TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG TƯ DUY CÁC CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG

Biên soạn các chuyên đề liên quan đến các nội dung của Hóa học Đại cương mộtcách đầy đủ, hệ thống để làm tài liệu bồi dưỡng kiến thức cho giáo viên và học sinh giỏitham dự các kỳ thi Học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia và thi chọn đội tuyển thi OlympicHoá học Quốc tế, học sinh chuẩn bị tham gia các kì thi Tốt nghiệp THPT và thi Đại học Cao đẳng.Rèn kỹ năng tư duy bằng phương pháp nghiên cứu tài liệu cho học sinh thông quatrình tự các vấn đề mà nội dung đề tài đã đưa ra.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH BẮC GIANG

TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG

—•&œ–

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NGÀNH

Tên đề tài:

TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG

TƯ DUY CÁC CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG

Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN THỊ TRÚC VÂN

Cơ quan chủ trì: Trường THPT Chuyên Bắc Giang

Thời gian thực hiện đề tài: Từ tháng 4/2010 đến tháng 10/2011

Bắc Giang, tháng 10 năm 2011

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NGÀNH

—•&œ–

Tên đề tài:

TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG

TƯ DUY CÁC CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG

Chủ nhiệm đề tài: Ths NGUYỄN THỊ TRÚC VÂN

Các cộng sự: Ths Phạm Văn Chúc

Ths Nguyễn Thị Việt Hà Ths Nguyễn Thị Hoa Nguyễn Thị Hường Dương Trọng Phong Tăng Thành Trung

Cơ quan chủ trì: Trường THPT Chuyên Bắc Giang

Địa chỉ: đường Hoàng Văn Thụ, TP Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang Điện thoại cơ quan: 02403.854.011 - Fax: 024103.854.011

Nơi thực hiện đề tài: Trường THPT Chuyên Bắc Giang

Thời gian thực hiện đề tài: Từ tháng 4/2011 đến tháng 10/2011

Bắc Giang, tháng 10 năm 2011

MỤC LỤC

Trang

Phần thứ nhất: KHÁI QUÁT NHỮNG THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI 6

Phần thứ hai: TỔ CHỨC TRIỂN KHAI VÀ THỰC HIỆN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI 8

Phần thứ ba: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, TRIỂN KHAI VÀ THẢO LUẬN 9 Chương 1 NGUYÊN TỬ BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ

HOÁ HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN 9 I.1 Một số khái niệm mở đầu – Hạt nhân nguyên tử 9

I.5 Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và Định luật tuần hoàn 52

II.1 Các khái niệm cơ bản về liên kết hóa học 72 II.2 Sử dụng các thuyết về liên kết hóa học để giải thích đặc điểm cấu

III.1 Kiến thức cơ bản về lý thuyết phản ứng hóa học 113

IV.3 Thuyết axit - bazơ theo Areniut và Bronsted 188

V.1 Các khái niệm cơ bản về phản ứng oxi hóa khử 212

25 VSEPR (Valance Shell Electron Pair

Repulsion)

Mô hình sự đẩy giữa các cặp electron hóa trị

Phần thứ nhất

KHÁI QUÁT NHỮNG THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận và thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài

Trong chương trình giảng dạy môn Hóa học ở phổ thông, các vấn đề về Hóa học Đại cương là một phần rất quan trọng vì đó là những kiến thức nền tảng cho môn hóa học Đó là nội dung chiếm khoảng 30 – 40% số câu hỏi trong đề thi đại học và tới 80% kiến thức vô cơ của đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia và quốc tế Kiến thức của hóa học đại cương vừa là nền tảng, vừa là kim chỉ nam cho việc nghiên cứu các chuyên ngành khác của hóa học Nhưng đây là phần khó đối với cả giáo viên và học sinh vì các vấn đề của Hóa học Đại cương là những vấn đề lý thuyết rộng lớn và trừu tượng mà phân phối chương trình cho phần này thì có hạn

Bên cạnh đó, dạy học hiện đại cần hướng đến việc phát huy tính tích cực, chủ động của người học Học sinh không chỉ lĩnh hội thông tin từ bài giảng của giáo viên mà cần tăng cường việc tự học, tự nghiên cứu tài liệu để hoàn thiện kiến thức và các kỹ năng cơ bản Vì thế một thách thức đặt ra cho giáo viên trong thời đại hiện nay là giúp học sinh hình thành phương pháp tự học và nghiên cứu tài liệu đạt kết quả tốt

Vì vậy một vấn đề mang tính cấp thiết đặt ra là cần phải có một bộ tài liệu về Hóa học Đại cương nhằm hệ thống hóa kiến thức một cách đầy đủ và trang bị kỹ năng tư duy về các vấn đề đó cho nhiều đối tượng học sinh THPT như: cơ bản, nâng cao, chuyên sâu, học sinh giỏi cấp tỉnh, quốc gia và quốc tế

Bằng kinh nghiệm thực tiễn giảng dạy nhiều năm ở trường chuyên, tập thể giáo viên tổ

Hóa học, trường THPT Chuyên Bắc Giang đã làm đề tài:“Tài liệu bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng tư duy các chuyên đề Hóa học Đại cương” để đáp ứng những yêu cầu thực tiễn trên

2 Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2.1 Mục tiêu của đề tài:

Biên soạn các chuyên đề liên quan đến các nội dung của Hóa học Đại cương một cách đầy đủ, hệ thống để làm tài liệu bồi dưỡng kiến thức cho giáo viên và học sinh giỏi tham dự các kỳ thi Học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia và thi chọn đội tuyển thi Olympic Hoá học Quốc tế, học sinh chuẩn bị tham gia các kì thi Tốt nghiệp THPT và thi Đại học - Cao đẳng

Rèn kỹ năng tư duy bằng phương pháp nghiên cứu tài liệu cho học sinh thông qua trình tự các vấn đề mà nội dung đề tài đã đưa ra

2.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Thứ nhất, năm chương của đề tài tương ứng với năm vấn đề lớn cơ bản nhất của Hóa học Đại cương Trong đó tất cả các chuyên đề được đề cập một cách tổng thể và chi tiết đến từng nội dung, chuẩn hóa những yêu cầu về kiến thức và kỹ năng để giáo viên có định hướng khi giảng dạy đối với mỗi đối tượng học sinh

Thứ hai, đề tài đã đề ra cách thức nghiên cứu tài liệu, giúp cho học sinh phổ thông tiếp nhận những vấn đề rộng lớn của Hóa học đại cương một cách dễ dàng hơn Đồng thời

củng cố được kiến thức lý thuyết cũng như kỹ năng tư duy, suy luận logic, năng lực giải quyết vấn đề thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập với ba cấp độ: ghi nhớ, vận dụng, thông hiểu

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và thời gian thực hiện đề tài

3.1 Phạm vi nghiên cứu: Chương trình Hóa học THPT Cơ bản, Nâng cao Chuyên

sâu lớp 10, 11 và 12; yêu cầu của đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, Quốc gia và Olimpic Quốc

tế hằng năm Bài giảng của giáo viên trường THPT Chuyên Bắc Giang và một số giáo viên

ở các trường khác trong các kỳ sinh hoạt chuyên môn và thi Giáo viên giỏi cấp Tỉnh

3.2 Đối tượng nghiên cứu: chương trình môn hoá học THPT của lớp cơ bản, nâng cao

và chuyên sâu; yêu cầu kiến thức của các đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia, chọn đội tuyển quốc gia thi Olympic hoá học quốc tế và đề thi Olympic hoá học quốc tế (Icho) hằng năm

3.3 Thời gian thực hiện đề tài: từ tháng 4 năm 2011 đến tháng 10 năm 2011

4 Nội dung của đề tài

Nội dung đề tài có 5 chương:

- Chương 1 Nguyên tử Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học và định luật tuần hoàn

- Chương 2: Liên kết hóa học

- Chương 3: Lý thuyết phản ứng hóa học

- Chương 4: Dung dịch và sự điện li

- Chương 5: Phản ứng oxi hóa khử và điện hóa

5 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng là phân tích, so sánh, đối chiếu, khảo sát, thống kê, phân loại và tổng hợp, dựa trên cơ sở các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

- Tìm hiểu những khó khăn của học sinh và giáo viên trong quá trình dạy và học các nội dung của Hóa học Đại cương

- Xác định hệ thống các yêu cầu về kiến thức và kỹ năng tương ứng với các nội dung của từng chuyên đề trong phần Hóa học Đại cương

- Xác lập hệ thống câu hỏi để người đọc định hướng được các yêu cầu về kiến thức liên quan đến các nội dung đó

- Xây dựng hệ thống bài tập theo các chủ đề, có hướng dẫn giải các bài tập tiêu biểu

và các bài tập tự giải tương ứng với các nội dung của từng chuyên đề trong phần Hóa học Đại cương

6 Kinh phí thực hiện đề tài

Tổng kinh phí thực hiện nhiệm vụ KH&CN: 13.500.000đ (mười ba triệu năm trăm

ngàn đồng chẵn) Kinh phí được phê duyệt theo hợp đồng số 19/HĐ-SGDĐT, ngày

21/4/2011 (có hợp đồng kèm theo)

Phần thứ hai

TỔ CHỨC TRIỂN KHAI VÀ THỰC HIỆN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI

1 Phân công công việc:

1 Nguyễn Thị Trúc Vân

- Chủ nhiệm đề tài: chịu trách nhiệm chung; lập kế hoạch

và điều hành, quản lý việc thực hiện đề tài

- Viết nội dung chương 1 (phần: Nguyên tử)

