Toàn tập chuyên đề hóa học 10,11,12 (vô cơ hữu cơ)

Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ PHẦN : GIỚI THIỆU CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC 10 MỤC LỤC Lời giới thiệu 2–6 Phần 1: Giới thiệu chuyên đề hóa 10 – 128 Chuyên đề : Nguyên tử – 21 NGUYÊN TỬ CHUYÊN ĐỀ : Trang A TĨM TẮT LÍ THUYẾT I Thành phần nguyên tử Nguyên tử gồm hạt nhân vỏ electron Hạt nhân gồm hạt proton nơtron, phần vỏ gồm electron Các đặc trưng hạt nguyên tử tóm tắt bảng sau : Proton Nơtron Electron Kí hiệu p n e Khối lượng u (đvC) 1 0,00055 Khối lượng (kg) 1,6726.10-27 1,6748.10-27 9,1095.10-31 Điện tích nguyên tố 1+ 1– -19 Điện tích C (Culơng) 1,602.10-19 –1,602.10 ● Kết luận : Trong nguyên tử hạt nhân mang điện dương, lớp vỏ mang điện âm Tổng số proton hạt nhân tổng số electron lớp vỏ Khối lượng electron nhỏ so với proton nơtron Chuyên đề : Bảng tuần hồn ngun tố hóa học định luật tuần hoàn 22 – 31 II Điện tích số khối hạt nhân Chuyên đề : Liên kết hóa học 32 – 46 Chuyên đề : Phản ứng hóa học 47 – 66 Chuyên đề : Nhóm halogen 67 – 84 Chuyên đề : Nhóm oxi 85 – 101 Chuyên đề : Tốc độ phản ứng – Cân hóa học 102 – 118 Điện tích hạt nhân Nguyên tử trung hịa điện, ngồi electron mang điện âm, ngun 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 Ví dụ : Ngun tử có 17 electron điện tích hạt nhân 17+ Số khối hạt nhân A=Z+N Ví dụ : Ngun tử natri có 11 electron 12 nơtron số khối : A = 11 + 12 = 23 (Số khối khơng có đơn vị) Nguyên 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 : AZ X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử, X ký hiệu hóa học nguyên tử Bài kiểm tra kiến thức mơn hóa học lớp 10 Phần : Đáp án III Đồng vị, nguyên tử khối trung bình 119 – 128 Đồng vị Là tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron (khác số khối A) 129 –132 Ví dụ : Ngun tố cacbon có đồng vị: 126 C , 136 C , 146 C Các đồng vị bền có : ≤ Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng N N ≤ 1,524 với Z < 83 : ≤ ≤ 1,33 với Z ≤ 20 Z Z Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ PHẦN : GIỚI THIỆU CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC 10 MỤC LỤC Lời giới thiệu 2–6 Phần 1: Giới thiệu chuyên đề hóa 10 – 128 Chuyên đề : Nguyên tử – 21 NGUYÊN TỬ CHUN ĐỀ : Trang A TĨM TẮT LÍ THUYẾT I Thành phần nguyên tử Nguyên tử gồm hạt nhân vỏ electron Hạt nhân gồm hạt proton nơtron, phần vỏ gồm electron Các đặc trưng hạt nguyên tử tóm tắt bảng sau : Proton Nơtron Electron Kí hiệu p n e Khối lượng u (đvC) 1 0,00055 Khối lượng (kg) 1,6726.10-27 1,6748.10-27 9,1095.10-31 Điện tích nguyên tố 1+ 1– -19 Điện tích C (Culơng) 1,602.10-19 –1,602.10 ● Kết luận : Trong nguyên tử hạt nhân mang điện dương, lớp vỏ mang điện âm Tổng số proton hạt nhân tổng số electron lớp vỏ Khối lượng electron nhỏ so với proton nơtron Chuyên đề : Bảng tuần hoàn ngun tố hóa học định luật tuần hồn 22 – 31 II Điện tích số khối hạt nhân Chuyên đề : Liên kết hóa học 32 – 46 Chuyên đề : Phản ứng hóa học 47 – 66 Chuyên đề : Nhóm halogen 67 – 84 Chuyên đề : Nhóm oxi 85 – 101 Chuyên đề : Tốc độ phản ứng – Cân hóa học 102 – 118 Điện tích hạt nhân Ngun tử trung hịa điện, ngồi electron mang điện âm, ngun 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 Ví dụ : Ngun tử có 17 electron điện tích hạt nhân 17+ Số khối hạt nhân A=Z+N Ví dụ : Ngun tử natri có 11 electron 12 nơtron số khối : A = 11 + 12 = 23 (Số khối đơn vị) 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 : AZ X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử, X ký hiệu hóa học ngun tử Bài kiểm tra kiến thức mơn hóa học lớp 10 Phần : Đáp án III Đồng vị, nguyên tử khối trung bình 119 – 128 Đồng vị Là tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron (khác số khối A) 129 –132 Ví dụ : Ngun tố cacbon có đồng vị: 126 C , 136 C , 146 C Các đồng vị bền có : ≤ Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng N N ≤ 1,524 với Z < 83 : ≤ ≤ 1,33 với Z ≤ 20 Z Z Trên bước đường thành công dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Nguyên tử khối trung bình Lớp L (n = 2) có phân lớp s p Lớp M (n = 3) có phân lớp s, p, d… Số electron tối đa phân lớp : Phân lớp s chứa tối đa electron ; Phân lớp p chứa tối đa electron ; Phân lớp d chứa tối đa 10 electron ; Phân lớp f chứa tối đa 14 electron Gọi A nguyên tử khối trung bình nguyên tố A1, A2 nguyên tử khối đồng vị có % số nguyên tử a%, b% Ta có : A= a.A1 + b.A + 100 VI Cấu hình electron nguyên tử ● Lưu ý : Trong tập tính tốn người ta thường coi nguyên tử khối số khối Mức lượng Trật tự mức lượng : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s IV Sự chuyển động electron nguyên tử Obitan nguyên tử - Trong nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định - Khu vực xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron lớn gọi obitan nguyên tử (AO) - Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số nổi, obitan d, f có hình dạng phức tạp z z x y x y Obitan s z x y Obitan px z x y Obitan py Obitan pz V Lớp phân lớp electron Lớp electron Trong nguyên tử, electron có mức lượng định Các electron có mức lượng gần xếp thành lớp electron Thứ tự lớp tăng dần 1, 2, 3, n mức lượng electron tăng dần Electron lớp có giá trị n nhỏ bị hạt nhân hút mạnh, khó bứt khỏi nguyên tử, có mức lượng thấp Electron lớp có giá trị n lớn bị hạt nhân hút yếu dễ tách khỏi nguyên tử hơn, có mức năng lượng cao Các electron lớp ngồi electron định tính chất hóa học nguyên tử Lớp electron có đủ số electron tối đa gọi lớp electron bão hoà Thứ tự kí hiệu lớp : n Tên lớp K L M N O P Q Tổng số electron lớp 2n2 Số thứ tự lớp electron (n) Kí hiệu tương ứng lớp electron K L M N Số electron tối đa lớp 18 32 Phân lớp electron Mỗi lớp electron lại chia thành phân lớp Các electron thuộc phân lớp có mức lượng Kí hiệu phân lớp chữ thường : s, p, d, f Số obitan có phân lớp s, p, d, f 1, 3, Mỗi obitan chứa tối đa electron Số phân lớp lớp electron số thứ tự lớp Ví dụ : Lớp K (n = 1) có phân lớp s Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Mức lượng tăng dần Cấu hình electron Sự phân bố electron vào obitan nguyên tử tuân theo quy tắc nguyên lí : 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 : Ở trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao Quy tắc Hun : 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 Ví dụ : Viết cấu hình electron Fe (Z = 26) 1s22s22p63s23p64s23d6 ⇒ 1s22s22p63s23p63d64s2 Sắp xếp theo mức lượng Cấu hình electron Đặc điểm lớp electron Các nguyên tử có electron lớp ngồi (ns2np6) bền vững, chúng không tham gia vào phản ứng hố học Đó khí hiếm, tự nhiên, phân tử khí gồm nguyên tử Các nguyên tử có đến electron lớp kim loại (trừ H, He, B) Trong phản ứng hoá học kim loại có xu hướng chủ yếu nhường electron trở thành ion dương Các nguyên tử có đến electron lớp phi kim Trong phản ứng hố học phi kim có xu hướng chủ yếu nhận thêm electron trở thành ion âm Các ngun tử có electron lớp ngồi phi kim, chúng có số hiệu nguyên tử nhỏ C, Si hay kim loại