Dùng sơ đồ đoạn thẳng xác định số hạt trong nguyên tử

Trong khi đó dạng bài tập về các hạt trong nguyên tử thì hầu như chưa được nhiều người quan tâm nghiên cứu, xây dựng phương pháp cũng như công thức nhẩm nhanh.. Sau nhiều năm giảng dạy h

Trang 1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

I MỞ ĐẦU 2

1 Lý do chọn đề tài: 2

2 Mục đích nghiên cứu: 3

3 Đối tượng nghiên cứu: 3

4 Phương pháp nghiên cứu: 3

II NỘI DUNG 3

1 Cơ sở lí luận: 3

2 Thực trạng vấn đề: 4

3 Các giải pháp: 4

4 Hiệu quả: 17

Tiến hành kiểm tra 15 phút tiến hành trên 2 lớp khảo sát là 10B1 và 10B3, đề bài như sau17 Kết quả sau khi tiến hành đề tài như sau 18

Lớp 18

Sĩ số 18

Kết quả 18

10B1 18

45 18

Giỏi 18

Khá 18

TB 18

Yếu 18

Kém 18

Sl 18

% 18

Sl 18

% 18

Sl 18

% 18

Sl 18

% 18

Sl 18

% 18

9 18

20 18

25 18

55.5 18

10 18

22.2 18

1 18

2.22 18

0 18

10B3 18

44 18

6 18

13.6 18

21 18

47.8 18

15 18

1

Trang 2

2 18

4.5 18

0 18

III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 18

1 Kết luân: 18

2 Kiến nghị: 19

3 Lời kết: 19

I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Trong dạy học hoá học việc sử dụng bài tập được xem là một trong những phương tiện dạy học đạt hiệu quả nhất Thông qua các bài tập giúp cho học sinh củng cố, hệ thống hoá, khắc sâu, mở rộng và nâng cao kiến thức Bài tập còn rèn luyện kĩ năng viết, kĩ năng tư duy sáng tạo, kĩ năng trình bày và giúp học sinh hiểu sâu hơn về bản chất của quá trình hoá học Không những thế bài tập còn là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh và phương pháp giải bài tập là công cụ, là cách thức thể hiện kiến thức và kĩ năng đó của học sinh Chính vì vậy mà bài tập hoá học ở trường phổ thông ngày một nhiều lên về số

Trang 3

lượng và ngày một phong phú về các dạng, song hành với nó là những phương pháp giải nhanh bài tập hóa học ra đời

Từ năm 2007 trở lại đây thì môn hóa được bộ giáo dục áp dụng hình thức thi trắc nghiệm cho các kì thi quốc gia như thi tốt nghiệp, tuyển sinh đại học cao đẳng Cho nên hầu hết các dạng bài tập hóa học ở trường phổ thông đều được nghiên cứu và xây dựng phương pháp giải nhanh, công thức nhẩm nhanh đáp án tương ứng, nhằm giúp học sinh giải quyết nhanh bài toán hóa trong một khoảng thời gian rất ngắn, đáp ứng nhu cầu giải nhanh đề thi trắc nghiệm Trong khi đó dạng bài tập về các hạt trong nguyên tử thì hầu như chưa được nhiều người quan tâm nghiên cứu, xây dựng phương pháp cũng như công thức nhẩm nhanh Sau nhiều năm giảng dạy hoá học ở trường phổ thông, tôi nhận thấy khi giải bài toán

về các hạt trong nguyên tử, đặc biệt là bài toán lập hệ nhiều ẩn thì việc giải nhanh bài toán là không thể Để tìm được đáp án thì học sinh cũng như giáo viên phải mất nhiều thời gian để giải hệ phương trình

Từ những lí do đó mà chúng tôi nghĩ cần có một hướng giải quyết nhanh hơn

và dễ hiểu hơn, qua một thời gian tìm tòi chúng tôi đã phát hiện ra một phương

pháp mới và chọn làm SKKN, đó là “Dùng sơ đồ đoạn thẳng xác định số hạt

trong nguyên tử”

