10-23 gam Vỡ khối lượng cỏc electron rất nhỏ nờn giỏ trị tớnh được từ 2 cỏch trờn gần bằng nhau - Cỏc electron sắp xếp theo lớp từ trong ra ngoài tuỳ theo mức năng lượng Nguyên tử c
Trang 1BÀI TOÁN VỀ NGUYấN TỬ
( Dành cho học sinh giỏi )
-I- TểM TẮT KIẾN THỨC:
1) Cấu tạo nguyờn tử :
* Lưu ý :
- Số p = số e = số điện tớch hạt nhõn
- Quan hệ giữa số p và số : p n 1,5pp ( đỳng với 83 nguyờn tố )
- Khối lượng tương đối của 1 nguyờn tử ( nguyờn tử khối )
NTK = số n + số p
- Khối lượng tuyệt đối của một nguyờn tử ( tớnh theo gam )
Cỏch 1 : mTĐ = m e + mp + mn
Cỏch 2 : mTĐ = mtđ 0,166 10-23 ( gam)
( Vỡ khối lượng cỏc electron rất nhỏ nờn giỏ trị tớnh được từ 2 cỏch trờn gần bằng nhau )
- Cỏc electron sắp xếp theo lớp từ trong ra ngoài ( tuỳ theo mức năng lượng)
Nguyên tử có thể lên kết đợc với nhau nhờ e lớp ngoài cùng
2/ Nguyên tố hóa học (NTHH): là tập hợp những nguyên tử cùng loại có cùng số p trong hạt nhân.
- Số p là số đặc trng của một NTHH
- Mỗi NTHH đợc biểu diễn bằng một hay hai chữ cái Chữ cái đầu viết dới dạng in hoa chữ cái thứ hai là chữ thờng
Đó là KHHH
- Nguyên tử khối là khối lợng của nguyên tử tính bằng ĐVC Mỗi nguyên tố có một NTK riêng
Khối lợng 1 nguyên tử = khối lợng 1đvc.NTK
NTK =
1
khoiluongmotnguyentu
khoiluong dvc
m a Nguyên tử = a.m 1đvc NTK
(1ĐVC = 1
12KL của NT(C) (MC = 1.9926.10
- 23 g) = 1
121.9926.10
- 23 g= 1.66.10 - 24 g)
3) Sự tạo thành ion
Để đạt cấu trỳc bóo hũa ( 8e ở lớp ngoài cựng hoặc 2e đối với H ) thỡ cỏc nguyờn tử cú thể nhường hoặc nhận thờm electron tạo ra những phần mang điện - gọi là ion
* Kim loại và Hiđro : nhường e để tạo ion dương ( cation)
Ca – 2e Ca2 +
* Cỏc phi kim nhận e để tạo ion õm (anion)
Cl + 1e Cl -
II- BÀI TẬP
1) Một nguyờn tử X cú tổng số hạt e,p,n là 34 Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 10 Tỡm tờn
nguyờn tử X Vẽ sơ đồ cấu tạo của nguyờn tử X và ion được tạo ra từ nguyờn tử X
2) Tỡm tờn nguyờn tử Y cú tổng số hạt trong nguyờn tử là 13 Tớnh khối lượng bằng gam của nguyờn tử.
3) Một nguyờn tử X cú tổng số hạt là 46, số hạt khụng mang điện bằng 8
15p số hạt mang điện Xỏc định nguyờn tử X thuộc nguyờn tố nào ? vẽ sơ đồ cấu tạo nguyờn tử X ?
