Chuyên đề môn hóa dạy học CHUYÊN đề CHƯƠNG NGUYÊN tử TUAN ANH

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG NGUYÊN TỬ - Hạt nhân mang điện dương, còn lớp vỏ mang điện âm - Tổng số proton = tổng số electron trong nguyên tử - Khối lượng của electron rất nhỏ so với pro

Người thực hiện: NGUYỄN TUẤN ANH

Chức vụ : Giáo viên môn Hóa học – TTCM

Đối tượng bồi dưỡng : Lớp 10

Số tiết bồi dưỡng : 6 tiết

Đơn vị công tác: Trường THPT Vĩnh Tường

Vĩnh Tường , năm 2014

PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước, đổi mới nền giáo dục là trọngtâm của sự phát triển Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hoá,hiện đại hoá và hội nhập quốc tế là con người Trong dạy học ở trường phổ thông,nhiệm vụ quan trọng của giáo dục là phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duycho học sinh Hoá học là môn khoa học thực nghiệm và lí thuyết, vì thế bên cạnhviệc nắm vững lí thuyết, người học còn phải biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiếnthức thu được thông qua hoạt động thực nghiệm, thực hành, giải bài tập Việc giảibài tập hoá học không những giúp rèn luyện kĩ năng vận dụng, đào sâu, mở rộngkiến thức đã học mà còn có tác dụng phát triển năng lực tư duy tích cực , độc lậpsáng tạo

Bản thân tôi trong quá trình dạy học hóa học ở THPT, đặc biệt là khi công táctại trường THPT Vĩnh Tường luôn mong muốn được góp phần nâng cao chất lượnggiáo dục của nhà trường Điều khiến tôi suy nghĩ nhiều nhất là phải dạy như thế nào

để học sinh cảm thấy hứng thú với bộ môn hóa học, biết tìm thấy niềm vui khi hoànthành bài tập hóa học từ đó cảm thấy tự tin hơn trong học tập cũng như trong cuộcsống Trong chương trình hóa học THPT, chương đầu tiên là chương nguyên tử.Đây là chương lí thuyết chủ đạo , chứa nhiều nội dung khó và trừu tượng việc xâydựng nội dung dạy học chuyên đề nguyên tử - hóa học 10 sẽ giúp giáo viên và họcsinh dễ dàng tiếp cận với kiến thức hơn

Nội dung chuyên đề gồm 3 phần chính

+ Kiến thức trọng tâm và hệ thống bài tập chương nguyên tử chương trình hóa họclớp 10

+ Các dạng bài tập chương nguyên tử

+ Một số bài tập vận dụng

PHẦN B: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ

I KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG NGUYÊN TỬ

- Hạt nhân mang điện dương, còn lớp vỏ mang điện âm

- Tổng số proton = tổng số electron trong nguyên tử

- Khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và nơtron

2 Điện tích và số khối hạt nhân

Nguyên tử trung hòa điện, cho nên ngoài các electron mang điện âm, nguyên tử còn

có hạt nhân mang điện dương Điện tích hạt nhân là Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân

là Z

Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron

Thí dụ: Nguyên tử có 17 electron thì điện tích hạt nhân là 17+

b Số khối hạt nhân

A = Z + N Chú ý ( khi Z < 82 ) thì : Z ≤ N ≤ 1,5 ZThí dụ: Nguyên tử có natri có 11 electron và 12 nơtron thì số khối là:

A = 11 + 12 = 23 (Số khối không có đơn vị)

Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử

3 Đồng vị, nguyên tử khối trung bình

b Nguyên tử khối trung bình

Gọi A là nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố A1, A2 là nguyên

tử khối của các đồng vị có % số nguyên tử lần lượt là a%, b%

4 Sự chuyển động của electron trong nguyên tử Obitan nguyên tử.

- Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân vàkhông theo một quỹ đạo nào

- Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là lớn nhấtđược gọi là obitan nguyên tử

- Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số 8 nổi, obitan d, f có hình phứctạp

Obitan s

z

x y

Obitan px

z

x y

Obitan py

z

x y

Obitan pz

z

x y

5 Lớp và phân lớp electron

a Lớpelectron

- Các electron trong nguyên tử được sắp xếp thành lớp và phân lớp

- Các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau

- Số phân lớp trong một lớp chính bằng số thứ tự của lớp

- Số obitan có trong các phân lớp s, p, d, f lần lượt là 1, 3, 5 và 7

- Mỗi obitan chứa tối đa 2 electron

6 Cấu hình electron trong nguyên tử

a Cơ sở của viết cấu hình electron nguyên tử

- Nguyên lí Pauli: Trên một obitan có thể có nhiều nhất hai electron và hai

electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗiobitan

- Nguyên lí vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm

lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên

obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tựquay giống nhau

Cách viết cấu hình electron trong nguyên tử:

+ Xác định số electron

+ Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng

+ Viết electron theo thứ tự các lớp và phân lớp

Thí dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26)

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Sắp xếp theo mức năng lượng Cấu hình electron

b Cách viết cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan

Ví dụ 1: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26).