2 Mục đích nghiên cứu:

Giải nhanh các bài toán về tính số hạt trong nguyên tử mà không cần lập và giải

hệ phương trình đại số

3 Đối tượng nghiên cứu:

Học sinh lớp 10 – Trường THPT Yên Định 2

4 Phương pháp nghiên cứu:

Sử dụng sơ đồ đoạn thẳng các em đã được học trong chương trình môn Toán ở cấp Tiểu học để xác định số hạt trong nguyên tử

II NỘI DUNG

1 Cơ sở lí luận:

Từ kiến thức cơ bản sách giáo khoa chúng ta rút ra được những vấn đề sau đây

1.1 Về thành phần cấu tạo nguyên tử, phân tử và ion

- Thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm các hạt e, p, n.

- Trong phân tử thì chứa các nguyên tử nên phân tử gồm các hạt e, p, n

- Ion là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mất bớt hoặc nhận thêm e nên ion cũng

có thành phần gồm các hạt e, p, n

1.2 Đặc điểm các hạt cơ bản và mối quan hệ giữa các hạt trong nguyên tử, phân tử và ion.

a Electon (e).

me = 9,1095.10-31 kg = 0,00055u

qe = -1,602.10-19 C = 1-

b Proton (p)

mp = 1,6726.10-27 kg ≈ 1u

qp = + 1,602.10-19C = 1+

c Nơtron (n)

mn = 1,6748.10-27 kg ≈ 1u

3

Trang 4

qn = 0

Trong đó hạt mang điện là e và p, hạt không mang điện là n

Số khối A = Z + N

d Mối liên quan giữa các hạt trong nguyên tử, phân tử và ion.

+ Nguyên tử trung hòa về điện ⇒ số e = số p = Z (số hiệu nguyên tử)

+ Phân tử trung hòa về điện ⇒ số e = số p = Z phân tử (là tổng số hiệu các nguyên

tử có trong phân tử)

+ Ion âm ( Mx- ): ⇒ Z = số p = số e - x

+ Ion dương ( Mx+ ): ⇒ Z = số p = số e + x

2 Thực trạng vấn đề:

Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy điểm yếu lớn nhất của học sinh về việc giải bài tập tính số hạt trong nguyên tử, qua đó xác định nguyên tố thường phải lập các phương trình đại số để giải thường chậm, đôi khi còn sai sót Để khắc phục tình trạng trên điều cần thiết là phải ôn lại cho học sinh các dạng bài tập dùng sơ đồ đoạn thảng đã học trong trương trình Tiểu học từ đó các em phát hiện ra điểm mấu chốt nhất trong quá trình vận dụng từng mảng kiến thức giúp các em có khả năng áp dụng trong mọi trường hợp

Với việc thực hiện đề tài trên trong hơn một năm qua tôi nhận thấy các em học sinh đã có tiến bộ rõ rệt, có nhiều em đạt kết quả cao thông qua các lần khảo sát, thông qua kì thi tốt nghiệp và kì thi tuyển sinh vào các trường đại học-cao đẳng Năm học 2016 - 2017 tôi tiếp tục nghiên cứu và thực hiện đề tài này.

3 Các giải pháp:

Dạng 1: Dạng toán chỉ biết tổng số các hạt (p, n, e) trong 1 nguyên tử

(2Z +N = S) (*) Đây là dạng toán cơ bản, đơn giản nhất và phương pháp giải tương ứng là dựa vào dữ kiện (*) và kết quả bài tập thực nghiệm “lập tỉ số N

Z của các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn” để tìm nhanh số hiệu nguyên tử (Z), cụ thể là:

- Đối với các nguyên tố có 2 ≤ Z ≤ 82 thì 1 N 1,5

Z

≤ ≤ kết hợp (*) ta suy ra công thức tính nhanh số hiểu nguyên tử:

VD 1: Nguyên tố X có tổng số hạt proton, electron, nơtron trong nguyên tử bằng

13 hạt Xác định nguyên tố X

Giải

3,5 3

Z

≤ ≤

Trang 5

⇒ Z = 4 ( vậy X là Be)

