br; 13 Al ; 47 Ag ; He; 10 Ne a) Viết cấu hình electron nguyên tử b) Cho biết nguyên tố đó là kim loại, phi kim hay khí hiếm? Vì sao? c) Nguyên tố đó là nguyên tố s, p, d hay f Cấu hình electron nguyên tử Photpho là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Hỏi: a) Nguyên tử có bao nhiêu electron? b) Số hiệu nguyên tử photpho là bao nhiêu? c) Lớp electron nào có mức lượng cao nhất? d) Có bao nhiêu lớp electron, lớp có bao nhiêu electron? e) Photpho là nguyên tố kim loại, phi kim hay khí hiếm? Vì sao? Cấu hình electron nguyên tử Fe là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Hỏi: a) Nguyên tử Fe có bao nhiêu electron? b) Số hiệu nguyên tử Fe là bao nhiêu? c) Lớp electron nào có mức lượng cao nhất? d) Có bao nhiêu lớp electron, lớp có bao nhiêu electron? e) sắt là nguyên tố kim loại, phi kim hay khí hiếm? Vì sao? Dạng 5: Viết công thức các loại phân tử từ các loại đồng vị Ví dụ: Viết công thức các loại phân tử hidro clorua biết hiđro và clo có các đồng vị sau: Giải: Lấy đồng vị hidro kết hợp với đồng vị clo, ta các cặp chất sau: Như ta phân tử hidro clorua tạo thành từ các đồng vị khác hidro và clo Áp dụng: Viết công thức các loại phân tử nước, CO2, Kcl… B Bài tập bổ sung Nguyên tử nào hình vẽ đây có khả nhận electron các phản ứng hóa học? A và B.1 và C và D.1 và 2+ Ion A có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 3p Tổng số electron nguyên tử A là: A 18 B 19 C 20 D 21 Cấu hình electron ion nào sau đây khác cấu hình electron khí ? A Na+ B Cu2+ C Cl- D O24 Cho nguyên tử các nguyên tố sau: (7) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử Những nguyên tử nào sau đây là đồng vị ? A và B và C 1, và D Cả 1, 2, 3, + Các nguyên tử và ion : F , Na , Ne có đặc điểm nào chung ? A Có cùng số electron ; B Có cùng số nơtron C Cùng số khối D Cùng điện tích hạt nhân Một nguyên tử có tổng cộng electron các phân lớp p Số proton nguyên tử đó là : A 10 B 11 C 12 D 13 2 Nguyên tử X có cấu hình electron là : 1s 2s 2p Ion mà X có thể tạo thành là : A X+ B X2+ C XD X28 Nguyên tử nào số các nguyên tử sau đây có 20 proton, 20 electron, 20 nơtron? 39 40 40 37 A 19 K B 18 Ar C 20 Ca D 17 Cl Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron các nguyên tử có 39 40 234 12 16 32 56 Li, 23 11 Na, 19 K, 19 Ca, 90Th ; kí hiệu sau đây : a) b) H, He, C, O, 15 P, 26 Fe 10 Cách tính số khối hạt nhân nào ? Nói số khối nguyên tử khối thì có đúng không? ? 11 Trong nguyên tử, electron nào định tính chất hóa học nguyên tố hóa học? 12 Cho biết cấu hình electron nguyên tử số nguyên tố sau: a 1s22s22p63s1 b 1s22s22p63s23p5 c.1s22s22p2 d 1s22s22p63s23p63d64s2 Hãy cho biết nguyên tố nào là kim loại, phi kim? Nguyên tố nào các nguyên tố trên thuộc họ s, p hay d? Nguyên tố nào có thể nhận electron các phản ứng hóa học? 13 a, Dựa vào đâu mà biết nguyên tử các electron xếp theo lớp ? b, Electron lớp nào liên kết với hạt nhân chặt chẽ nhất? Kém ? 14 Các nguyên tử A, B, C, D, E có số proton và số nơtron sau: A: 28 proton và 31 nơtron B: 18 proton và 22 nơtron C: 28 proton và 34 nơtron D: 29 proton và 30 nơtron E: 26 proton và 30 nơtron Hỏi nguyên tử nào là đồng vị cùng nguyên tố và nguyên tố đó là nguyên tố gì? Những nguyên tử nào có cùng số khối? 15 Viết cấu hình eletron đầy đủ cho các nguyên có lớp electron ngoài cùng là: a) 2s1 b) 2s22p3 c) 2s22p6 d) 3s23p3 đ) 3s23p5 e) 3s23p6 16 a)Viết cấu hình electron nguyên tử nhôm (Z =13) Để đạt cấu hình electron khí gần bảng tuần hoàn nguyên tử nhôm nhường hay nhận bao nhiêu electron? Nhôm thể tính chất kim loại hay phi kim? b) Viết cấu hình electron nguyên tử clo (Z =17) Để đạt cấu hình electron khí gần bảng tuần hoàn, nguyên tử clo nhường hay