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Sắp xếp theo mức năng lượng Cấu hình electron

Cần hiểu rằng : electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không theo mức năng lượng

Ví dụ 2: Viết cấu hình electron của Cu ( Z= 29 ) và Cr ( Z=24)

Chú ý : -Trường hợp bão hòa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d9 ns2 thìchuyển sang dạng cấu hình electron bão hoà là (n–1)d10 ns1

- Trường hợp bán bão hòa gấp phân lớp d cấu hình electron dạng (n–1)d4 ns2 thìchuyển sang dạng cấu hình electron bán bão hoà là (n–1)d5 ns1

*Nguyên tử khi nhường hoặc nhận electron sẽ trở thành ion Khi nhận electron trởthành ion âm , khi nhường electron trở thành ion dương Giá trị điện tích của ionbằng đúng số electron nhường hoặc nhận

VD: Cl có Z=17 => E=17 Ion Cl- có số tổng số e= 18

Ca2+ có số e = 18 .Nguyên tử Ca có E = Z = 20

= > Nguyên tử và ion tạo nên từ nguyên tử đó chỉ khác nhau số lượng electron còn

số proton và số nơtron là như nhau

*Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron củacation hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó Nhưng phải chú ý khinguyên tử nhường electron tạo ion dương ( hay cation) bao giờ cũng nhườngelectron từ lớp electron ngoài cùng

Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe ( ZFe = 26)và của các ion Fe2+ và Fe3+

d Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện

- Năng lượng ion hoá (I) Năng lượng ion hoá là năng lượng cần tiêu thụ để tách 1e

ra khỏi nguyên tử và biến nguyên tử thành ion dương Nguyên tử càng dễ nhường e(tính kim loại càng mạnh) thì I có trị số càng nhỏ

- Ái lực với electron (E) Ái lực với electron là năng lượng giải phóng khi kết hợp 1e

vào nguyên tử, biến nguyên tử thành ion âm Nguyên tử có khả năng thu e càngmạnh (tính phi kim càng mạnh) thì E có trị số càng lớn

- Độ âm điện (c).Độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút cặp electron liên kết của một nguyên tử trong phân tử

Độ âm điện được tính từ I và E theo công thức:

e Mối quan hệ giữa electron lớp ngoài cùng và tính chất hóa học của nguyên tố

- Nguyên tử có tối đa 8 e ngoài cùng là khí hiếm (bền)

- Nguyên tử có 1-3 e ngoài cùng đều là các kim loại (trừ B)

- Nguyên tử có 5 -7 e ngoài cùng đều là các phi kim

- Nguyên tử có 4 e ngoài cùng là các phi kim (Z nhỏ), là kim loại (Z lớn)

V  r N (N: số Avogadro)

- Thể tích 1 nguyên tử: 1

nt

V V N

II.CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG NGUYÊN TỬ

1.DẠNG 1: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CÁC LOẠI HẠT CƠ BẢN TRONG NGUYÊN TỬ, ION VÀ PHÂN TỬ.

Kiến thức liên quan:

-Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton(P) = số electron (E)

-Trong nguyên tử Proton và electron là những hạt mang điện , còn nơtron không mang điện

- Số khối A = Z + N Chú ý ( khi Z < 82 ) thì : Z ≤ N ≤ 1,52 Z

- Kí hiệu nguyên tử:

A

Z X Trong đó A là số khối nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử.

- Trong ion chỉ khác so với nguyên tử về số lượng hạt electron.

+ Nếu là ion X m- thì số electron trong ion là E + m

+ Nếu là ion R n+ thì số electron trong ion là E- n

- Trong phân tử có thể coi là hỗn hợp nhiều nguyên tử.

Bài tập có lời giải

Bài 1: Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron

của nguyên tử có kí hiệu sau đây : 56

26 Fe

Lời giải

Số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron và số electron của nguyên tử:

56

26 Fe có số khối A = 56 , Z= 26 => Số p = số e = Z = 26 ; N =30

Bài 2: Nguyên tử X có tổng số các hạt cơ bản là a , trong đó số hạt mang điện nhiều

hơn số hạt không mang điện là b

-Xác định số hạt proton , electron , nơtron của nguyên tử X theo a, b ?