VD 2: Nguyên tố Y có tổng số hạt proton, electron, nơtron trong nguyên tử bằng

23 hạt Xác định nguyên tố Y

Giải

⇒ Z = 7 (vậy Y là N) Tuy nhiên đây không phải là nội dung chính mà chúng tôi muốn trình bày, sau đây chúng tôi xin phép được đi vào nôi dung chính

Dạng 2: Biết tổng số các hạt của 1 nguyên tử ( S = e + p + n) và số hạt mang điện (2Z) nhiều hơn số hạt không mang điện (N) là x hạt

Đối với dạng bài tập trên chúng ta sử dụng sơ đồ các đoạn thẳng để biểu thị mối liên quan giữa các hạt trong nguyên tử như sau:

Từ sơ đồ các đoạn thẳng ta suy ra công thức tính nhanh số hiệu nguyên tử và số nơtron như sau:

VD1: Tổng số các hạt cơ bản (p, n, e) của một nguyên tử nguyên tố X là 28 Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 8 hạt Xác định nguyên tố X

Giải:

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong nguyên tử X như sau:

5

4

S x

Z = +

3

S x

N = −

N

số hạt không mang điện n

số hạt mang điện e, p

x

S

Z

8

Z

28

N

Trang 6

VD2: 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 Xác định nguyên tố X?

Giải:

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong nguyên tử X như sau:

Dựa vào sơ đồ ta suy ra Z = 82 22

4

+ = 26 Vây X là Fe

Dạng 3: Biết tổng số các hạt của 1 nguyên tử ( S = e + p + n) và số hạt

nơtron (N) nhiều hơn số hạt electron (Z) là x hạt

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong nguyên tử như sau:

Từ sơ đồ trên ta rút ra công thức tính nhanh số hiệu nguyên tử cho dạng bài tập này là

VD1: Tổng số các hạt cơ bản (p, n, e) của một nguyên tử nguyên tố X là 126 Trong đó số nơtron nhiều hơn số electron là 12 hạt Xác định nguyên tố X?

Giải:

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong nguyên tử X như sau:

Từ sơ đồ trên ta suy ra Z = 126 12

3

− = 38 Vậy X là Sr

22

3

S x

Z = −

Z

82

N

x

N

số hạt n

số hạt e

Tổng S

Z

12

số hạt n

số hạt e

Z

Tổng 126

N

Trang 7

VD2: Tổng số các hạt cơ bản (p, n, e) của một nguyên tử nguyên tố X là 115.

Trong đó số nơtron nhiều hơn số electron là 10 hạt Xác định nguyên tố X?

Giải:

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong nguyên tử X như sau:

Từ sơ đồ trên ta suy ra Z = 115 10

3

− = 35 Vậy X là Br

Dạng 4: Biết tổng số các hạt của 1 phân tử ( S pt = e + p + n) trong đó số hạt mang điện (2Z pt ) nhiều hơn số hạt không mang điện (N pt ) là x hạt

Vì phân tử trung hòa về điện cho nên ta xem phân tử như 1 nguyên tử, ta có

sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt trong phân tử như sau:

Từ sơ đồ các đoạn thẳng trên ta dễ dàng suy ra công thức tính nhanh tổng số hiệu các nguyên tử trong phân tử (Zpt) và tông số nơtron (Npt) trong phân tử như sau:

Tuy nhiên tùy từng bài toán cụ thể mà công thức tính nhanh có thể biến đổi

VD 1: Tổng số các hạt cơ bản (p, n, e) trong phân tử MX3 là 196, trong đó số hạt

mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 Số hạt mang điện trong nguyên tử M ít hơn số hạt mang điện trong nguyên tử X là 8 hạt

a) Xác định hợp chất MX3?

b) Viết cấu hình electron của M và X?