nhận bao nhiêu electron? Clo thể tính chất kim loại hay phi kim? 17 Cho hai đồng vị H (kí hiệu là H), H (kí hiệu là D) a) Viết các công thức phân tử hiđro có thể có b) Tính phân tử khối loại phân tử 18 Biết nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36, 38 và A Phần trăm các đồng vị tương ứng : 0,34% ; 0,06% và 99,6% Tính số khối đồng vị A nguyên tố agon, biết nguyên tử khối trung bình agon 39,98 19 Tính nguyên tử khối trung bình Mg Biết nguyên tử Mg có ba đồng vị 24 Mg (78,6) 25 Mg (10,1) 26 Mg (11,3) (8) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử 20 Hãy cho biết tên các lớp electron ứng với các giá trị n = 1, 2, 3, và cho biết các lớp đó có bao nhiêu phân lớp electron ? 21 Hãy cho biết số phân lớp có lớp N và M 22 Hãy viết cấu hình electron các nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron các nguyên tố đó khác nào ? 23 Hãy cho biết số electron lớp ngoài cùng các nguyên tử H, Li, Na, K, Ca, Mg, C, Si, O 24 Cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố K (Z = 19) và Ca (Z = 20) có đặc điểm gì ? 25 Viết cấu hình electron F (Z = 9) và Cl (Z = 17) và cho biết nguyên tử chúng nhận thêm electron, lớp electron ngoài cùng đó có đặc điểm gì ? 26 Viết câú hình electron nguyên tử các nguyên tố có Z = 15, Z = 17, Z = 20, Z = 21, Z = 31 27 Nguyên tử Fe có Z = 26 Hãy viết cấu hình elctron Fe Nếu nguyên tử Fe bị hai electron, ba electron thì các cấu hình electron tương ứng nào ? 28 Tính khối lượng nguyên tử trung bình niken, biết tự nhiên, các đồng vị niken tồn 58 60 61 62 64 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni sau: Đồng vị Thành phần % 67,76 26,16 1,25 3,66 1,16 29 Biết tổng số hạt p, n, e nguyên tử là 155 Số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện là 33 hạt Tính số khối nguyên tử 30 Nguyên tử khối trung bình bạc 107,02 lần nguyên tử khối hiđro Nguyên tử khối hiđro 1,0079 Tính nguyên tử khối bạc 31 Cho hai đồng vị hiđro với tỉ lệ % số nguyên tử : H (99,984%), H (0,016%) và hai đồng vị clo 35 37 : 17 Cl (75,53%), 17 Cl (24,47%) a) Tính nguyên tử khối trung bình nguyên tố b) Có thể có bao nhiêu loại phân tử HCl khác tạo nên từ hai loại đồng vị hai nguyên tố đó c) Tính phân tử khối gần đúng loại phân tử nói trên 32 Nguyên tử khối trung bình đồng 63,546 Đồng tồn tự nhiên hai dạng đồng vị 63 29 Cu 65 63 Cu Cu và 29 Tính tỉ lệ % số nguyên tử đồng 29 tồn tự nhiên Bài tập khó: 33 Khi số hiệu nguyên tử Z tăng, trật tự lượng AO tăng dần theo chiều từ trái qua phải và đúng trật tự dãy sau không ? 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s 5d 6p 7s 5f 6d Nếu sai, hãy sửa lại cho đúng 34 Vì từ ý tưởng đầu tiên nguyên tử, cách đây 2500 năm Democrit, mãi đến cuối kỉ XIX người ta chúng minh nguyên tử là có thật và có cấu tạo phức tạp ? Mô tả thí nghiệm tìm electron 35 Nguyên tử khối neon là 20,179 Hãy tính khối lượng nguyên tử neon theo kg 36 Kết phân tích cho thấy phân tử khí CO có 27,3% C và 72,7% O theo khối lượng Biết nguyên tử khối C là 12,011 Hãy xác định nguyên tử khối oxi 37 Biết khối lượng nguyên tử oxi nặng gấp 15,842 lần và khối lượng nguyên tử cacbon nặng gấp 11,9059 lần khối lượng nguyên tử hiđro Hỏi chọn 12 khối lượng nguyên tử cacbon làm đơn vị thì H, O có nguyên tử khối là bao nhiêu ? (9) Kế hoạch và nội dung dạy trái buổi Hóa 10 Chuyên đề – Cấu Tạo Nguyên Tử 38 Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử là 28, đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35% tổng số hạt Tính số hạt loại và viết cấu hình electron nguyên tử 39 Biết khối lượng nguyên tử loại đồng vị Fe là 8,96 10 - 23 gam Biết Fe có số hiệu nguyên tử Z = 26 Tính số khối và số nơtron có hạt nhân nguyên tử đồng vị trên (10)