3 Dương Trọng Phong - Viết nội dung chương 2 (phần nâng cao)

- Phụ trách việc chế bản, in ấn và công nghệ thông tin

4 Tăng Thành Trung - Viết nội dung chương 3 (phần nâng cao)

- Phụ trách việc chế bản, in ấn và công nghệ thông tin

5 Nguyễn Thị Hoa - Viết nội dung chương 4

- Phụ trách về tài chính

2 Nguyễn Thị Việt Hà - Viết nội dung chương 5 (phần nâng cao)

6 Phạm Văn Chúc - Viết nội dung chương 1 (phần: Bảng tuần hoàn) và

chương 2 (phần cơ bản)

7 Nguyễn Thị Hường - Viết nội dung chương 3 (phần cơ bản) và chương 5

(phần cơ bản)

2 N ội dung, tiến độ thực hiện đề tài

Thời gian thực hiện

Từ tháng Đến hết tháng

Nội dung công việc Người thực

hiện

4/2011 5/2011

Sưu tầm tài liệu, tổng hợp, phân loại

Hoàn thiện nội dung phần “Mục tiêu cần đạt”, “Chuẩn bị kiến thức” và phân dạng các bài tập theo các chủ đề

Các tác giả

6/2011 7/2011

- Biên tập hệ thống câu hỏi và bài tập và giải các bài tập (soạn thảo và chế bản điện tử)

Các tác giả

8/2011 20/9/2011 - Đọc và phản biện chéo về nội dung

Chương 1 NGUYÊN TỬ - BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

I.1 Một số khái niệm mở đầu – Hạt nhân nguyên tử

I.1.1 Mục tiêu cần đạt

a) Về kiến thức

- Thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm: hạt nhân nguyên tử và vỏ electron của nguyên

tử gồm các electron mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân

- Đặc điểm về điện tích và khối lượng của các loại hạt cơ bản trong nguyên tử

- Sự liên quan giữa điện tích hạt nhân với số proton và số electron; giữa số khối với số đơn vị điện tích hạt nhân và số nơtron

- Khái niệm về nguyên tố hóa học, cách ký hiệu nguyên tố hóa học

- Khái niệm về đồng vị và nguyên tử khối trung bình của các đồng vị

b) Về kỹ năng

- So sánh được khối lượng của electron với proton và nơtron

- So sánh được kích thước của hạt nhân với kích thước của nguyên tử

- Tính được kích thước và khối lượng của nguyên tử

- Xác định được số lượng các loại hạt cơ bản trong nguyên tử khi biết số hiệu và số khối của nguyên tử và ngược lại

- Giải được các bài toán về mối liên hệ giữa nguyên tử khối trung bình và % khối lượng các đồng vị…

I.1.2 Chuẩn bị kiến thức

a) Tài liệu tham khảo

- Sách giáo khoa Hóa học lớp 10

- Tài liệu giáo khoa chuyên hóa, tập 1, NXB Giáo dục, năm 1998 (trang 36 - 51)

- Một số vấn đề chọn lọc của hóa học, tập 1, Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng – NXBGD 1999 (trang 59 – 69)

- Những nguyên lý cơ bản của hóa học – Phần bài tập, Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải, NXB Khoa học và kỹ thuật (chương I)

- Bài tập hóa cơ sở, Đặng Trần Phách, NXBGD 1985 (chương I)

b) Câu hỏi chuẩn bị kiến thức

1 Nguyên tử được cấu tạo từ mấy phần, đó là những phần nào?

2 Hãy nêu tên, điện tích và khối lượng (tính theo u và theo gam) của các loại hạt cơ bản trong nguyên tử?

3 Hãy nêu mối liên hệ giữa các loại hạt cơ bản trong nguyên tử?

4 Nêu nhận xét về kích thước và khối lượng của nguyên tử? Mối liên hệ giữa kích thước và khối lượng của các hạt với khối lượng và kích thước của nguyên tử?

5 Nêu các khái niệm và công thức tính (nếu có) về: số khối, điện tích hạt nhân, đồng vị, nguyên tử khối, khối lượng mol nguyên tử, nguyên tử khối trung bình của các đồng vị, năng lượng nguyên tử?

I.1.3 Bài tập vận dụng

a) Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm

Câu 1 Các hạt cơ bản cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là

A proton và electron B nơtron và electron

C nơtron và proton D electron, nơtron và proton

Câu 2 Nguyên tử luôn trung hoà điện nên

A tổng số hạt electron luôn bằng tổng số hạt proton

B tổng số hạt nơtron luôn bằng tổng số hạt electron

C tổng số hạt nơtron luôn bằng tổng số hạt proton

D tổng số hạt nơtron và proton luôn bằng tổng số hạt electron

Câu 3 Nguyên tố hoá học là tập hợp

A những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân

B những nguyên tử có cùng số khối

C những nguyên tử có cùng số nơtron

D những phân tử có cùng phân tử khối

Câu 4 Đồng vị là những

A hợp chất có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác nhau về số nơtron

B nguyên tố có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác nhau về số nơtron

C nguyên tử có cùng số khối

D nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân và khác nhau về số khối

Câu 5 Mệnh đề nào sau đây đúng?

A Chỉ có hạt nhân nguyên tử magie mới có tỉ lệ giữa số proton và electron là 1:1

B Trong các nguyên tử trung hoà chỉ nguyên tử magie mới có 12 electron

C Chỉ có hạt nhân nguyên tử magie mới có 12 nơtron

D Chỉ có nguyên tử magie mới có số khối là 24

Câu 6 Phát biểu nào dưới đây không đúng?

A Nguyên tử được cấu thành từ các hạt cơ bản là proton, nơtron và electron

B Hạt nhân nguyên tử được cấu thành từ các hạt proton và nơtron

C Vỏ nguyên tử được cấu thành bởi các hạt electron

D Nguyên tử có cấu trúc đặc khít, gồm vỏ nguyên tử và hạt nhân nguyên tử

Câu 7 Tìm câu phát biểu sai:

A Trong một nguyên tử, số proton luôn luôn bằng số electron và bằng số đơn vị điện

tích hạt nhân

B Trong một nguyên tử, số đơn vị điện tích dương trong hạt nhân bằng số đơn vị điện

tích âm ở vỏ nguyên tử

C Trong một nguyên tử, tổng số proton và electron được gọi là số khối

D Đồng vị là các tập hợp nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron

Câu 8 Chọn câu đúng khi nói về số khối của nguyên tử:

A Số khối bằng khối lượng của một nguyên tử

B Số khối là tổng số hạt proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử

C Số khối mang điện dương

D Số khối có thể không nguyên

Câu 9 Mệnh đề nào sau đây đúng khi nói về nguyên tử nitơ?

A Chỉ có hạt nhân nguyên tử nitơ mới có 7 nơtron

B Chỉ có hạt nhân nguyên tử nitơ mới có 7 proton

C Chỉ có hạt nhân nguyên tử nitơ mới có số proton bằng số nơtron

D Chỉ có nguyên tử nitơ mới có số khối bằng 14

Câu 10 Nguyên tử X có 9 proton, 9 electron và 10 nơtron Nguyên tử Y có 10 proton, 10

electron và 9 nơtron Như vậy có thể kết luận rằng:

A Nguyên tử X và Y là những đồng vị của cùng một nguyên tố

B Nguyên tử X có khối lượng lớn hơn nguyên tử Y

C Nguyên tử X và Y có cùng số khối

D Nguyên tử X và Y có cùng số hiệu nguyên tử

Câu 11 Biết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố natri là: 2311Na Phát biểu nào sau đây không đúng?

A Hạt nhân nguyên tử Na có 11 hạt proton

B Trong nguyên tử Na, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12

C Hạt nhân nguyên tử Na có 12 hạt nơtron

D Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử Na là 34

Câu 12 Cho kí hiệu nguyên tử 8035Br(đồng vị không bền) Tìm câu sai trong số sau:

A Số hiệu nguyên tử là 35, số electron là 35

B Số nơtron trong hạt nhân hơn số proton là 10

C Số khối của nguyên tử là 80

D Nếu nguyên tử này mất 1e thì sẽ có kí hiệu là 8034Br

Câu 13 Nguyên tử đồng có kí hiệu 6429Cu Số hạt electron trong 64 gam đồng vị 6429Culà:

Câu 16 Hidro có 3 đồng vị: 1H1 , 2 H1 , 3H1 ; oxi có 3 đồng vị: 16 O8 ,17 O8 ,18O8 Số loại phân

Câu 19 Nguyên tử nguyên tố X có tổng số các hạt proton, nơtron và electron bằng 58 Số

hạt proton chênh lệch với hạt nơtron không quá 1 đơn vị Số hiệu nguyên tử của X là:

A 17 B 16 C 19 D 20

Câu 20 Hãy cho biết trong các đồng vị sau đây của Fe thì đồng vị nào phù hợp với tỉ lệ số

proton: số nơtron = 13 : 15?