4) Hợp chất A cú cụng thức dạng MXy trong đú M chiếm 46,67% về khối lượng M là kim loại, X là phi kim cú 3 lớp
e trong nguyờn tử Hạt nhõn M cú n – p = 4 Hạt nhõn X cú n’=p’ ( n,p,n’,p’ là số nơtron và proton của nguyờn tử M
và X ) Tổng số proton trong MXy là 5p8 Xỏc định cỏc nguyờn tử M và X
Nguyờn tử
Vỏ : gồm cỏc electron ( e, q =1- , m 5p.10-4đvC )
Hạt nhõn
proton ( p, q =1+, m 1 đvC)
nơtron (n, q = 0, m 1 đvC )
Trang 2Hướng dẫn:
Nguyên tử M có : n – p = 4 n = 4 + p NTK = n + p = 4 + 2p
Nguyên tử X có : n’ = p’ NTK = 2p’
Trong MXy có 46,67% khối lượng là M nên ta có :
4 2 46,67 7
.2 ' 5p3,33 8
p
y p
Mặt khác : p + y.p’ = 5p8 yp’ = 5p8 – p ( 2)
Thay ( 2) vào (1) ta có : 4 + 2p = 7
8 2 (5p8 – p ) giải ra p = 26 và yp’ = 32
M có p = 26 ( Fe )
X thõa mãn hàm số : p’ = 32
y ( 1 y 3 )
P’ 32(loại) 16 10,6 ( loại) Vậy X có số proton = 16 ( S )
5) Nguyên tử Z có tổng số hạt bằng 5p8 và có nguyên tử khối < 40 Hỏi Z thuộc nguyên tố hoá học nào Vẽ sơ đồ cấu
tạo nguyên tử của nguyên tử Z ? Cho biết Z là gì ( kim loại hay phi kim ? )
Hướng dẫn : đề bài 2p + n = 5p8 n = 5p8 – 2p ( 1 )
Mặt khác : p n 1,5pp ( 2 )
p 5p8 – 2p 1,5pp giải ra được 16,5p p 19,3 ( p : nguyên ) Vậy p có thể nhận các giá trị : 17,18,19
Vậy nguyên tử Z thuộc nguyên tố Kali ( K )
6) Tìm 2 nguyên tố A, B trong các trường hợp sau đây :
a) Biết A, B đứng kế tiếp trong một chu kỳ của bảng tuần hoàn và có tổng số điện tích hạt nhân là 25p
b) A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp và cùng một phân nhóm chính trong bảng tuần hoàn Tổng số điện tích hạt nhân là 32
7) Nguyên tử A có n – p = 1 , nguyên tử B có n’=p’ Trong phân tử AyB có tổng số proton là 30, khối lượng của nguyên tố A chiếm 74,19% Tìm tên của nguyên tử A, B và viết CTHH của hợp chất AyB ? Viết PTHH xảy ra khi cho AyB và nước rồi bơm từ từ khí CO2 vào dung dịch thu được
8) Các nguyên tố trong bảng có tính chất hoá học tương tự nhau:
Số nơtron Số proton Số khối Sắp xếp electron
Yếu tố nào ảnh hưởng nhiều nhất đến tính chất hoá học ?
A Số proton trong nguyên tử ; B. Số nơtron trong nguyên tử
C Số khối mỗi nguyên tử ; D Sự sắp xếp các electron
9) Một nguyên tử R có 6e,6n,6p Hãy tính tỉ số khối lượng của electron so với tổng khối lượng nguyên tử ? Từ đó
nhận xét : có thể coi khối lượng hạt nhân là khối lượng nguyên tử được không Cho biết : me = 9,1 10-28 gam ; mp = 0,1672.10-23 gam; mn = 0,1675p.10-23 gam
10) Hợp chất X được tạo thành từ cation M+ và anion Y2- Mỗi ion đều do 5p nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên Tổng
số proton trong M+ là 11 còn tổng số electron trong Y2- là 5p0