Sn, Pb chúng có số hiệu nguyên tử lớn Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Nguyên tử khối trung bình Lớp L (n = 2) có phân lớp s p Lớp M (n = 3) có phân lớp s, p, d… Số electron tối đa phân lớp : Phân lớp s chứa tối đa electron ; Phân lớp p chứa tối đa electron ; Phân lớp d chứa tối đa 10 electron ; Phân lớp f chứa tối đa 14 electron Gọi A nguyên tử khối trung bình nguyên tố A1, A2 nguyên tử khối đồng vị có % số nguyên tử a%, b% Ta có : A= a.A1 + b.A + 100 VI Cấu hình electron nguyên tử ● Lưu ý : Trong tập tính tốn người ta thường coi nguyên tử khối số khối Mức lượng Trật tự mức lượng : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s IV Sự chuyển động electron nguyên tử Obitan nguyên tử - Trong nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định - Khu vực xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron lớn gọi obitan nguyên tử (AO) - Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số nổi, obitan d, f có hình dạng phức tạp z z x y x y Obitan s z x y Obitan px z x y Obitan py Obitan pz V Lớp phân lớp electron Lớp electron Trong nguyên tử, electron có mức lượng định Các electron có mức lượng gần xếp thành lớp electron Thứ tự lớp tăng dần 1, 2, 3, n mức lượng electron tăng dần Electron lớp có giá trị n nhỏ bị hạt nhân hút mạnh, khó bứt khỏi nguyên tử, có mức lượng thấp Electron lớp có giá trị n lớn bị hạt nhân hút yếu dễ tách khỏi nguyên tử hơn, có mức năng lượng cao Các electron lớp electron định tính chất hóa học nguyên tử Lớp electron có đủ số electron tối đa gọi lớp electron bão hoà Thứ tự kí hiệu lớp : n Tên lớp K L M N O P Q Tổng số electron lớp 2n2 Số thứ tự lớp electron (n) Kí hiệu tương ứng lớp electron K L M N Số electron tối đa lớp 18 32 Phân lớp electron Mỗi lớp electron lại chia thành phân lớp Các electron thuộc phân lớp có mức lượng Kí hiệu phân lớp chữ thường : s, p, d, f Số obitan có phân lớp s, p, d, f 1, 3, Mỗi obitan chứa tối đa electron Số phân lớp lớp electron số thứ tự lớp Ví dụ : Lớp K (n = 1) có phân lớp s Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Mức lượng tăng dần Cấu hình electron Sự phân bố electron vào obitan nguyên tử tuân theo quy tắc nguyên lí : 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 : Ở trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao Quy tắc Hun : 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 Ví dụ : Viết cấu hình electron Fe (Z = 26) 1s22s22p63s23p64s23d6 ⇒ 1s22s22p63s23p63d64s2 Sắp xếp theo mức lượng Cấu hình electron Đặc điểm lớp electron ngồi Các ngun tử có electron lớp (ns2np6) bền vững, chúng không tham gia vào phản ứng hố học Đó khí hiếm, tự nhiên, phân tử khí gồm nguyên tử Các nguyên tử có đến electron lớp kim loại (trừ H, He, B) Trong phản ứng hoá học kim loại có xu hướng chủ yếu nhường electron trở thành ion dương Các nguyên tử có đến electron lớp phi kim Trong phản ứng hố học phi kim có xu hướng chủ yếu nhận thêm electron trở thành ion âm Các ngun tử có electron lớp ngồi phi kim, chúng có số hiệu nguyên tử nhỏ C, Si hay kim loại Sn, Pb chúng có số hiệu nguyên tử lớn Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Ta có : B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ NGUYÊN TỬ Tổng số nguyên tử 24 Mg, 25 Mg, 26 Mg Số nguyên tử = 100 78,6 I Bài tập đồng vị 24 Mg = Số nguyên tử 10,1 25 Mg Số nguyên tử = 11,3 26 Mg Bài tập đồng vị có số dạng sau : Tính ngun tử khối trung bình, số khối trung bình đồng vị; xác định số khối đồng vị; xác định thành phần phần