A 55 Fe26 B 56 Fe26 C 57 Fe26 D 58 Fe26

Câu 21 Một nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 52 và có

số khối là 35 Số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là

A 18 B 23 C 17 D 15

Câu 22 Một nguyên tử X có tổng số hạt proton, nơtron và electron là 155 hạt trong đó số

hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 33 Nguyên tử đó có số proton, nơtron tương ứng là

A 47 và 61 B 35 và 45 C 26 và 30 D 20 và 20 Câu 23 Một nguyên tử R có tổng số hạt mang điện và không mang điện là 34 Trong đó số

hạt mang điện gấp 1,833 lần số hạt không mang điện Nguyên tố R là

12 T Điều nào sau đây là sai:

A X và Y là hai đồng vị của nhau B X và Z là hai đồng vị của nhau

C Y và T là hai đồng vị của nhau D X và T đều có số proton bằng số nơtron Câu 25 Cho một số nguyên tố sau: 8O, 16S, 6C, 7N, 1H Biết rằng tổng số proton trong phân

Câu 27 Phát biểu không đúng là:

A Khối lượng nguyên tử vào khoảng 10-26 kg

B Khối lượng của một proton xấp xỉ khối lượng của một nơtron

C Khối lượng của nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân nguyên tử

D Trong nguyên tử, khối lượng của electron xấp xỉ khối lượng của proton

Câu 28 Trong tự nhiên, oxi có ba đồng vị: 16

8 O,17

8 O,18

8 Ovới phần trăm số nguyên tử tương ứng là: 99,759%; 0,037% và 0,204% Nguyên tử khối của ba đồng vị trên lần lượt là: 15,99491; 16,99913 và 17,99916 u Khối lượng nguyên tử trung bình của oxi là:

A 15,1u B 16,001u C 15,9994u D 15,899u

Câu 29 Trong các đơn vị sau, đơn vị nào không dùng để đo năng lượng?

A jun (J) B cm-1 C calo (Cal) D oat (W)

Câu 30 Gọi tổng số nguyên tử cacbon và hidro trong 78 gam mỗi chất sau: axetilen;

buta – 1,3 – dien; benzen lần lượt là a, b và c thì:

A a > b >c B a < b < c C a = c < b D c = 1,5b = 3a

b) Bài tập tự luận có hướng dẫn

Chủ đề 1: Bài toán về mối liên hệ giữa các loại hạt cơ bản trong nguyên tử

Bài 1 Cho hai nguyên tử A và A’ có số khối lần lượt bằng 79 và 81 Hiệu số giữa số nơtron

và số electron trong nguyên tử A là 9 còn trong nguyên tử B là 11

a) Cho biết A và A’ có phải là đồng vị với nhau hay không?

b) Nếu trộn lẫn hai loại nguyên tử A và A’ theo tỷ lệ số mol là:

'

A A

n 109

n = 91 thì tập hợp các nguyên tử thu được có khối lượng nguyên tử trung bình bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn

a) - Nguyên tử A có: số electron = số proton = Z và số nơtron = N Theo đề bài ta có:

N – Z = 9 (I) và N + Z = 79 (II)

Giải hệ phương trình (I) và (II) ta có: Z = 35; N = 44

- Nguyên tử A’ có: số electron = số proton = Z’; số nơtron = N’

Từ đó, ta có khối lượng nguyên tử trung bình: MA = [( 54,5.91) + ( 45,5.81) ] : 100 = 79,9 u

Bài 2 Nguyên tử nguyên tố kim loại X có tổng các loại hạt là 34 Hãy tìm số khối của

Suy ra: 3Z ≤ 2Z+N ≤ 3,5Z nên: 9,71 ≤ Z ≤ 11,33

Vì Z nguyên dương nên Z = 10 hoặc Z = 11

Do X là nguyên tố kim loại nên Z = 11 (Na) Số khối của X là 23

Bài 3 Một hợp chất B được tạo bởi một kim loại hóa trị (II) và một phi kim hóa trị (I) Tổng

số hạt trong phân tử B là 290, tổng số hạt không mang điện là 110, hiệu số hạt không mang điện giữa phi kim và kim loại là 70 Tỉ lệ số hạt mang điện của kim loại so với phi kim trong

B là 2/7 Tìm số hiệu và số khối của nguyên tử kim loại và phi kim trên

Hướng dẫn

Đặt công thức của hợp chất B là XY2 (X là kim loại, Y là phi kim)

Đặt ZX, NX là số proton, nơtron của nguyên tử kim loại X

ZY, NY là số proton, nơtron của nguyên tử phi kim Y

Bài 4 Cho hợp chất có dạng MX, M là kim loại X là phi kim Tổng số proton, nơtron và

electron trong phân tử MX là 96 Trong đó tổng số hạt mang điện lớn hơn tổng số hạt không mang điện là 16 Tổng số hạt trong nguyên tử X lớn hơn tổng số hạt trong nguyên tử M là

18 Tổng số hạt trong hạt nhân nguyên tử X lớn hơn tổng số hạt trong hạt nhân nguyên tử M

là 12 Xác định số hiệu nguyên tử của X và M Gọi tên M và X

Hướng dẫn

Gọi số proton, nơtron và electron trong nguyên tử M là p, n và e

Gọi số proton, nơtron và electron trong nguyên tử X là p’,n’, e’

⇒ Tổng số hạt (p, n, e) trong phân tử MX là: 2p + n + 2p’ + n’ = 96 (I)

Trong phân tử MX có:

- Hiệu số hạt mang điện và không mang điện là: 2p+ 2p’ - (n + n’) = 16 (II)

Từ (I) và (II) ⇒ p + p’ = 28 (*)

- Hiệu số giữa các hạt trong nguyên tử X và nguyên tử M: 2p’+n’-2p- n = 18 (III)

Hiệu số hạt p, n ở hạt nhân nguyên tử X và hạt nguyên tử M :p’+n’- p- n =12 (IV)

Từ (III) và (IV) ⇒ p’ - p = 6 (**)

Từ (*) và (**)⇒ p = 11 và p’ = 17

Vậy M là nguyên tố Natri và X là nguyên tố Clo

Chủ đề 2: Bài tập về đồng vị và nguyên tử khối trung bình của các đồng vị

Bài 5 Trong tự nhiên hiđro chủ yếu tồn tại 2 đồng vị 11H và 21H Hỏi có bao nhiêu nguyên

tử của đồng vị 21H trong 1 ml nước? Biết rằng trong H2O nguyên chất có nguyên tử khối trung bình của H = 1,008 u; O = 16 u; khối lượng riêng của nước là 1 g/ml

Dễ dàng tính được % số nguyên tử của 63Cu và 65Cu là 73% và 27%

Xét 100 phân tử Cu2S thì có 100 nguyên tử S và 200 nguyên tử Cu, trong đó có 146 nguyên

tử 63Cu và 54 nguyên tử 65Cu

Vậy % khối lượng của 63Cu trong Cu2S là: 63.146.100%

32.100 63.146 54.65 + + = 57,82%

Bài 7 X, Y là 2 đồng vị của nguyên tố A (có số thứ tự 17) có tổng số khối là 72 Hiệu số

nơtron của X và Y bằng 1/8 số hạt mang điện dương của nguyên tố B (có số thứ tự là 16) Tỉ

lệ số nguyên tử của 2 đồng vị X và Y là 32,75 : 98,25 Tính số khối của 2 đồng vị trên và nguyên tử khối lượng trung bình của A

=+

Bài 8 Hợp chất A có công thức phân tử M2X Tổng số hạt trong A là 116, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 36 Khối lượng nguyên tử X lớn hơn M là 9 Tổng số 3 loại hạt proton, nơtron và electron trong X2- nhiều hơn trong M+ là 17

a) Xác định M, X

b) Cho 2,34 gam hợp chất A tác dụng với dung dịch M’(NO3)2 thu 2,8662 gam kết tủa B

Nguyên tố M’ có 2 đồng vị Y, Z có tổng số khối là 128u; số nguyên tử của đồng vị Y bằng 0,37 số nguyên tử của đồng vị Z Xác định số khối của Y, Z?

Hướng dẫn

Đặt p, n, e lần lượt là số proton, nơtron, electron trong nguyên tử M

p’, n’, e’ lần lượt là số proton, nơtron, electron trong nguyên tử X

Vì nguyên tử trung hòa về điện nên p = e, p’ = e’

Vậy M là Na và X là S Công thức của M2X là Na2S

b) Theo giả thiết ta có:

2

Na S

n = 0,03 mol PTHH: M’(NO3)2 + Na2S → M’S + 2NaNO3

8662 , 2 → M’ = 63,54 Vậy M’ là Cu

Hai đồng vị của Cu là Y và Z Ta có: AY + AZ = 128 (I)

A 0,37z+A z

= 63,541,37z → 0,37AY + AZ = 87,0498 (II) Giải hệ phương trình (I) và (II) ta có: AY = 65 và AZ = 63

Chủ đề 3: Tính bán kính, khối lượng riêng của nguyên tử và hạt nhân nguyên tử

Bài 9 Ở nhiệt độ 200C, khối lượng riêng của Fe là 7,87 g/cm3 và của Au là 19,32 g/cm3

Giả thiết rằng trong tinh thể, các nguyên tử Fe hay Au là những hình cầu tiếp xúc nhau chiếm 74% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe rỗng giữa các quả cầu Cho khối lượng mol nguyên tử của Fe là 55,85g/mol và của Au là 196,97g/mol Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Fe và Au ở 200

87 , 55

= 7,099 (cm3)

Thể tích một nguyên tử Fe là: V1 ngtử Fe = 7,099.74% 23

10 023 , 6

1

= 8,72.10–24 cm3

Bán kính của một nguyên tử Fe là:

97 , 196

= 10,195 (cm3)

Thể tích một nguyên tử Au là:

2310 023 , 6

a) Tính khối lượng riêng trung bình của nguyên tử và khối lượng mol của nguyên tử đó b) Nguyên tử có 118 nơtron và coi khối lượng nguyên tử bằng tổng khối lượng proton và nơtron Tính số proton

b) M = 197 đvC Mà A= Z + N => Z = 197 – 118 = 79 (proton)