- Xác định số hiệu và số khối của X theo a, b ?

Lời giải:

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N

-Ta có : P + E +N = a  2P + N = a (1) ( vì trong nguyên tử P= E)Mặt khác : ( P + E ) – N = b  2P-N = b (2)

Giải hệ trên ta được P =

-Bài 3: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện

nhiều hơn số hạt không mang điện là 22 Viết kí hiệu nguyên tử X ?

Bài 4: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử Y là 52, trong đó tổng số hạt mang điện

nhiều hơn số hạt không mang điện là 16 Viết kí hiệu nguyên tử Y ?

Bài 5: Nguyên tử của một nguyên tố có cấu tạo bởi 115 hạt Hạt mang điện nhiều

hơn hạt không mang điện là 25 hạt Xác định A; N của nguyên tử trên

Bài 6: nguyên tử Y có tổng số các hạt electron , proton, nơtron là a Cho biết mối

quan hệ giữa Z và a ? ( Biết Z 82 )

Lời giải:

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N

Trong nguyên tử số electron (E) = số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z

Số khối A = Z + N

Mặt khác 1  N

Z  1,52 hay Z  N  1,52Z (1)Theo bài ra : P+ E + N = a hay 2P + N = a  2Z+ N = a (2)

Từ (1) và (2)

=> 3Z  a  3,52Z  3,52a  Z 

3

a

Nhận xét : - Để xác định số lượng các hạt trong nguyên tử ta thường phải kẻ bảng

xét mối quan hệ Z ,N , A rồi đi đến kết luận

- Khi Z  20 hay a 60 thì giá trị Z thường nhận là giá trị nguyên gần với

3

a

nhất.( Áp dụng khi giải bài tập TNKQ)

Bài 7: Nguyên tử R có tổng số các loại hạt electron, proton, nơtron là 40 Xác định

số lượng hạt các loại trong nguyên tử R ? Viết kí hiệu nguyên tử của R ?

Lời giải

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron lần lượt là P ,E , N

Trong nguyên tử số electron (E)= số proton (P) = số hiêu nguyên tử Z

Số khối A = Z + N

Mặt khác 1  N

Z  1,52 hay Z  N  1,52Z (1)Theo bài ra : P+ E + N = 40 hay 2P + N = 40  2Z+ N = 40 (2)

Từ (1) và (2)

=> 3Z  40  3,52Z 

403,52  Z 40

Nhận xét : khi giải trắc nghiệm khách quan ta có thể xác định ngay Z= 13 là thỏa

mãn ( theo công thức kinh nghiệm )

Bài 8: Tổng số hạt trong ion X- là 29 Trong ion X- , tổng số hạt mang điện nhiềuhơn số hạt không mang điện là 9 Hãy xác định số lượng các loại hạt cơ bản trongnguyên tử X ?

Lời giải :

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N

=> trong ion X- số hạt electron = E+ 1

Lời giải

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N

=> trong ion R2+ số hạt electron = E-2

-Ta có : P + (E-2) +N = 58  2P + N = 60 (1)

( vì trong nguyên tử P= E)

Mặt khác : ( P + E -2 ) – N = 18  2P-N = 20 (2)

Giải hệ trên ta được P =20 =E , N = 20

Bài 10: Trong ion X2- tổng số các loại hạt electron , proton , nơtron là 26 Xác định

số lượng hạt các loại trong nguyên tử X ?

Lời giải

Gọi số lượng các hạt proton, electron , nơtron trong nguyên tử X lần lượt là P ,E , N

=> trong ion X- số hạt electron = E+ 2

-Ta có : P + (E+2) +N = 26  2P + N = 24 (1)

( vì trong nguyên tử P= E)

Mặt khác 1  N

Z  1,52 hay Z  N  1,52.Z (1)Theo bài ra : P+ E + N = 24 hay 2P + N = 24  2Z+ N = 24 (2)

Bài 11 Một ion M3+ có tổng số hạt (electron, nơtron, proton) bằng 79, trong đó sốhạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19 Xác định số hạt trongnguyên tử M ?

Bài 12 Tổng số hạt trong phân tử MX là 84 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều

hơn số hạt không mang điện là 28 Số nơtron của M nhiều hơn số khối của X là 12

đơn vị Số hạt trong M lớn hơn số hạt trong X là 36 hạt.MX là hợp chất nào ?