trăm số nguyên tử, khối lượng đồng vị; xác định số lượng nguyên tử đồng vị; xác định số loại hợp chất tạo từ nguyên tố có nhiều đồng vị ● Tóm tắt kiến thức trọng tâm : Đồng vị tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron nên khác số khối Giả sử hỗn hợp nói có 50 ngun tử 25 Mg , số nguyên tử tương ứng đồng vị lại : 78, 24 Số nguyên tử Mg = 50 = 389 (nguyên tử) 10,1 khối 1840 Ví dụ 2: Cho hai đồng vị hiđro với tỉ lệ % số nguyên tử : 11 H (99,984%), 21 H (0,016%) hai đồng 37 vị clo : 35 17 Cl (75,53%), 17 Cl (24,47%) Trong nguyên tử, khối lượng hạt electron lớp vỏ nhỏ (bằng khoảng lượng hạt proton nơtron) nên khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung hạt nhân, tức tổng khối lượng hạt proton nơtron Vì tập ta thường coi nguyên tử khối trung bình ( M ) đồng vị số khối trung bình ( A ) chúng Cơng thức tính số khối trung bình hay nguyên tử khối trung bình : M ≈A = A1x + A x + + A n x n x + x + + x n Phương pháp giải Để tính thành phần phần trăm số nguyên tử đồng vị ta sử dụng cơng thức tính ngun tử khối trung bình sử dụng phương pháp đường chéo Để tính số lượng nguyên tử, phân tử biết khối lượng chất, trước tiên ta tính số mol chúng sau dựa vào khái niệm số mol để suy kết Để xác định số loại phân tử hợp chất tạo từ nguyên tố có nhiều đồng vị ta dùng tốn tổ hợp ►Các ví dụ minh họa◄ Ví dụ 1: Ngun tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm số nguyên tử sau : 24 Mg 25 26 Mg Mg = 11,3 50 = 56 (nguyên tử) 10,1 a Tính ngun tử khối trung bình ngun tố b Có thể có loại phân tử HCl khác tạo nên từ hai loại đồng vị hai ngun tố c Tính phân tử khối gần loại phân tử nói Hướng dẫn giải a Tính ngun tử khối trung bình Mg : Do electron có khối lượng nhỏ nên nguyên tử khối trung bình Mg xấp xỉ số khối trung bình : 78,6 10,1 11,3 M Mg = A Mg = 24 + 25 + 26 = 24,33 100 100 100 24 Mg 26 99,984 0, 016 + = 1, 00016; 100 100 75,53 24, 47 M Cl = A Cl = 35 + 37 = 35, 4894 100 100 b Trong phân tử HCl, có nguyên tử H nguyên tử Cl Nguyên tố H Cl có đồng vị Nên để chọn nguyên tử H có cách chọn, tương tự ta thấy có cách chọn nguyên tử Cl Do có 2.2 = loại phân tử HCl khác M H = A H = Công thức phân tử : c Phân tử khối : 2 37 35 37 H 35 17 Cl, H 17 Cl, D 17 Cl, D 17 Cl ( H D ) 36 38 37 39 Ví dụ 3: Biết nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36; 38 A Phần trăm đồng vị tương ứng : 0,34% ; 0,06% 99,6% Tính số khối đồng vị A nguyên tố agon, biết nguyên tử khối trung bình agon 39,98 Hướng dẫn giải Mg % 78,6 10,1 11,3 a Tính nguyên tử khối trung bình Mg b Giả sử hỗn hợp nói có 50 ngun tử 25 Mg , số nguyên tử tương ứng hai đồng vị lại ? b Tính số nguyên tử đồng vị 26 Hướng dẫn giải a Nguyên tử khối trung bình hiđro clo : Trong : x1, x2, ,xn phần trăm số nguyên tử số nguyên tử số mol đồng vị; A1, A2, , An số khối đồng vị Mol đơn vị lượng chất chứa 6,02.1023 hạt vi mô phân tử, nguyên tử, ion hay electron Đồng vị Số nguyên tử 0,34 0, 06 99,6 Ta có : A Ar = 36 + 38 + A = 39,98 ⇒ A = 40 100 100 100 Ví dụ 4: Ngun tử khối trung bình đồng 63,54 Đồng tồn tự nhiên hai dạng 63 65 đồng vị 29 Cu 29 Cu a Tính thành phần phần trăm số nguyên tử loại đồng vị b Tính thành phần phần trăm khối lượng loại đồng vị Hướng dẫn giải a Tính thành phần phần trăm số nguyên tử loại đồng vị : ● Cách : Sử dụng cơng thức tính ngun tử khối trung bình : Gọi phần trăm số nguyên tử đồng vị 63 29 Cu x, phần trăm đồng vị 65 29 Cu Mg : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng (100 – x) Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Ta có : B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ NGUYÊN TỬ Toång số nguyên tử 24 Mg, 25 Mg, 26 Mg Số nguyên tử = 100 78,6 I Bài tập đồng vị 24 Mg = Số nguyên tử 10,1 25 Mg Số nguyên tử = 11,3 26 Mg Bài tập đồng vị có số dạng sau : Tính nguyên tử khối trung bình, số khối trung bình đồng vị; xác định số khối đồng vị; xác định thành phần phần trăm số nguyên tử, khối lượng đồng vị; xác định số lượng nguyên tử đồng vị; xác định số loại hợp chất tạo từ nguyên tố có nhiều đồng vị ● Tóm tắt kiến thức trọng tâm : Đồng vị tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron nên khác số khối Giả sử hỗn hợp nói có 50 nguyên tử 25 Mg , số nguyên tử tương ứng đồng vị lại : 78, 24 Số nguyên tử Mg = 50 = 389 (nguyên tử) 10,1 khối 1840 Ví dụ 2: Cho hai đồng vị hiđro với tỉ lệ % số nguyên tử : 11 H (99,984%), 21 H (0,016%) hai đồng 37 vị clo : 35 17 Cl (75,53%), 17 Cl (24,47%) Trong nguyên tử, khối lượng hạt electron lớp vỏ nhỏ (bằng khoảng lượng hạt proton nơtron) nên khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung hạt nhân, tức tổng khối lượng hạt proton nơtron Vì tập ta thường coi nguyên tử khối trung bình ( M ) đồng vị số khối trung bình ( A ) chúng Cơng thức tính số khối trung bình hay ngun tử khối trung bình : M ≈A = A1x + A x + + A n x n x + x + + x n Phương pháp giải Để tính thành phần phần trăm số nguyên tử đồng vị ta sử dụng cơng thức tính ngun tử khối trung bình sử dụng phương pháp đường chéo Để tính số lượng nguyên tử, phân tử biết khối lượng chất, trước tiên ta tính số mol chúng sau dựa vào khái niệm số mol để suy kết Để xác định số loại phân tử hợp chất tạo từ nguyên tố có nhiều đồng vị ta dùng tốn tổ hợp ►Các ví dụ minh họa◄ Ví dụ 1: Ngun tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm số nguyên tử sau : 24 Mg 25 26 Mg Mg = 11,3 50 = 56 (nguyên tử) 10,1 a Tính nguyên tử khối trung bình nguyên tố b Có thể có loại phân tử HCl khác tạo nên từ hai loại đồng vị hai ngun tố c Tính phân tử khối gần loại phân tử nói Hướng dẫn giải a Tính ngun tử khối trung bình Mg : Do electron có khối lượng nhỏ nên nguyên tử khối trung bình Mg xấp xỉ số khối trung bình : 78,6 10,1 11,3 M Mg = A Mg = 24 + 25 + 26 = 24,33 100 100 100 24 Mg 26 99,984 0, 016 + = 1, 00016; 100 100 75,53 24, 47 M Cl = A Cl = 35 + 37 = 35, 4894 100 100 b Trong phân tử HCl, có nguyên tử H nguyên tử Cl Nguyên tố H Cl có đồng vị Nên để chọn ngun tử H có cách chọn, tương tự ta thấy có cách chọn nguyên tử Cl Do có 2.2 = loại phân tử HCl khác M H = A H = Công thức phân tử : c Phân tử khối : 2 37 35 37 H 35 17 Cl, H 17 Cl, D 17 Cl, D 17 Cl ( H D ) 36 38 37 39 Ví dụ 3: Biết nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36; 38 A Phần trăm đồng vị tương ứng : 0,34% ; 0,06% 99,6% Tính số khối đồng vị A nguyên tố agon, biết nguyên tử khối trung bình agon 39,98 Hướng dẫn giải Mg % 78,6 10,1 11,3 a Tính ngun tử khối trung bình Mg b Giả sử hỗn hợp nói có 50 nguyên tử 25 Mg , số nguyên tử tương ứng hai đồng vị lại ? b Tính số nguyên tử đồng vị 26 Hướng dẫn giải a Nguyên tử khối trung bình hiđro clo : Trong : x1, x2, ,xn phần trăm số nguyên tử số nguyên tử số mol đồng vị; A1, A2, , An số khối đồng vị Mol đơn vị lượng chất chứa 6,02.1023 hạt vi mô phân tử, nguyên tử, ion hay electron Đồng vị Số nguyên tử 0,34 0, 06 99,6 Ta có : A Ar = 36 + 38 + A = 39,98 ⇒ A = 40 100 100 100 Ví dụ 4: Nguyên tử khối trung bình đồng 63,54 Đồng tồn tự nhiên hai dạng 63 65 đồng vị 29 Cu 