Bài 11

1 Giữa bán kính hạt nhân (R) và số khối (A) của nguyên tử có mối liên hệ như sau:

R = 1,5 10–13. A1/3 cm

Tính khối lượng riêng của hạt nhân

2 Nguyên tử Zn có bán kính là 1,35.10–10m và khối lượng nguyên tử là 65u

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử Zn Biết: 1u = 1,6605.10-24 gam

b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử tập trung vào hạt nhân với bán kính là 2.10–15m Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử Zn

Hướng dẫn

1 Khối lượng của một hạt nhân nguyên tử là: m = A 23

6,023.10Thể tích của một hạt nhân nguyên tử là: V = 4 πR 3

3 = 4

3π [(1,5.10–13) (A1/3)]3

Khối lượng riêng của hạt nhân là: d=

A46,023.10 π [(1,5.10 ).(A )]

Khối lượng riêng của nguyên tử Zn là: d =

65 = 1,079.10–22 gam

Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử Zn là: dhn =

22 38

Bài 1 Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của nguyên tố X là 13 Xác định

tên nguyên tố hoá học đó

Bài 2 Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của nguyên tố X là 40 Xác định

tên nguyên tố hoá học đó

Bài 3 Trong phân tử M2X có tổng số hạt (p, n, e) là 140 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 hạt Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23 Tổng số hạt (p, n, e) trong nguyên tử M nhiều hơn trong nguyên tử X là 34 hạt Xác định số proton trong nguyên tử M và nguyên tử X

Bài 4 Trong hợp chất MX2, M chiếm 46,67% về khối lượng Trong hạt nhân M có số nơtron nhiều hơn số proton là 4 hạt Trong hạt nhân X số nơtron bằng số proton Tổng số proton trong MX2 là 58

a) Tìm AM, AX

b) Xác định công thức phân tử của MX2

Bài 5 Cho hợp chất MX3 trong đó M là kim loại và X là phi kim Phân tử MX3 có tổng số

p, n, e là 196 trong tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 Số hạt mang điện trong M nhỏ hơn số hạt trong X là 8

1 Xác định số thứ tự của M và X Gọi tên MX3

2 Viết một số phương trình điều chế MX3

b) Ni có các đồng vị sau : 5828Ni 68,27%, 6028Ni 26,10%, 2861Ni 1,13%, 6228Ni 3,59%, 6428Ni 0,91% Tính nguyên tử khối trung bình của Ni

c) Cu trong tự nhiên gồm 2 loại đồng vị: 2963Cu và 6529Cu với tỉ số 63Cu/65Cu = 105/245 Tính nguyên tử khối trung bình của Cu

Bài 8 Trong tự nhiên khí hiếm agon có 3 đồng vị bền: 3618Ar0,337%, 3818Ar0,063%,

b) Magie có 2 đồng vị là X và Y X có số khối là 24, Y hơn X một nơtron Tính nguyên

tử khối trung bình của Mg, biết tỉ lệ số nguyên tử 2 đồng vị là X : Y = 3 : 2

Bài 12 Giả thiết rằng nguyên tử và hạt nhân nguyên tử 1

1 H có dạng hình cầu Hạt nhân H có

bán kính 10-6 nm, nguyên tử H có bán kính 0,053 nm Cho biết công thức tính thể tích hình cầu: V = 4.π.r3/3 Có thể coi khối lượng nguyên tử H tập trung chủ yếu ở hạt nhân

a) Tính thể tích của nguyên tử và hạt nhân nguyên tử H, so sánh hai thể tích này

b) Tính khối lượng riêng của nguyên tử và hạt nhân nguyên tử H

Bài 13 Nguyên tử nhôm có bán kính 1,43 A0 và có nguyên tử khối là 27u Tính khối lượng riêng của nhôm Trong thực tế thể tích thật chiếm bởi các nguyên tử chỉ bằng 74% của tinh thể, còn lại là các khe trống Hãy xác định khối lượng riêng đúng của Al

Bài 14 Bán kính của hạt nơtron là 1,5.10-15 m, khối lượng của nơtron bằng 1,6748.10-27 kg Tính khối lượng riêng của nơtron

Bài 15

a) Khối lượng24

Mglà 39,8271.10-27kg và 1u = 1,6605.10-24 gam Tính khối lượng 24

Mgtheo u b) Biết số Avogadro bằng 6,022.1023 Tính số nguyên tử H có trong 1,8 gam H2O

c) Tính khối lượng mol cho 36

S, biết khối lượng nguyên tử S là 59,756.10-24 gam

I.2 Vỏ nguyên tử

I.2.1 Mục tiêu cần đạt

a) Về kiến thức

- Mô hình nguyên tử Borh, Rơzefo

- Mô hình hiện đại về sự chuyển động của electron trong vỏ nguyên tử

- Khái niệm obitan nguyên tử, hình dạng các obitan nguyên tử s, px, py, pz

- Khái niệm lớp, phân lớp electron và số obitan trong mỗi phân lớp, mỗi lớp electron

- Mức năng lượng obitan trong nguyên tử và trật tự sắp xếp

- Các nguyên lý và quy tắc phân bố electron: Nguyên lý vững bền, nguyên lý Pauli, quy tắc Hund…

- Cấu hình electron và cách viết cấu hình electron nguyên tử, ion

- Sự phân bố electron trên các lớp và phân lớp electron

- Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

b) Về kỹ năng

- Xác định được thứ tự các lớp electron trong nguyên tử, số obitan trong mỗi phân lớp,

mỗi lớp electron

- Viết cấu hình electron và sự phân bố electron trong các ô lượng tử

- Dựa vào cấu hình electron để dự đoán tính chất cơ bản của nguyên tố đó

I.2.2 Chuẩn bị kiến thức

a) Tài liệu tham khảo

- Sách giáo khoa Hóa học lớp 10

- Tài liệu giáo khoa chuyên hóa, tập 1, NXB Giáo dục, năm 1998 (trang 640-088)

- Một số vấn đề chọn lọc của hóa học, tập 1, Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng – NXBGD 1999 (trang 84 - 97)

- Những nguyên lý cơ bản của hóa học – Phần bài tập, Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải, NXB Khoa học và kỹ thuật (chương V)

- Bài tập hóa cơ sở, Đặng Trần Phách, NXBGD 1985 (chương I)

b) Câu hỏi chuẩn bị

1 Vỏ nguyên tử được tạo nên từ loại hạt nào? Các hạt đó được phân bố trong vỏ nguyên tử tuân theo những quy tắc và nguyên lý nào? Nêu vắn tắt nội dung của các quy tắc và nguyên lý đó?

2 Nêu 4 số lượng tử, ý nghĩa và mối liên hệ giữa 4 số lượng tử đó?

3 Cấu hình electron là gì? Cách viết cấu hình e của nguyên tử và cấu hình electron dạng ô lượng tử?

4 Nêu đặc điểm của lớp electron ngoài cùng và mối liên hệ giữa số electron lớp ngoài cùng với tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố đó?

5 Hãy nêu sự tạo thành ion và cách viết cấu hình electron của ion?

I.2.3 Bài tập vận dụng

a) Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm

Câu 1 Theo mô hình hành tinh nguyên tử thì:

A Chuyển động của electron trong nguyên tử theo một quỹ đạo xác định hình tròn hay

hình bầu dục

B Chuyển động của electron trong nguyên tử trên các obitan hình tròn hay hình bầu dục

C Electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định tạo

thành đám mây electron

D Các electron chuyển động có năng lượng bằng nhau

Câu 2 Chọn câu phát biểu đúng theo quan điểm hiện đại:

A Chuyển động của electron trong nguyên tử theo một quỹ đạo nhất định hình tròn hay

hình bầu dục

B Chuyển động của electron trong nguyên tử trên các obitan hình tròn hay hình bầu dục

C Electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định tạo

thành đám mây electron

D Các electron chuyển động có năng lượng bằng nhau

Câu 3 Các electron thuộc các lớp K, M, N, L trong nguyên tố khác nhau về

A khoảng cách từ electron đến hạt nhân B năng lượng của electron

C độ bền liên kết với hạt nhân D tất cả những điều trên đều đúng

Câu 4 Electron thuộc lớp nào sau đây liên kết chặt chẽ nhất với hạt nhân?

A Lớp K B Lớp M C Lớp N D Lớp L

Câu 5 Trong một nguyên tử, các electron được phân bố trên 4 lớp Lớp electron quyết định

tính chất kim loại, phi kim hay khí hiếm là

A các electron lớp K B các electron lớp N

C các electron lớp L D các electron lớp M

Câu 6 Chọn câu trả lời đúng khi nói về electron trong các lớp hay phân lớp:

A Các electron có mức năng lượng bằng nhau được xếp vào một lớp

B Các electron có mức năng lượng gần bằng nhau được xếp vào một phân lớp

C Lớp thứ n có 2n phân lớp

D Lớp thứ n có tối đa 2n2 electron

Câu 7 Yếu tố cho biết tính chất hóa học cơ bản của một nguyên tố là

Câu 8 Sự phân bố electron vào các lớp và phân lớp theo thứ tự

A điện tích hạt nhân tăng dần B số khối tăng dần

C mức năng lượng tăng dần D sự bão hòa các lớp và phân lớp electron Câu 9 Số electron tối đa trong lớp thứ 3 là:

A 8e B 9e C 18e D 32e

Câu 10 Obitan nguyên tử là

A khối cầu mà tâm là hạt nhân

B khu vực không gian trong hạt nhân mà ta có thể xác định được vị trí electron ở từng thời điểm

C tập hợp các lớp và các phân lớp

D khu vực xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron là lớn nhất

Câu 11 Hình dạng obitan nguyên tử phụ thuộc vào

A lớp electron B năng lượng electron

C số electron trong vỏ nguyên tử D đặc điểm mỗi phân lớp electron

Câu 12 Hãy chọn phát biểu đúng trong số các mệnh đề sau đây:

A Các obitan thuộc cùng một lớp có hình dạng giống nhau

B Các obitan s có hình cầu; các obitan p có hình số 8 nổi không cân đối

C Các obitan s có hình cầu; các obitan p có hình số 8 nổi cân đối

D Các obitan d đều có dạng hoa bốn cánh

Câu 13 Số lượng obitan nguyên tử phụ thuộc vào

C điện tích hạt nhân D số lượng lớp electron

Câu 14 Lớp electron L (n = 2) có số phân lớp là

Câu 17 Cấu hình electron biểu diễn sự phân bố các electron vào các lớp và phân lớp theo thứ tự:

A Tăng dần của năng lượng B Tăng dần nguyên tử khối

C Lớp và phân lớp từ trong ra ngoài D Tăng dần của điện tích hạt nhân Câu 18 Dựa vào nguyên lý vững bền, xét xem sự sắp xếp các phân lớp nào sau đây sai?