Xác định CTPT của hợp chất X và gọi tên ? ứng dụng của chất này trong nông nghiệp Biết rằng 2 nguyên tố trong
Y2- thuộc cùng phân nhóm trong 2 chu kỳ liên tiếp của bảng tuần hoàn các ng.tố
Hướng dẫn :
Đặt CTTQ của hợp chất X là M2Y
Giả sử ion M+ gồm 2 nguyên tố A, B :
ion M+ dạng : AxBy + có : x + y = 5p ( 1 )
x.pA + y.pB = 11 ( 2) Giả sử ion Y 2- gồm 2 nguyên tố R, Q :
Trang 3 ion Y2- dạng : R x’Qy’2- có : x’ + y’ = 5p (3)
x’pR + y’.pQ = 48 (4 ) do số e > số p là 2
Từ ( 1 ) và (2) ta có số proton trung bình của A và B : 11 2, 2
5p
1 trong AxBy+ có 1 nguyên tố có p < 2,2 ( H hoặc He ) và 1 nguyên tố có p > 2,2
Vì He không tạo hợp chất ( do trơ ) nên nguyên tố có p < 2,2 là H ( giả sử là B )
Từ ( 1 ) và ( 2) ta có : x.pA + (5p – x ).1 = 11 pA = p A 6 1
x
( 1 x < 5p )
pA 7(N) 4(B) 3(Li) 2,5p ( loại) ion M+ NH4+ không xác định ion
Tương tự: số proton trung bình của R và Q là : 48 9,6
5p
p có 1 nguyên tố có số p < 9,6 ( giả sử là R )
Vì Q và R liên tiếp trong nhóm nên : pQ = pR + 8 ( 5p )
Từ (3) ,(4) , ( 5p) ta có : x’pR + (5p- x’)( pR + 8) = 48 5ppR – 8x’ = 8 8 8 '
5p
R
x
p
pR 3,2 4,8 6,4 8 ( O )
pQ không xác định ion 16 ( S ) Vậy CTPT của hợp chất X là (NH4 )2SO4
Ứng dụng làm phân bón (đạm) trong sản xuất nông nghiệp
Bài 1: Hãy chỉ ra câu không đúng trong số các câu sau:
a Không có nguyên tố mà nguyên tử có lớp ngoài cùng nhiều hơn 8 electron
b Có nguyên tố mà lớp ngoài cùng bền vững với 2 electron
c Hạt nhân nguyên tử Hidro luôn chỉ có 1 proton
Bài 2: Cho các phân lớp electron sau:
s1, p5p, f9, d10, p6, d5p, d3, f7, d3, f14 Phân lớp nào đã bão hòa, phân lớp nào bán bão hòa
Bài 3: Biết rằng nguyên tử sắt có 26 proton, 30 nơtron Hãy:
- Tính khối lượng nguyên tử tuyệt đối của nguyên tử sắt
- Tính nguyên tử khối của sắt
- Tính khối lượng sắt có chứa 1 kg electron
Trả lời:
Vì nguyên tử trung hòa về điện nên số electron = số proton = 26
mp = 26.1,6726.10-27 (kg) = 43,4876.10-27 (kg)
mn = 30.1,6748.10-27 (kg) = 5p0,2440.10-27 (kg)
me = 26.9,1094.10-31 (kg) = 23,6844.10-30 (kg)
- KLNT tuyệt đối của sắt là:
-27 -27
93,75p5p3.10
= 5p6,47738 1,66005p.10 (đvC) 1 mol Fe = 5p6,4773g.
- Số electron có trong 1 kg electron là: 1 -31 = 0,109777.1031
-31
0,109777.10
n = = 70135p,9 mol
26.6,02.10
- mFe = 70135p,9 5p6,4773 3961086g 3961 kg
Bài 4:
- Tính nguyên tử khối trung bình của Argon và Kali biết rằng trong thiên nhiên:
Argon có 3 đồng vị: 36 38 40
18Ar (0,3%); Ar (0,06%); Ar (99,64%).18 18
Kali có 3 đồng vị: 3919K (93,08%); K (0,012%); K (6,9%).4019 1941
Vậy ion Y2- là SO4
Trang 42 Từ những số liệu trờn hóy giải thớch tại sao Argon cú số hiệu nguyờn tử là 18 (nhỏ hơn Kali) nhưng lại
cú nguyờn tử khối trung bỡnh lớn hơn Kali?