29 Cu a Tính thành phần phần trăm số nguyên tử loại đồng vị b Tính thành phần phần trăm khối lượng loại đồng vị Hướng dẫn giải a Tính thành phần phần trăm số nguyên tử loại đồng vị : ● Cách : Sử dụng cơng thức tính ngun tử khối trung bình : Gọi phần trăm số nguyên tử đồng vị 63 29 Cu x, phần trăm đồng vị 65 29 Cu Mg : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng (100 – x) Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Ta có Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ 63x + 65(100 − x) = 63,54 ⇒ x = 73 100 63 29 Vậy % số nguyên tử đồng vị Cu 65 29 Cu 73% 27% ● Cách : Sử dụng phương pháp đường chéo : Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có : 65 – 63,54 =1,46 63 n 63 29 Cu ⇒ 63,54 63,54 – 63 = 0,54 65 n 65 Cu 29 Vậy % số nguyên tử đồng vị 63 29  x1 + x = 100  x1 = 27    x1 = 0,37x   x = 73 ⇒  A1x1 + A x = 63,546  A1 = 65  x +x   A = 63   A1 + A = 128 n 63 Cu 29 n 65 Cu = 29 1,46 2, = 0,54 Vậy số nơtron đồng vị Y số nơtron X 65 – 63 = 2, 65 Cu = 100 = 73% ; 29 Cu 27% 2, + Cl2 + H2 37 17 Cl (100 – x) → 2HCl K có KClO4 (Cho O = 16; Cl = 35,5; K = 39,13) 39 19 K 41 19 K x1 x2 ta có : Giả sử có mol KClO4 tổng số mol đồng vị K mol, số mol 1.0,935 =0,935 mol Vậy thành phần phần trăm khối lượng % 39 K= 19 39 19 39 19 K K có KClO4 : 0,935.39 100 = 26,3% 39,13 + 35,5 + 16.4 Ví dụ 8: Trong nước, hiđro tồn hai đồng vị 1H 2H Biết nguyên tử khối trung bình hiđro 1,008; oxi 16 Số nguyên tử đồng vị 2H có ml nước nguyên chất (d = gam/ml) ? (1) Thí nghiệm 1: n Ba(OH) = 0,88.0,125 = 0,11 mol Hướng dẫn giải 2HCl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2H2O (2) mol: 0,22 ← 0,11 Thí nghiệm 2: HCl + AgNO3 → AgCl ↓ + HNO3 (3) mol: 0,22 → 0,22 31,57 Vậy MAgCl = 108 + M Cl = = 143,5 ⇒ M Cl = 143,5 – 108 = 35,5 0,22 Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có : n 1H 35 17 Cl (75% ) ; 37 17 – 1,008 ⇒ 1,008 n2H 1,008 – n1H n2H = − 1,008 0,992 = 1,008 − 0,008 Vậy phần trăm số nguyên tử đồng vị H : % H = 99,2%;% H = 0,8% Số mol nước : 35x + 37(100 − x) M Cl = = 35,5 ⇒ x = 75 100 Vậy thành phần phần trăm loại đồng vị clo : K Tính thành phần phần trăm khối lượng  x1 + x = 100   x = 93,5 ⇒  39.x1 + 41.x = 39,13 x2 = 6,5  100  Hướng dẫn giải Cl x, 41 19 Gọi phần trăm số nguyên tử đồng vị (phần trăm số mol) Ví dụ 5: Một loại khí clo có chứa đồng vị 35 Cl ; 37 Cl Cho Cl2 tác dụng với H2 lấy sản phẩm 17 17 hoà tan vào nước thu dung dịch X Chia dung dịch X thành hai phần : - Phần thứ cho tác dụng vừa đủ với 125 ml dung dịch Ba(OH)2 0,88M - Phần thứ hai cho tác dụng với AgNO3 vừa đủ ta thu 31,57 gam kết tủa Thành phần % số nguyên tử đồng vị ? 35 17 39 19 K Hướng dẫn giải b Thành phần phần trăm % khối lượng loại đồng vị : 0, 27.65 % 65 Cu = 100% = 27, 62% ⇒ % 63 Cu = 72,38% 63,54 Gọi phần trăm số nguyên tử 39 19 Ví dụ 7: Trong tự nhiên kali có hai đồng vị 1 mol ; Tổng số mol H : ; Số mol 2H : 0,8% 18, 016 18, 016 18, 016 Số nguyên tử đồng vị 2H gam nước : Cl (25%) 0,8%.6,023.1023 = 5,35.1020 18, 016 Ví dụ 6: Ngun tố Cu có ngun tử khối trung bình 63,54 có đồng vị X Y, biết tổng số khối 128 Số nguyên tử đồng vị X 0,37 lần số nguyên tử đồng vị Y Vậy số nơtron đồng vị Y số nơtron đồng vị X ? Hướng dẫn giải Gọi số khối hai đồng vị X, Y A1 A2; phần trăm số nguyên tử hai đồng vị x1 x2 Theo giả thiết ta có : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Ta có Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ 63x + 65(100 − x) = 63,54 ⇒ x = 73 100 63 29 Vậy % số