A 1s < 2s B 4s > 3s C 3p < 3d D 3d < 4s

Câu 19 Các mức năng lượng obitan nguyên tử tăng dần theo thứ tự sau:

A 1s2s2p3s3p3d4s4p4d5s5p5d … B 1s2s2p3s3p4s3d4p4d5s5p5d …

C 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d … D 1s2s2p3s3p3d4s4p5s4d5p6s5d Câu 20 Dãy nào trong các dãy sau đây gồm các phân lớp electron đã bão hòa?

A s1, p3, d7, f12 B s2, p6, d10, f14 C s2, d5, d9, f13 D s2, p4, d10, f10

Câu 21 Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn

A sự phân bố electron trên các lớp và các phân lớp khác nhau

B chuyển động của các electron trong phân tử

C thứ tự giảm dần các mức và phân mức năng lượng của các electron

D thứ tự tăng dần các mức và phân mức năng lượng của các electron

Câu 22 Cấu hình electron nào sau đây vi phạm nguyên lý Pauli ?

A 1s22s22p3 B 1s32s22p3 C 1s22s2 D 1s2

Câu 23 Cấu hình electron nào sau đây vi phạm quy tắc Hund ?

A 1s22s22px22py1 B 1s22s22px12py1 C 1s22s2 D 1s22s22px22py12pz1

Câu 24 Một nguyên tử có kí hiệu là 45

21X , cấu hình electron của nguyên tử X là:

Câu 27 Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ 3 có 7

electron Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử nguyên tố X có trị số nào sau đây?

A 7 B 9 C 15 D 17

Câu 28 Nguyên tử 16

8O có số electron được phân bố trên các lớp là:

A 2, 4, 2 B 2, 8, 6 C 2, 6 D 2, 8, 4, 2

Câu 29 Cho 4 nguyên tố K (Z=19), Mn (Z=25), Cu (Z=29), Cr (Z=24) Cấu hình electron

nguyên tử của nguyên tố nào có sự “bão hòa sớm”?

A K; Mn; Cr B Cu; Cr C Mn; Cu; Cr D K; Mn; Cu

Câu 30 Một nguyên tố R có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3d54s1 Tên và kí hiệu của nguyên tố là:

A Sắt (Fe) B Niken (Ni) C Crom (Cr) D Kali (K)

Câu 31 Trong các phát biểu sau đây:

(1) Không có nguyên tố nào có lớp ngoài cùng nhiều hơn 8 electron

(2) Lớp ngoài cùng bền vững khi chứa tối đa số electron

(3) Lớp ngoài cùng là bền vững khi phân lớp s chứa tối đa số electron

(4) Có nguyên tử có lớp ngoài cùng bền vững với 2 electron

Câu 33 Nguyên tố mà nguyên tử của chúng có electron cuối cùng xếp vào phân lớp p gọi là

A nguyên tố s B nguyên tố p C nguyên tố d D nguyên tố f

Câu 34 Cation R+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6 Cấu hình electron của nguyên tố R là cấu hình electron nào sau đây?

A 1s22s22p5 B 1s22s22p63s1 C 1s22s22p63s2 D Kết quả khác Câu 35 Kết luận nào biểu thị đúng về kích thước của các nguyên tử và ion?

A Na < Na+, F > F− B Na < Na+, F < F− C Na > Na+, F > F− D Na > Na+, F < F−

Câu 36 Nguyên tử X có phân lớp ngoài cùng trong cấu hình electron là 3d3 Điện tích hạt nhân của nguyên tử X là

A 19 B 24 C 29 D 23

Câu 37 Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron trong các phân lớp p là 7 Số

hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt Các nguyên tố X và Y lần lượt là

A Fe và Cl B Na và Cl C Al và Cl D Al và P

Câu 38 Cho các nguyên tố có Z = 12 ; Z = 15 ; Z = 23 ; Z = 27 Có mấy nguyên tố mà

nguyên tử của chúng có 3 electron độc thân?

Câu 39 Một nguyên tử X có tổng số electron ở các phân lớp p là 11 X là

A nguyên tố f B nguyên tố p C nguyên tố s D nguyên tố d

Câu 40 Cation X3+ và anion Y2- đều có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6 Ký hiệu của nguyên tố X, Y lần lượt là

A Mg và O B Mg và F C Al và O D Al và F

Câu 41 Cho biết cấu hình electron của X là: 1s22s22p63s23p3 và của Y là 1s22s22p63s23p64s1 Nhận xét nào sau đây là đúng?

A X là một phi kim còn Y là một kim loại B X và Y đều là kim loại

C X và Y đều là khí hiếm D X và Y đều là phi kim

Câu 42 Trong nguyên tử một nguyên tố có ba lớp electron (K, L, M) Lớp nào trong số đó

có thể có các electron độc thân?

A Lớp L B Lớp M C Lớp K D Lớp L và M

Câu 43 Trong nguyên tử một nguyên tố X có 29 electron và 36 nơtron Số khối và số lớp

electron của nguyên tử X lần lượt là

A 64 và 4 B 65 và 4 C 64 và 3 D 65 và 3

Câu 44 Một nguyên tử có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s1 Đó là nguyên tử của các nguyên tố hóa học nào sau đây?

A Cu, Cr, K B Cu, Mg, K C Cr, K, Ca D K, Ca, Cu

Câu 45 Nhận định đúng về số lượng tử từ (ml) của một electron trong phân lớp 5f là:

A một số nguyên nào đó từ 0 đến 5 B một số nguyên nào đó từ -4 đến +4

Câu 46 Phát biểu đúng về một electron có các số lượng tử n = 5 và ml = 3 là

A electron này có thể ở trong obitan p B electron này có số lượng tử từ là -1/2

C electron này ở trong obitan f D electron này ở trong lớp vỏ thứ tư Câu 47 Trong các tổ hợp sau, tổ hợp sai là:

A mức năng lượng của các obitan C hình dạng của các obitan

B hướng không gian của các obitan D spin electron trong obitan

b) Bài tập tự luận có hướng dẫn

Chủ đề 1: Bài tập về cấu hình electron của nguyên tử và ion

Bài 1 A là nguyên tử hoặc ion có cấu hình eletron lớp ngoài cùng là 3s23p6 Xác định tên nguyên tố A

Hướng dẫn

Cấu hình eletron của A: 1s22s22p63s23p6 (18e)

- Nếu A là nguyên tử: ZA = 18 → A là Ar

- Nếu A là cation thì:

Điện tích của A là 1+ thì cấu hình trên là cấu hình của ion K+

Điện tích của A là 2+ thì cấu hình trên là cấu hình của ion Ca2+

- Nếu A là anion thì:

Điện tích của A là 1- thì cấu hình trên là cấu hình của ion Cl

- Điện tích của A là 2- thì cấu hình trên là cấu hình của ion S2-

Điện tích của A là 3- thì cấu hình trên là cấu hình của ion P3-

Bài 2 Tổng số hạt trong ion R+ là 57 Trong nguyên tử R, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 18 hạt

a) Tìm số hạt proton, nơtron và electron của R

b) Viết cấu hình e của R, R+

Hướng dẫn

Đặt số hạt proton, nơtron và electron của nguyên tử R lần lượt là p, n, e

Theo giả thiết ta có:

- Tổng số hạt trong ion R+ là 57 nên 2p + n – 1 = 57→ 2p + n = 58 (I)

- Trong nguyên tử R, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 18 hạt

→ 2p – n = 18 (II)

Giải hệ (I) và (II) suy ra p = 19; n= 20 Từ đó dễ dàng suy ra các yêu cầu của bài

Bài 3 Viết cấu hình electron của các nguyên tử có electron ở mức năng lượng cao nhất

phân bố vào các phân lớp sau: a) 3p1 b) 3d1 c) 4s1

a) 1s22s22p63s23p64s2, Z = 20 là Ca, là kim loại vì có 2 electron ở lớp ngoài cùng

b) 1s22s22p63s23p1, Z = 13 là Al, là kim loại vì có 3 electron ở lớp ngoài cùng

c) 1s22s22p63s23p5, Z = 17 là Clo, là phi kim vì có 7 electron ở lớp ngoài cùng

d) 1s22s22p63s23p63d104s24p6, Z = 36 là Kr, là khí hiếm vì có 8 electron ở lớp ngoài cùng

e) 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1, Z = 55 là nguyên tố Cs, là kim loại vì có 1e ở lớp ngoài cùng