Lời giải

Gọi số hạt trong nguyên tử M lần lượt là EM , PM , NM

( trong đó EM = PM = ZM)

Và số hạt trong nguyên tử X là EX , PX ,NX ( trong đó EX =PX=ZX )

=> theo bài ra có hệ pt:

2ZM + NM + 2ZX + NX = 84 (1)

(2ZM + 2ZX ) - (NM+ NX )=28 (2)

NM –( ZX +NX) = 12 (3)

( 2ZM + NM ) – (2ZX + NX)= 36 (4)

Giải hệ trên ta được ZM = 20, NM =20 ,ZX = 8, NX =8 => AM = 20 +20 = 40 , AX = 8 + 8 = 16  Công thưc của MX là CaO Nhận xét : việc giải hệ 4 phương trình tương đối phức tạp và mất thời gian, do đó để giải loại bài toán này nhanh gọn người ta thường chỉ chọn một cặp dữ kiện trong 4 dữ kiện của đề bài Để xác định được tổng số hạt của từng nguyên tử , sau đó xác định nhanh thông qua bài toán biết tổng số hạt cơ bản của nguyên tử Cụ thể: Nếu quan sát nhanh chỉ cẩn kết hợp dữ kiện đầu và cuối là ta có hệ phương trình với S (tổng số hạt) Có: SM + SX = 84 SM – SX = 36 Giải hệ được SM = 60, SX = 24 ZM ≤ 60:3 = 20 => M là nguyên tố Ca, ZX ≤ 24 : 3 =8 => X là nguyên tố O vậy MX là CaO Bài 13: Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và X– , tổng số hạt cơ bản trong phân tử MX2 là 186 hạt trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt.Số nơtron của ion M2+ nhiều hơn X– là 12 Tổng số hạt M2+ nhiều hơn trong X– là 27 hạt Công thức phân tử của MX2 là Lời giải Gọi số hạt trong nguyên tử M lần lượt là EM , PM , NM ( trong đó EM = PM = ZM) Và số hạt trong nguyên tử X là EX , PX ,NX ( trong đó EX =PX=ZX ) => theo bài ra có hệ phương trình 2ZM + NM + (2ZX + NX ).2 = 186 (1)

(2ZM + 2ZX 2 ) - (NM+ NX.2 )=54 (2)

NM – NX= 12 (3)

( 2ZM + NM -2 ) – (2ZX + NX + 1)= 27 (4)

Giải hệ trên ta được ZM = 26, NM =30 ,ZX = 17, NX =35

 AM = 26 +30 = 56 => M là Fe

 AX = 17 + 18 = 35 => X là Cl => Công thưc của MX2 là FeCl2

M và R

Biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z = 84 và a + b = 4

Tìm công thức phân tử của Z

Lời giải

Số khối của nguyên tử M: p + n = 2p + 4

Số khối của nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’

% khối lượng R trong MaRb = a(2p 4) 2p 'b2p 'b 6,667100 151

p(2) p 'b ap 15

Z = 4 và của X có N’ = Z’ Tổng số proton trong MXx là 58 Xác định công thức phân tử của A?

X thuộc chu kì 3 nên chọn Z’ = 16 Vậy X là S

Vậy CTPT của A là FeS2

2 DẠNG 2: BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN ĐỒNG VỊ VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH

Kiến thức liên quan

Bài tập có lời giải

Bài 1 : Biết rằng nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36, 38 và 40.

Phần trăm các đồng vị tương ứng lần lượt bằng : 0,34% ; 0,06% và 99,6%

Tính nguyên tử khối trung bình của agon ?

Bài 2 : Nguyên tử khối trung bình của đồng bằng 63,546 Đồng tồn tại trong tự

nhiên dưới hai dạng đồng vị 63

29 Cu và 65

29 Cu Tính tỉ lệ % số nguyên tử đồng 63

29 Cutồntại trong tự nhiên

Vậy % số nguyên tử của đồng vị 29 Cu là 72,7%.

Bài 3 : Nguyên tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm như sau :

Tính nguyên tử khối trung bình của Mg

Giả sử trong hỗn hợp nói trên có 50 nguyên tử 25

Mg, thì số nguyên tử tương ứngcủa hai đồng vị còn lại là bao nhiêu ?

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

b Nếu trộn lẫn 2 loại nguyên tử A và A’ theo tỉ lệ là 109: 91 thì tập hợp các nguyên

tử thu được có khối lượng nguyên tử trung bình bằng bao nhiêu?