nguyên tử đồng vị Cu 65 29 Cu 73% 27% ● Cách : Sử dụng phương pháp đường chéo : Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có : 65 – 63,54 =1,46 63 n 63 29 Cu ⇒ 63,54 63,54 – 63 = 0,54 65 n 65 Cu 29 Vậy % số nguyên tử đồng vị 63 29  x1 + x = 100  x1 = 27    x1 = 0,37x   x = 73 ⇒  A1x1 + A x = 63,546  A1 = 65  x +x   A = 63   A1 + A = 128 n 63 Cu 29 n 65 Cu = 29 1,46 2, = 0,54 Vậy số nơtron đồng vị Y số nơtron X 65 – 63 = 2, 65 Cu = 100 = 73% ; 29 Cu 27% 2, + Cl2 + H2 37 17 Cl (100 – x) → 2HCl K có KClO4 (Cho O = 16; Cl = 35,5; K = 39,13) 39 19 K 41 19 K x1 x2 ta có : Giả sử có mol KClO4 tổng số mol đồng vị K mol, số mol 1.0,935 =0,935 mol Vậy thành phần phần trăm khối lượng % 39 K= 19 39 19 39 19 K K có KClO4 : 0,935.39 100 = 26,3% 39,13 + 35,5 + 16.4 Ví dụ 8: Trong nước, hiđro tồn hai đồng vị 1H 2H Biết nguyên tử khối trung bình hiđro 1,008; oxi 16 Số nguyên tử đồng vị 2H có ml nước nguyên chất (d = gam/ml) ? (1) Thí nghiệm 1: n Ba(OH) = 0,88.0,125 = 0,11 mol Hướng dẫn giải 2HCl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2H2O (2) mol: 0,22 ← 0,11 Thí nghiệm 2: HCl + AgNO3 → AgCl ↓ + HNO3 (3) mol: 0,22 → 0,22 31,57 Vậy MAgCl = 108 + M Cl = = 143,5 ⇒ M Cl = 143,5 – 108 = 35,5 0,22 Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có : n 1H 35 17 Cl (75% ) ; 37 17 – 1,008 ⇒ 1,008 n2H 1,008 – n1H n2H = − 1,008 0,992 = 1,008 − 0,008 Vậy phần trăm số nguyên tử đồng vị H : % H = 99,2%;% H = 0,8% Số mol nước : 35x + 37(100 − x) M Cl = = 35,5 ⇒ x = 75 100 Vậy thành phần phần trăm loại đồng vị clo : K Tính thành phần phần trăm khối lượng  x1 + x = 100   x = 93,5 ⇒  39.x1 + 41.x = 39,13 x2 = 6,5  100  Hướng dẫn giải Cl x, 41 19 Gọi phần trăm số nguyên tử đồng vị (phần trăm số mol) Ví dụ 5: Một loại khí clo có chứa đồng vị 35 Cl ; 37 Cl Cho Cl2 tác dụng với H2 lấy sản phẩm 17 17 hoà tan vào nước thu dung dịch X Chia dung dịch X thành hai phần : - Phần thứ cho tác dụng vừa đủ với 125 ml dung dịch Ba(OH)2 0,88M - Phần thứ hai cho tác dụng với AgNO3 vừa đủ ta thu 31,57 gam kết tủa Thành phần % số nguyên tử đồng vị ? 35 17 39 19 K Hướng dẫn giải b Thành phần phần trăm % khối lượng loại đồng vị : 0, 27.65 % 65 Cu = 100% = 27, 62% ⇒ % 63 Cu = 72,38% 63,54 Gọi phần trăm số nguyên tử 39 19 Ví dụ 7: Trong tự nhiên kali có hai đồng vị 1 mol ; Tổng số mol H : ; Số mol 2H : 0,8% 18, 016 18, 016 18, 016 Số nguyên tử đồng vị 2H gam nước : Cl (25%) 0,8%.6,023.1023 = 5,35.1020 18, 016 Ví dụ 6: Ngun tố Cu có ngun tử khối trung bình 63,54 có đồng vị X Y, biết tổng số khối 128 Số nguyên tử đồng vị X 0,37 lần số nguyên tử đồng vị Y Vậy số nơtron đồng vị Y số nơtron đồng vị X ? Hướng dẫn giải Gọi số khối hai đồng vị X, Y A1 A2; phần trăm số nguyên tử hai đồng vị x1 x2 Theo giả thiết ta có : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Trên bước đường thành công dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ II Xác định nguyên tử, công thức phân tử hợp chất Ví dụ 4: Tổng số hạt proton, electron, nơtron nguyên tử nguyên tố X 10 Xác định tên nguyên tố X Phương pháp giải Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có tổng số hạt nguyên tử X 10 nên : p + n + e = 10 ⇒ 2p + n =10 (1) Mặt khác, nguyên tử có Z ≤ 82 có : Để xác định nguyên tử công thức phân tử hợp chất, ta cần tìm số proton (số đơn vị điện tích hạt nhân Z) nguyên tử nguyên tử tạo nên phân tử hợp chất + Nếu đề cho biết giá trị điện tích hạt nhân ngun tử ion đơn ngun tử ta tính số q proton sau : Soá p = (q giá trị điện