Bài 5 Nguyên tố X, cation Y2+, anion Z- đều có cấu hình electron là: 1s22s22p6

a) X, Y, Z là kim loại hay phi kim? Tại sao?

b) Viết phản ứng minh hoạ tính chất hóa học quan trọng nhất của Y và Z

Hướng dẫn

a) X là khí hiếm, vì X có cấu hình electron của khí hiếm

Y là kim loại, vì cấu hình electron của Y: 1s22s22p63s2 lớp ngoài cùng có 2 electron

Z là phi kim, vì cấu hình electron của X: 1s22s22p5 lớp ngoài cùng có 7 electron

b) Tính chất hóa học quan trọng của Y là tính khử: Y → Y2+ + 2e

1 Viết cấu hình electron của 26Fe và của các ion Fe2+, Fe3+

2 Hãy nêu tính chất hóa học chung của:

: 1s22s22p63s23p6 3d1 Fe: 1s22s22p63s23p6 3d64s2 → Fe2+: 1s22s22p63s23p6 3d6;

Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5Br: [Ar] 3d104s24p5 → Br-: [Ar] 3d104s24p6

Bài 8

a) Nguyên tố nào có cấu hình electron của lớp vỏ nguyên tử ngoài cùng là ns2np5?

b) Sự phân bố của các electron theo trật tự mức năng lượng như sau: ns2np4nd1; ns2np3nd2;

ns1np3nd3 có tương ứng với nguyên tố trên không? Hãy so sánh năng lượng của chúng

Hướng dẫn

a) ns2np5 → đó là các nguyên tố halogen : 9F; 17Cl; 35Br; 53I; 85At;

b) Đây là các cấu hình e của các nguyên tố trên ở trạng thái kích thích (với n≥3)

- Do mức năng lượng của ns < np < nd nên năng lượng:

Ở Cr và Cu do có hiện tượng “bão hòa sớm” để tạo ra cấu hình nửa bão hòa và bão hòa bền hơn

Bài 10 Giải thích tại sao Cu (Z = 29), Ag (Z = 47) và Au (Z = 79) đều cho các bậc oxi hóa

là +1, +2 và +3 nhưng mức oxi hóa bền đối với Cu là +2, với Ag là +1 và với Au là +3?

- Bậc oxi hóa đặc trưng của Cu, Ag, Au lần lượt là +2, +1, +3 vì:

+ Ở Cu: 1eở 4s và 1e ở 3d vừa chuyển từ phân lớp 4s vào phân lớp 3d (do hiện tượng bão hòa sớm) liên kết yếu với 1obitan thuộc 3d, đồng thời dễ được nhường đi khi được cung cấp năng lượng nhỏ

+ Ở Ag: Bậc OXH +1 đặc biệt bền vì cấu hình 4d10bền hơn cấu hình 3d10 do đã được hình thành ở ở Pd (4d105s0) xếp trước Ag

+ Ở Au: bậc OXH +3 bền vì cấu hình 5d10 chưa bền do năng lượng các AO 5d và 6s gần nhau, hiện tượng bão hòa bắt đầu xuất hiện ở Pt (5d96s1) xếp trước Au, nên ở Au được điền tiếp 1e vào phân mức 5d để có cấu hình 5d106s1 Cả 3e (1e ở 6s và 2e ở 5d) đều liên kết yếu với nguyên tử nên dễ nhường e để tạo liên kết hóa học

Hướng dẫn

+ Xác định số hiệu nguyên tử của hai nguyên tố A và B:

- Gọi số proton trong nguyên tử A và B tương ứng ZA và ZB

- Trong nguyên tử có số proton bằng số electron nên theo đề bài ta có:

2(ZA + 3ZB) + 2 = 82 (I)

ZA - ZB = 8 (II) Giải hệ phương trình (I) và (II) ta được ZA = 16, ZB = 8

→ Số hiệu nguyên tử của A là ZA = 16 và của B là ZB = 8

+ Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B:

ZA = 16 → Cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p4

ZB = 8 → Cấu hình electron của B là 1s22s22p4

Bài 12 Nguyên tố A không phải là khí hiếm, nguyên tử của nó có phân lớp ngoài cùng là

3p Nguyên tử của nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4s

a) Nguyên tố nào là kim loại, phi kim?

b) Xác định cấu hình electron của A,B và tên của chúng Biết tổng số electron của 2 phân lớp ngoài cùng của chúng là 7e

Nguyên tử của nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4s nên có tối đa 2e lớp ngoài cùng

và B là kim loại Cấu hình e của B: 1s22s22p63s23p63dx4sb

b) Tổng số e ở 2 phân lớp ngoài cùng của A và B là 7e ⇒ a + b = 7

- Nếu b = 1 → a = 6 Cấu hình electron của B là một trong các trường hợp sau:

1s22s22p63s23p64s1

1s22s22p63s23p63d104s1

1s22s22p63s23p63d54s1

Cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p6 → A là khí hiếm (loại)

- Nếu b = 2 → cấu hình electron của B là : 1s22s22p63s23p63d1→104s2

→ cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p5 → A là phi kim

Bài 13 X, Y là hai phi kim Trong nguyên tử X, Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt

không mang điện lần lượt là 14 và 16 Hợp chất A (của X và Y) có công thức XYa với đặc điểm: X chiếm 15,0486% về khối lượng Tổng số proton là 100, tổng số nơtron là 106

a) Xác định số khối và tên các nguyên tố X, Y Viết cấu hình e nguyên tử của các nguyên tố X, Y b) Xác định công thức của A

Hướng dẫn

a) Đặt p, n, e lần lượt là số proton, nơtron và electron có trong nguyên tử X

p’, n’, e’ lần lượt là số proton, nơtron và electron có trong nguyên tử Y

Theo giả thiết ta có : 2p – n = 14 (I)

2p’ – n’ = 16 (II) Hợp chất A có công thức XYa Hợp chất này có:

(V)

Từ các phương trình (III), (IV) và (V) suy ra: p + n = 31 (VI)

Giải hệ (I) và (VI) ta được p = 15 và n = 16

Thay vào (III) và (IV) ta được: ap’ = 85 và an’ = 90 →

18

17 90

⇒ số khối của X và Y là: AX = 16 + 15 = 31 và AY = 17 + 18 = 35

Vậy: X là P (Z = 15) Cấu hình electron của: 1s22s22p63s23p3

Y là Cl (Z = 17) Cấu hình electron của: 1s22s22p63s23p5

b) Thay p=15 và p’=17 vào phương trình (III) ta được a=5 Vậy công thức của A là PCl5

Bài 14 Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và ion X- Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong phân tử MX2 là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện

là 54 hạt Số khối của ion M2+ nhiều hơn của ion X- là 21 Tổng số hạt proton, notron, electron trong M2+ nhiều hơn trong X- là 27 hạt Viết cấu hình electron của các ion M2+, X-

Hướng dẫn

Đặt p, n, e là số proton, nơtron, electron có trong hạt nhân của ion M2+

Đặt p’, n’, e’ là số proton, nơtron, electron có trong hạt nhân của ion X-

- Tổng số hạt trong phân tử MX2 là: p + e + n +2 (p’ + e’ + n’) = 186

Mà phân tử MX2 trung hoà điện nên p = e, p’ = e’ ⇒ 2p + n + 2 ( 2p’ + n’ ) =186

⇒ 2p + n + 4p’ + 2n’ = 186 (1)

- Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt:

(2p + 4p’) – ( n + 2n’) = 54 hay 2p – n + 4p’ – 2n’ = 54 (2)

- Số khối của M2+ nhiều hơn trong X- là 21: (p + n) – (p’ + n’) = 21 (3)

- Tổng số hạt trong M2+ nhiều hơn trong X– là 27 hạt:

( 2p + n – 2) – ( 2p’ + n’ + 1) = 27 hay 2p + n – 2p’ – n’ = 30 (4)

Từ (1) và (2) suy ra: 4p + 8p’ = 240 → p + 2p’ = 60 (5)

Giải hệ phương trình (5) và (6) ta được: p = 26 và p’ = 17

Vậy: M là nguyên tố Fe (Z = 26) X là nguyên tố Cl (Z = 17)

Chủ đề 2: Mối liên hệ giữa các số lượng tử với cấu hình electron nguyên tử

Bài 1 Cho biết trong số các tổ hợp số lượng tử sau đây, tổ hợp nào là không hợp lý:

−

Hướng dẫn

Các tổ hợp không hợp lý là: - (2) do vi phạm điều kiện l = 0 đến (n-1)

- (3) do vi phạm điều kiện m = -l đến +l

Bài 2 Cho biết các giá trị của 4 số lượng tử xác định của mỗi electron cuối cùng của các

nguyên tử và ion sau: N, Na, Al3+, Cl-, Fe3+

Bài 3 Dựa vào bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trong các nguyên tử cho sau đây hãy

viết cấu hình electron của các nguyên tử đó

Dựa vào bộ 4 số lượng tử xác định được ô lượng tử của electron cuối cùng trong nguyên tử

đã cho, từ đó suy ra cấu hình electron của nguyên tử đó

Bài 4 Cho biết tổ hợp 4 số lượng tử của các electron có mức năng lượng cao nhất trong

mỗi nguyên tử như sau:

b) Cho biết số e độc thân của mỗi nguyên tử

c) Các nguyên tử trên là kim loại hay phi kim? Tại sao?