Giải:

a) Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các loại hạt trong phân tử MX3 như sau:

7

Z

10

số hạt n

số hạt e

Z

Tổng 115

N

(*)

4

pt pt

S x

=

số hạt mang điện e, p Z

60

Z

196

N

2

pt pt

S x

=

N

pt

x

Spt

Trang 8

Từ sơ đồ suy ra số hạt mang điện trong phân tử MX3: 2Zphân tử = 196 60

2

+ = 128

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt mang điện của các nguyên tử trong phân tử MX3

như sau:

Dựa vào sơ đồ ta có: Z x = 128 8

8

+ = 17 ⇒ X là Cl

Z M = 128 3 8

8

− ×

= 13 ⇒ M là Al b) Cấu hình của X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Cấu hình của M: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

VD2: Hợp chất có công thức MX2 trong đó 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 số khối của M và X?

b Xác định công thức phân tử MX2?

Giải:

a Sơ đồ đoạn thẳng các hạt proton và nơtron trong phân tử MX2 như sau:

Từ sơ đồ ta suy ra số nơtron của phân tử là: NMX2 = 58 + 4 = 62

⇒ Số khối của phân tử là: AMX2 = 58 + 62 = 120

⇒ Số khối của M: AM = ZM + NM = 46,67% × 120 = 56

⇒ Số khối của X: AX = AM = ZM + NM = = 120 56

2

− = 32

b Sơ đồ đoạn thẳng cho số proton và số nơtron trong nguyên tử M:

Từ sơ đồ ta có: ZM = 56 4

2

− = 26 ⇒M là Fe

8

⇒ FeS2

⇒ AlCl3

4

Z

M

128

Zx

Z

M

3X

M

Zx

Z

x

4 58

NMX2

ZM

NM 56

Trang 9

Vì X có số p = số n ⇒ ZX = 32

2 = 16 ⇒X là S

VD3: X, Y là 2 phi kim Trong nguyên tử của X và Y có số hạt mang điện nhiều

hơn số hạt không mang điện lần lượt là 14 và 16 Hợp chất XYn có các đặc điểm sau: X chiếm 15,0486% về khối lượng, tổng số proton là 100, tổng số nơtron là

106 Hãy xác định số khối và tên của X và Y.

Giải:

- Trong phân tử XYn số hạt mạng điện là: 2Z = 2×100 = 200 hạt

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho hạt mang điện và không mang điện trong phân tử XYn như sau:

Từ sơ đồ ta có: 14 + 16n = 200 – 106 = 94

⇒ n = 5 ⇒ XY5

Mặt khác số khối của phân tử XYn là:

n

XY

A = Z XY n+ N XY n = 100 + 106 = 206

⇒số khối của X là: A X = ZX + NX = 206×15,0486% = 31 (1)

Giải hệ (1);(2) ta được ZX = 15 (P)

⇒ ZY = Z XY n Z X

n

−

= 100 15

5

− = 17 (Cl)

⇒ AY = A XY n A X

n

−

= 206 31

5

− = 35 Vậy X là P (photpho) có A X= 31

Y là Cl (clo) có AY =35

VD4: Một hợp chất có công thức phân tử MX Tổng số các hạt trong phân tử

hợp chất là 84, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là

28 Nguyên tử khối của X lớn hơn của M là 8 Tổng số các hạt trong X2- nhiều hơn trong M2+ là 16 Xác định công thức của MX?

Giải:

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt mang điện và không mang điện trong phân

tử MX như sau:

9

N = 106

2Z = 200

14 + 16n

Z

28

Z

84

N

Trang 10

⇒ 84 28 28

4

MX

28 2

MX

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các số khối của X và M trong MX như sau:

(X là S) 24

2

VD 5: Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và X- Trong phân tử MX2 có tổng số hạt (p, n, e) là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt Số khối của M2+ lớn hơn số khối của X- là 21 Tổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn trong ion X- là 27 hạt Viết cấu hình electron của các ion M2+ ,

X-

Giải

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt mang điện và không mang điện trong phân tử MX2

Từ sơ đồ ta có:

â

186 54

60 4

ph ntu

Z = + =

â

186 54

66 2

ph ntu

Vì số khối của M2+ lớn hơn số khối của X- là 21⇒ AM lớn hơn AX là 21

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các số khối nguyên tử trong phân tử MX2:

54

Aphân tử = 60 + 66 = 126

- M và X đều có số p = số n

- AMX = 28 + 28 = 56

⇒

⇒ MgS

8

AM

AX

AMX = 56

Zpt

Z

pt

Sphân tử = 186

Npt

AX

AM

21

AMX2 = 126

AX

Trang 11

Từ sơ đồ ta suy ra: 126 21

35 3

X

A = − = Cl

35 21 56

M

A = + = Fe

Mặt khác tổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn trong ion X- là 27 hạt

⇒ Tổng số hạt trong M nhiều hơn trong X là 30 hạt ( hay SM = SX + 30)

Như vậy ta có ZM + NM = ZX + NX +21

2 ZM + NM = 2ZX + NX +30

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho số hiệu nguyên tử X, M trong phân tử MX2

Từ sơ đồ ta có ZX = 60 9 17

3 − = ⇒ X là Cl cấu hình của X- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

ZX = 17 + 9 = 26 ⇒ M là Fe cấu hình của M2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

3d6

VD 6: Một hợp chất được tạo thành từ các ion M+, X22- Trong phân tử M2X2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 164 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn

số hạt không mang điện là 52 Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23 đơn

vị Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong M+ nhiều hơn X22- là 7 hạt Xác định các nguyên tố M, X Viết công thức của M2X2

Giải

Sơ đồ đoạn thẳng cho các hạt mang điện và không mang điện trong phân tử

M2X2

Từ sơ đồ ta có:

â

164 52

54 4

ph ntu

Z = + =

â

164 52

56 2

ph ntu

Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho số khối các nguyên tử trong phân tử M2X2

11

⇒ ZM = ZX + 9

Vì số p lớn hơn số n là

2 hạt ⇒Trong M2 X 2

có

1 nguyên tố có số p = số n và

1 nguyên tố có số p = số n - 1

A phân tử = 54 + 56 = 110

52

N pt

AX

AM

23

MX

A =

AX

AM

9

ZX

ZM

ZMX2 = 60

ZX

Zpt

Sphân tử = 164

Trang 12

Từ sơ đồ ta suy ra: 110 2 23

16 4

X

A = − × = ⇒

X là nguyên tố có số p = số n (vì

AX số chẵn) Vậy ZX = 16 8

2 = ⇒ X là nguyên tố O

16 23 39

M

A = + = ⇒ M là nguyên tố có số n lớn hơn số p là 1 hạt

Vậy ZM = 39 1

19

2− = ⇒ M là nguyên tố K Công thức của M2X2 là K2O2

Dạng 5: Biết tổng số các hạt của ion X m- hoặc X m+ ( S = e + p + n) và mối liên quan giữa các loại hạt trong ion đó

a) Đối với ion Xm- khi biết tổng các hạt ( S = e + p + n) và số hạt mang điện (2Z + m) nhiều hơn số hạt không mang điện (N) là x hạt

- Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các loại hạt trong ion như sau:

Từ sơ đồ ta có công thức tính nhanh Z của X như sau

b) Đối với ion Xm+ khi biết tổng các hạt ( S = e + p + n) và số hạt mang điện (2Z

- m) nhiều hơn số hạt không mang điện (N) là x hạt

- Ta có sơ đồ đoạn thẳng cho các loại hạt trong ion như sau:

Từ sơ đồ suy ra công thức tính nhanh Z của X như sau

- Vì ion là nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) đã nhường bớt (hoặc nhận thêm)

electron cho nên ta cũng có thể chuyển về bài toán nguyên tử (hoặc phân tử) như

đã trình bày ở trên

2 4

S x m

Z = + −

2 4

S x m

Z = + +

x Z

Z

Sion

N

m

Z

N

m

Sion

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	583,5 KB