tích hạt nhân, 1,6.10-19 giá trị điện tích 1,6.10−19 proton; điện tích có đơn vị culông : C) + Đối với 82 nguyên tố bảng tuần hoàn, số proton nơtron có mối liên hệ : 1≤ (2) Từ (1) (2) suy : ≤ n ≤ ≤ 1,5 p 10 − 2p ≤ 1,5 ⇒ 2,85 ≤ p ≤ 3,33 ⇒ p = p Vậy nguyên tố X Liti (Li) + Nếu đề cho biết thông tin mối liên quan hạt nguyên tử, phân tử; thành phần phần trăm khối lượng nguyên tử phân tử Thì ta thiết ta lập hệ phương trình liên quan đến hạt ngun tử, phân tử Sau giải hệ phương trình để tìm số proton ngun tử, từ trả lời câu hỏi mà đề yêu cầu Ví dụ 5: Tổng số hạt proton, nơtron, electron hai nguyên tử kim loại A B 142, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 42 Số hạt mang điện nguyên tử B nhiều nguyên tử A 12 Xác định kim loại A B Hướng dẫn giải Gọi tổng số hạt proton, nơtron electron nguyên tử A : pA, nA, eA B pB, nB, eB Ta có pA = eA pB = eB Theo : Tổng số loại hạt proton, nơtron electron hai nguyên tử A B 142 nên : pA + nA + eA + pB + nB + eB = 142 ⇒ 2pA + 2pB + nA + nB = 142 (1) Tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 42 nên : pA + eA + pB + eB - nA - nB = 42 ⇒ 2pA + 2pB - nA - nB = 42 (2) Số hạt mang điện nguyên tử B nhiều nguyên tử A 12 nên : pB + eB - pA - eA = 12 ⇒ 2pB - 2pA = 12 ⇒ pB - pA = (3) Từ (1), (2), (3) ta có : pA = 20 (Ca) pB = 26 (Fe) ►Các ví dụ minh họa◄ Ví dụ 1: Hạt nhân ion X+ có điện tích 30,4.10-19 culơng Xác định ký hiệu tên nguyên tử X Hướng dẫn giải Theo giả thiết : Hạt nhân ion X+ có điện tích 30,4.10-19 C nên ngun tử X có điện tích hạt nhân 30,4.10-19 C Mặt khác hạt proton có điện tích 1,6.10-19 C nên suy số prton hạt nhân X : Số hạt p = n ≤ 1,5 p 30,4.10 −19 = 19 haït 1,6.10 −19 Vậy nguyên tử X Kali (K) Ví dụ 2: Nguyên tử nguyên tố X có tổng hạt 180 hạt, hạt mang điện nhiều hạt khơng mang điện 32 hạt Tính số khối nguyên tử X Hướng dẫn giải Ví dụ 6: Một hợp chất có cơng thức XY2 X chiếm 50% khối lượng Trong hạt nhân X Y có số proton số nơtron Tổng số proton phân tử XY2 32 Viết cấu hình electron X Y Trong nguyên tử nguyên tố X có : Hướng dẫn giải Gọi số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử X p, n, e Y p’, n’, e’ Theo : p = n = e p’ = n’ = e’ Trong hợp chất XY2, X chiếm 50% khối lượng nên: MX 50 p+n = ⇒ = ⇒ p = 2p ' 2M Y 50 2(p '+ n ')  p + e + n = 180 2p + n = 180  p = 53 ⇒ ⇒ ⇒ A = p + n = 127   p + e − n = 32 2p − n = 32  n = 74 Ví dụ 3: Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử X 28, số hạt khơng mang điện chiếm xấp xỉ 35% tổng số hạt Số hạt loại nguyên tử X ? Hướng dẫn giải Tổng số proton phân tử XY2 32 nên p + 2p’ = 32 Từ tìm được: p = 16 (S) p’ = (O) Hợp chất cần tìm SO2 Cấu hình electron S: 1s22s22p63s23p4 O: 1s22s22p4 Trong nguyên tử nguyên tố X có :  p + n + e = 28  n = 10 ⇒   n = 35%(p + n + e)  p = Vậy nguyên tử X, số p = số e = 9; số n = 10 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng 10 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng ... nơtron Chuyên đề : Bảng tuần hồn ngun tố hóa học định luật tuần hoàn 22 – 31 II Điện tích số khối hạt nhân Chuyên đề : Liên kết hóa học 32 – 46 Chuyên đề : Phản ứng hóa học 47 – 66 Chuyên đề :... nơtron Chuyên đề : Bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học định luật tuần hồn 22 – 31 II Điện tích số khối hạt nhân Chuyên đề : Liên kết hóa học 32 – 46 Chuyên đề : Phản ứng hóa học 47 – 66 Chuyên đề :... Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ PHẦN : GIỚI THIỆU CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC 10