Bài 5 Cho ba nguyên tử A, B, C với ZA < ZB < ZC (Z là số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử) Biết rằng:

- Nguyên tử C có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử: n=3; l=1; m=0; ms=-1/2

- Tích số ZA ZB ZC = 952

- Tỉ số ( ZA + ZC ) / ZB = 3

Hãy viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố A, B, C

Hướng dẫn

- Từ giả thiết suy ra nguyên tử C có cấu hình e nguyên tử là 1s22s22p63s23p5 (ZC = 17)

Từ đó suy ra: ZB ZC = 952 : 17= 56 (I)

(17+ ZC) / ZB = 3 => ZC = 3ZB – 17 (II)

Thay (II) vào (I) ta được phương trình bậc 2, giải ra ta được kết quả phù hợp là ZB =8

=>ZC= 7

c) Bài tập tự giải

Bài 1 Viết cấu hình electron của các cặp nguyên tử có số hiệu nguyên tử là: 11; 19; 12; 20; 7; 15;

10; 18 Nhận xét số e lớp ngoài cùng của từng cặp, những cặp nào là kim loại, phi kim, khí hiếm?

Bài 2

a) Viết cấu hình e của Br (Z=35); Cu (Z=29); Cr (Z=24)

b) Viết cấu hình e của Ni, Ni2+ (Z=28)

c) Viết cấu hình e của S, S2- (Z=16)

d) Cation X3+ và anion Y2- đều có cấu hình e ở phân lớp ngoài cùng là 2p6 Xác định tên nguyên tố X, Y

Bài 3 Xác định số hạt proton, nơtron, electron, viết cấu hình và kí hiệu hoá học của các nguyên

tử có đặc điểm sau:

a) Tổng số hạt cơ bản là 95, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 25 b) Tổng số hạt cơ bản là 115, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 25 c) Tổng số hạt cơ bản là 52, số hạt không mang điện bằng 1,0588 lần số hạt mang điện âm d) Tổng số hạt cơ bản là 40, số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện dương là 1 hạt

Bài 4 Xác định số hạt proton, nơtron, electron, viết cấu hình electron và kí hiệu hoá học của

các nguyên tử có đặc điểm sau:

a) Tổng số hạt cơ bản là 13

b) Tổng số hạt cơ bản là 18

c) Tổng số hạt cơ bản là 52, số proton lớn hơn 16

d) Tổng số hạt cơ bản là 58, số khối nhỏ hơn 40

Bài 5 Ba nguyên tố A, B, C có số hiệu nguyên tử là 3 số tự nhiên liên tiếp Tổng số electron

của chúng là 51 Hãy viết cấu hình electron và cho biết tên của chúng

Bài 6 Cho 2 nguyên tố A và B có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng lần lượt là 3sx và 3p5 Xác định số điện tích hạt nhân, viết cấu hình electron đầy đủ của A và B Biết rằng phân lớp 3s của hai nguyên tử hơn kém nhau 1 electron

Bài 7 Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số electron trong các phân lớp p là 7e Nguyên tử

của nguyên tố B có tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện của A là

8 hạt Xác định tên nguyên tố và viết cấu hình A, B

Bài 8 Viết cấu hình electron của Br, Sn, Sn4+, Br-, biết số hiệu nguyên tử của Sn và Br lần lượt là: 32, 35

Bài 9 Cho 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử lần lượt là: 11 và 13

a) Viết cấu hình electron và cho biết vị trí của chúng trong bảnh tuần hoàn

b) A có khả năng tạo ra ion A+ và B tạo ra ion B3+ Hãy so sánh bán kính của A với A+,

B với B3+ Giải thích

Bài 10 Tổng số các loại hạt proton, nơtron, electron trong 2 nguyên tử A và B là 177 Trong

đó hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 47 Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 8

a) Xác định 2 kim loại A, B Viết cấu hình electron của A, B

b) Có hỗn hợp R gồm A và B Tiến hành 2 thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Cho 18,6 gam hỗn hợp R vào 500 ml dung dịch HCl x mol/l Khi phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được 34,575 gam chất rắn

- Thí nghiệm 2: Cho 18,6 gam hỗn hợp R vào 800 ml dung dịch HCl x mol/l Khi phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được 39,9 gam chất rắn

Hãy tính x và khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp R

Bài 11 Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của 2 nguyên tố M và X lần

lượt là 82 và 52 Hợp chất tạo bởi M và X có công thức tổng quát là MXn với tổng số proton trong phân tử là 77

a) Hãy viết cấu hình electron

b) Tìm công thức của MXn

Bài 12

1 Ion M3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d5 Ion Y- có cấu hình electron ngoài cùng là 4p6

a) Hãy xác định cấu hình electron của M và Y?

b) Suy ra vị trí của M và Y trong bảng tuần hoàn?

2 Cho 2 nguyên tố 16A và 29B Hãy viết các cấu hình electron cho mỗi nguyên tố ở trạng thái không kích thích và trạng thái kích thích Mỗi cấu hình electron đó ứng với khả năng cho mức số oxi hóa nào của nguyên tố?

Bài 13 (Đề thi HSG quốc gia Việt Nam bảng A năm 2002)

Có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d54s1 (1)

a) Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1)

b) Cấu hình electron (1) là cấu hình electron của nguyên tử hay ion? Tại sao?

c) Cho biết tính chất hoá học đặc trưng của ion hay nguyên tử ứng với cấu hình electron (1), hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa

Bài 14 (Đề thi HSG quốc gia Việt Nam bảng A năm 2005)

Các vi hạt có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng: 3s1, 3s2, 3p3, 3p6 là nguyên tử hay ion? Tại sao? Hãy dẫn ra một phản ứng hoá học (nếu có) để minh hoạ tính chất hoá học đặc trưng của mỗi vi hạt

Cho biết: Các vi hạt này là ion hoặc nguyên tử của nguyên tố thuộc nhóm A và nhóm VIII

Bài 15 Trong các tập hợp số lượng tử sau đây, gán cho một electron, tập hợp nào có thể

- Khái niệm về phản ứng hạt nhân nguyên tử

- Sự khác nhau giữa phản ứng hóa học và phản ứng hạt nhân

- Các loại phản ứng hạt nhân

- Các quy luật của phản ứng phóng xạ tự nhiên

b) Về kỹ năng:

- Rèn luyện cách viết phương trình biểu diễn phản ứng hạt nhân và sự thoái biến phóng xạ

- Vận dụng thành thạo công thức tính áp dụng cho một số bài toán về hạt nhân nguyên tử

như: Tính chu kỳ bán hủy, niên đại cổ vật…

I.3.2 Chuẩn bị kiến thức

a) Tài liệu tham khảo

- Tài liệu giáo khoa chuyên hóa, tập 1, NXB Giáo dục, năm 1998 (trang 52 - 64)

- Một số vấn đề chọn lọc của hóa học, tập 1, Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng – NXBGD 1999 (trang 65 - 83)

- Những nguyên lý cơ bản của hóa học – Phần bài tập, Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải, NXB Khoa học và kỹ thuật (chương II)

b) Câu hỏi chuẩn bị

1 Thế nào là phản ứng hạt nhân? Điều kiện của phản ứng hạt nhân là gì?

2 Thế nào là phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch? Cho ví dụ?

2 Thế nào là phóng xạ α, β và γ Nêu đặc trưng của mỗi loại phóng xạ đó?

3 Thế nào là họ phóng xạ? Nêu đặc điểm của các họ phóng xạ: uran, thori, actini, neptun?

4 Hãy viết phương trình động học của sự phân rã phóng xạ

5 Nêu khái niệm và biểu thức tính chu kỳ bán hủy của sự phân rã phóng xạ

6 Nêu khái niệm, biểu thức tính và đơn vị đo độ phóng xạ

7 Hãy cho biết nguyên tắc của việc xác định niên đại của cổ vật dựa vào hóa học phóng xạ?

8 Độ hụt khối là gì? Công thức tính độ hụt khối?

9 Nêu biểu thức tính năng lượng liên kết hạt nhân (biểu thức của định luật Einstein)

I.3.3 Bài tập vận dụng

a) Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm

Câu 1 Phản ứng hạt nhân

A là sự biến đổi chất này thành chất khác

B bao gồm loại phản ứng có thể điều khiển được trong các nhà máy điện hạt nhân và

loại phản ứng không điều khiển được trong bom A và bom H

C là phản ứng trong đó nguyên tố hóa học được bảo toàn

D là sự biến đổi nguyên tố hóa học này thành nguyên tố hóa học khác

Câu 2 Sản phẩm của sự phóng xạ tự nhiên không bị lệch hướng khi đi qua điện trường là

A hạt anpha (α ) B nơtron (n) C tia gama ( γ ) D tia beta (β )

Câu 3 Khoảng thời gian (giờ) kể từ khi 16gam42K (có t = 12,4 giờ) bắt đầu phân hủy đến 1/2khi chỉ còn lại 2gam là:

Câu 6 Chu kì bán hủy của 32

15 Plà 14,3 ngày Thời gian (tính theo ngày) để một mẫu thuốc

có tính phóng xạ chứa 32

15 P còn lại 20% hoạt tính phóng xạ ban đầu của nó là

A 33,2 ngày B 71,5 ngày C 61,8 ngày D 286 ngày

A 6 lần phân rã α và 8 lần phân rã β B 8 lần phân rã α và 6 lần phân rã β

C 8 lần phân rã α và 8 lần phân rã β D 6 lần phân rã α và 6 lần phân rã β

Câu 8 Họ phóng xạ thuộc phóng xạ nhân tạo là:

Câu 9 Chu kì bán hủy của poloni (Po) bằng 138 ngày Khối lượng của poloni mà người ta

cần phải sử dụng để có một cường độ phóng xạ bằng 1 Ci (1 Ci = 3,7.1010Bq và Po= 210) là:

U là 4,51.109 năm Thời gian tồn tại của mẫu đá đó là:

A 5,68.108 năm B 6,58.108 năm C 5,98.108 năm D 6,58.107 năm

Câu 11 Hạt nhân 80Ge có tính chất phóng xạ và phân rã cùng với sự giải phóng ra các tia

β; 148Gd

là chất phóng xạ α Hạt nhân sẽ hình thành trong các quá trình này là:

A 81As và 144Sm B 80As và 144Sm C 82As và 142Sm D 79As và 144Sm

Câu 12 Chì có 4 đồng vị bền với số khối tương ứng là 204; 206; 207 và 208 Một trong số

đó là sản phẩm cuối cùng của một dãy phân rã bắt đầu từ 235U Đó là đồng vị

A 206Pb. B 204Pb. C 208Pb. D 207Pb.