Bài 5p: Một nguyờn tố X cú 3 đồng vị: A 1 A 2 A 3
ZX (92,3%); X (4,7%); X (3%) Biết tổng số khối của ba đồng vị là Z Z
87 Tổng khối lượng của 2 ụ nguyờn tố X là 5p621,4 Mặt khỏc số nơtron trong A 2
ZX nhiều hơn trong A 1
ZX
là một đơn vị
a Tỡm cỏc số khối A1, A2, A3
b biết trong đồng vị A 1
ZX cú số proton bằng số nơtron Xỏc định tờn nguyờn tố X, tỡm số nơtron trong 3 đồng vị
Đỏp số: A1 = 28, A2 = 29, A3 = 30 Nguyờn tố X là Silic vỡ Z = 14
Bài 6: Một nguyờn tố R cú tổng số hạt là 115p Số hạt khụng mang điện ớt hơn số hạt mang điện là 25p Tỡm số proton, số khối và tờn R
Đỏp số: Z = 35p; A = 80; Brom
Bài 7: Một nguyờn tố R cú tổng số cỏc loại hạt là 28 Tỡm số proton, số khối và tờn R Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử và cho biết R là kim loại, phi kim hay khớ hiếm
Đỏp số: Flo
1 Biết nguyên tử C có khối lợng bằng 1.9926.10- 23 g Tính khối lợng bằng gam của nguyên tử Natri Biết NTK Na =
23 (Đáp số: 38.2.10 - 24 g)
2.NTK của nguyên tử C bằng 3/4 NTK của nguyên tử O, NTK của nguyên tử O bằng 1/2 NTK S Tính khối l ợng của
nguyên tử O (Đáp số:O= 32,S=16)
3 Biết rằng 4 nguyên tử Mage nặng bằng 3 nguyên tử nguyên tố X Xác định tên,KHHH của nguyên tố X
(Đáp số:O= 32)
4.Nguyên tử X nặng gấp hai lần nguyên tử oxi
b)nguyên tử Y nhẹ hơn nguyên tử Magie 0,5 lần
c) nguyên tử Z nặng hơn nguyên tử Natri là 17 đvc
Hãy tính nguyên tử khối của X,Y, Z tên nguyên tố, kí hiệu hoá học của nguyên tố đó ?
5.Nguyên tử M có số n nhiều hơn số p là 1 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10 Hãy xác
định M là nguyên tố nào?
6.Tổng số hạt p, e, n trong nguyên tử là 28, trong đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35% Tính số hạt
mỗi loaị Vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử
7.Nguyên tử sắt có 26p, 30n, 26e
a.Tính khối lợng nguyên tử sắt
b.Tính khối lợng e trong 1Kg sắt
8.Nguyên tử X có tổng các hạt là 52 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16 hạt.
a)Hãy xác định số p, số n và số e trong nguyên tử X
b) Vẽ sơ đồ nguyên tử X
c) Hãy viết tên, kí hiệu hoá học và nguyên tử khối của nguyên tố X
9 Một nguyờn tử X cú tổng số hạt e, p, n là 34 Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 10 Tỡm tờn
nguyờn tử X Vẽ sơ đồ cấu tạo của nguyờn tử X và ion được tạo ra từ nguyờn tử X
10.Tỡm tờn nguyờn tử Y cú tổng số hạt trong nguyờn tử là 13 Tớnh khối lượng bằng gam của nguyờn tử.
11 Một nguyờn tử X cú tổng số hạt là 46, số hạt khụng mang điện bằng 8
15p số hạt mang điện Xỏc định nguyờn tử X thuộc nguyờn tố nào ? vẽ sơ đồ cấu tạo nguyờn tử X ?