Câu 13 Năm 1988, tấm khăn liệm Turin nổi tiếng được nghiên cứu bằng phương pháp phóng

xạ cacbon Trong khi cường độ phóng xạ của một gam cacbon lấy từ các cơ quan sống là 735 phân rã trong một giờ thì 1 gam cacbon lấy từ tấm khăn liệm cho thấy hoạt tính là 677 phân rã trong một giờ Thời gian bán hủy của 14Clà 5570 năm Tuổi của tấm khăn đó khoảng

A 1327 năm B 1237 năm C 132,7 năm D 13270 năm

Câu 14 Cho nguyên tử khối thực theo đơn vị u của các hạt: 13H= 3,016u; 12H= 2,0141u;

He

4

2 = 4,0026u; 01n = 1,0086u Năng lượng giải phóng ra từ một phản ứng nhiệt hạch sau đây 13H + 21H → 24He+ 01n là

A 16,75 MeV B 167,5 MeV C 17,63 MeV D 176,3 MeV

Câu 15 Một mẫu rađon (Rn), ở thời điểm t=0, phóng ra 7,0.104 hạt α trong một giây, sau 6,6 ngày mẫu đó phóng ra 2,1.104 hạt α/s Chu kì bán hủy của mẫu Rn nói trên là:

A 3,8 ngày B 3 ngày C 8 ngày D 5,8 ngày

b) Bài tập tự luận có hướng dẫn

Chủ đề 1: Hoàn thành phản ứng hạt nhân và xác định chuỗi phóng xạ

Bài 1 Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:

Bài 3 Xác định biến đổi đúng trong các trường hợp sau và viết phương trình phản ứng hạt

nhân, biết rằng đó là những quá trình phóng xạ tự nhiên

(a) (b)

Hướng dẫn

Phản ứng hạt nhân xảy ra theo kiểu phóng xạ tự nhiên nên sinh ra tia phóng xạ là 42Hehoặc −01e

a) - Xét sự biến đổi 23592U → 20682Pb: Đây không phải sự biến đổi trực tiếp nên ta có sơ đồ:

235

92U → 20682Pb+ x 42He + y −01e

Theo định luật bảo toàn số khối: 235 = 206 + 4x⇒không hợp lý Vậy biến đổi trên không xảy ra

- Xét sự biến đổi: 23592U → 20782Pb Ta có sơ đồ: 23592U → 20782Pb+ x 42He + y −01e

Theo sự bảo toàn số khối và bảo toàn số prroton ta có:

b) Tương tự như trên thì:

- Biến đổi 23892U → 20782Pbkhông xảy ra

- Biến đổi 23892U → 20682Pbxảy ra với x = 8; y = 6

Bài 4

1 Viết phương trình biểu diễn sự phân rã β

của hạt nhân triti

2 Viết phương trình của các quá trình phân rã phóng xạ:

3 Viết phương trình của các quá trình phân rã phóng xạ sau:

a) Phân rã β- của Sr-90 b) Phân rã α của Th-232

c) Phân rã β+

của Cu-62 d) Phân rã β

của C-14

4 Chuỗi phân rã của U-238 kết thúc ở Pb-206 Trong chuỗi này phải có bao nhiêu phân rã α

và bao nhiêu phân rã β-

U

238 92

Pb

207 82

c) 6229Cu→6228Ni β+ + d) 146C→147N β+ −

4 8 phân rã α và 6 phân rã β

-Bài 5 Liệu pháp phóng xạ được ứng dụng rộng rãi để chữa ung thư Cơ sở của liệu pháp đó

là sự biến đổi hạt nhân

- Năng lượng kèm theo phản ứng hạt nhân: lớn hơn hẳn so với năng lượng kèm theo phản ứng hoá học thông thường

Chủ đề 2: Bài tập về năng lượng liên kết hạt nhân và năng lượng phản ứng hạt nhân

Bài 6 Một vụ nổ hạt nhân của 235

Uđã giải phóng năng lượng của 1646.1014

J Tính khối lượng của uran còn lại sau vụ nổ biết lượng uran ban đầu là 2 kg Cho c = 3.108 m/s

Hướng dẫn

Ta có: E = mc2 nên m = E/c2 = 1,646.1014 ; (3.108)2 = 1,829 10-3 (kg)

Khối lượng của U còn lại là: 2 - 1,829.10-3 = 1,9981 (kg)

Bài 7 Tính năng lượng liên kết của hạt nhân sau: 54

Khi tính năng lượng liên kết hạt nhân phải chú ý đến việc đổi đơn vị đo năng lượng cho đúng

- Nếu dùng đơn vị là Jun thì: E = m.c 2 ( 1 23)

6, 022.10

gam

.( 1 ) 1000

kg gam (J)

- Nếu dùng đơn vị là MeV thì: 1u = 931,5.10 6 eV = 931,5 MeV

Chủ đề 3: Bài tập về sự phóng xạ

Bài 8 Triti có chu kì bán rã là 12,5 năm Hỏi phải mất bao nhiêu năm để hàm lượng của

mẫu triti giảm đi còn lại 15% so với ban đầu?

Bài 9 Triti (3H) phân rã β

với thời gian bán huỷ là 12,33 năm Một mẫu triti có hoạt độ phóng xạ 1 MBq

1 Viết phương trình biểu diễn sự phân rã phóng xạ của triti

2 Đổi hoạt độ phóng xạ nói trên ra Ci

3 Tính số nguyên tử và khối lượng triti của mẫu

4 Tính hoạt độ phóng xạ riêng của triti (chỉ chứa triti)

- Khối lượng triti của mẫu: M = 3.N/6,02.1023 = 2,78.10-9 g

4 Hoạt độ phóng xạ riêng của triti (chỉ chứa triti): (106/s)/(2,78.10-9 g) = 3,597.1014 Bq/g

Bài 10 Đồng vị phóng xạ 13N có chu kì bán rã là 10 phút, thường được dùng để chụp các bộ phận trong cơ thể Nếu tiêm một mẫu 13N có hoạt độ phóng xạ là 40 µCi vào cơ thể, hoạt độ phóng xạ của nó trong cơ thể sau 25 phút sẽ còn lại bao nhiêu?

Hướng dẫn

Hoạt độ phóng xạ là số phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian Đơn vị đo hoạt độ thường

là Becquerel (Bq) và Curie (Ci) 1Bq = 1 phân rã/giây = 1s-1; 1Ci = 3,7.1010 Bq

Bài 11 C14 là đồng vị kém bền, phóng xạ beta, có chu kỳ bán huỷ 5700 năm

a) Hãy viết phương trình phóng xạ của 14C

b) Tính tuổi cổ vật có tỉ lệ số nguyên tử 14C/12C là 0,125

c) Tính độ phóng xạ của một người nặng 80,0kg Biết rằng trong cơ thể người đó 18%

khối lượng là cacbon, độ phóng xạ của cơ thể sống là 0,277Bq tính theo 1,0 gam cacbon

ln1

2 / 1

Ro, R là số phân rã theo (1) của cơ thể sống và cổ vật đều có 14C Do đó:

Bài 12 Tuổi của đá mặt trăng, do tầu Apollo 16 thu lượm, được xác định dựa vào tỉ số

nguyên tử của các đồng vị 87Rb/86Sr và 87Sr/86Sr trong một số khoáng vật có trong mẫu:

Ta có: 87Sr hiện tại /86Sr = 87Sr0/86Sr + (1 - eλt) 87Rb hiện tại /86Sr

Trong mẫu A: 0,699 = 87Sr0/86Sr + (1 - eλt)0,004 (a)

a) Viết phương trình phản ứng phóng xạ beta (β) của hai đồng vị đó

b) Tính tỉ lệ độ phóng xạ 11C so với 14C trong mẫu này sau 12 giờ kể từ nghiên cứu trên Cho biết 1 năm có 365 ngày

Hướng dẫn a) Các phương trình phản ứng hoá học hạt nhân:

số phóng xạ, N là số hạt nhân phóng xạ tại thời điểm t đang xét

Với mỗi đồng vị trên, ta có: 11C → A11 = λ11N11 (2)

*) Xét tại t =12 giờ:

Ta đã biết độ phóng xạ của một hạt nhân được tính theo biểu thức: A = λN (1)

Số hạt nhân phóng xạ tại thời điểm t được tính theo phương trình động học dạng hàm mũ của phản ứng một chiều bậc nhất: N = No e−λt

= Noexp [-λt] (7) Với mỗi đồng vị trên, ta có: 11C N11 = (No)11exp [-λ11t] (8)

14 C N14 = (No)14exp [-λ14 t] (9)