12.Nguyờn tử Z cú tổng số hạt bằng 5p8 và cú nguyờn tử khối < 40 Hỏi Z thuộc nguyờn tố hoỏ học nào Vẽ sơ đồ cấu
tạo nguyờn tử của nguyờn tử Z ? Cho biết Z là gỡ ( kim loại hay phi kim ? )
(Đáp số :Z thuộc nguyờn tố Kali ( K )) Hướng dẫngiải : đề bài 2p + n = 5p8 n = 5p8 – 2p ( 1 )
Mặt khỏc : p n 1,5pp ( 2 )
p 5p8 – 2p 1,5pp giải ra được 16,5p p 19,3 ( p : nguyờn ) Vậy p cú thể nhận cỏc giỏ trị : 17,18,19
Vậy nguyờn tử Z thuộc nguyờn tố Kali ( K )
13.Tỡm 2 nguyờn tố A, B trong cỏc trường hợp sau đõy :
a) Biết A, B đứng kế tiếp trong một chu kỳ của bảng tuần hoàn và cú tổng số điện tớch hạt nhõn là 25p
b) A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp và cựng một phõn nhúm chớnh trong bảng tuần hoàn Tổng số điện tớch hạt nhõn là 32
Trang 514: Trong 1 tập hợp các phân tử đồng sunfat (CuSO4) có khối lượng 160000 đvC Cho biết tập hợp đó có bao nhiêu nguyên tử mỗi loại
3 Sự tạo thành ion (dµnh cho HSG líp 9)
Để đạt cấu trúc bão hịa ( 8e ở lớp ngồi cùng hoặc 2e đối với H ) thì các nguyên tử cĩ thể nhường hoặc nhận thêm electron tạo ra những phần mang điện - gọi là ion
* Kim loại và Hiđro : nhường e để tạo ion dương ( cation)
M – ne M n +
(Ca – 2e Ca 2 +
)
* Các phi kim nhận e để tạo ion âm (anion)
X + ne X n- ( Cl + 1e Cl 1- )
* Bài tập vận dụng:
1.Hợp chất X được tạo thành từ cation M+ và anion Y2- Mỗi ion đều do 5p nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên Tổng
số proton trong M+ là 11 cịn tổng số electron trong Y2- là 5p0
Xác định CTPT của hợp chất X và gọi tên ? ứng dụng của chất này trong nơng nghiệp Biết rằng 2 nguyên tố trong
Y2- thuộc cùng phân nhĩm trong 2 chu kỳ liên tiếp của bảng tuần hồn các ng.tố
Hướng dẫn gi¶i :
Đặt CTTQ của hợp chất X là M2Y
Giả sử ion M+ gồm 2 nguyên tố A, B :
ion M+ dạng : AxBy+ cĩ : x + y = 5p ( 1 )
x.pA + y.pB = 11 ( 2) Giả sử ion Y 2- gồm 2 nguyên tố R, Q :
ion Y2- dạng : R xQy2- cĩ : x’ + y’ = 5p (3)
x’pR + y’.pQ = 48 (4 ) do số e > số p là 2
Từ ( 1 ) và (2) ta cĩ số proton trung bình của A và B : 11 2, 2
5p
2 trong AxBy+ cĩ 1 nguyên tố cĩ p < 2,2 ( H hoặc He ) và 1 nguyên tố cĩ p > 2,2
Vì He khơng tạo hợp chất ( do trơ ) nên nguyên tố cĩ p < 2,2 là H ( giả sử là B )
Từ ( 1 ) và ( 2) ta cĩ : x.pA + (5p – x ).1 = 11 pA = p A 6 1
x
( 1 x < 5p )
pA 7(N) 4(B) 3(Li) 2,5p (loại)
ion M+ NH4+ khơng xác định ion
Tương tự: số proton trung bình của R và Q là : 48 9,6
5p
p cĩ 1 nguyên tố cĩ số p < 9,6 ( giả sử là R )
Vì Q và R liên tiếp trong nhĩm nên : pQ = pR + 8 ( 5p )
Từ (3) ,(4) , ( 5p) ta cĩ : x’pR + (5p- x’)( pR + 8) = 48 5ppR – 8x’ = 8 8 8 '
5p
R
x
p
pR 3,2 4,8 6,4 8 ( O )
pQ khơng xác định ion 16 ( S )
Vậy CTPT của hợp chất X là (NH4 )2SO4
Vậy ion Y2- là SO4