Phương pháp giải bài tập cấu tạo nguyên tử

Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

A. M

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

U

I. LÝ DO CH N SÁNG KI N, KINH NGHI M
Ch ng “C u t o nguyên t ” là ch ng lí thuy t ch đ o, b n thân nó ch a
đ ng nhi u n i dung m i và khó v i h c sinh THPT, vì th giúp h c sinh bi t, hi u
và v n d ng đ c n i dung c a ch ng đ gi i quy t nh ng v n đ mà các em g p
ph i trong quá trình h c b môn Hoá H c là r t quan tr ng. Xu t phát t th c t đó
tôi xin đ a ra m t vài ý ki n trong đ tài sáng ki n, kinh nghi m: “Ph ng pháp
gi i bài t p ch ng c u t o nguyên t ” (l p 10 nâng cao) đ quí th y cô và các
em h c sinh tham kh o và góp ý ki n.
II. L CH S C A SÁNG KI N, KINH NGHI M
T th c t gi ng d y và ti p thu ý ki n c a c a các th y, cô trong t b môn
Hoá H c và các em h c sinh l p 10 (H c ch ng trình nâng cao) tr ng THPT S
1 V n Bàn, tôi nh n th y vi c phân d ng bài t p lí thuy t và bài t p đ nh l ng liên
quan đ n n i dung c a ch ng có ý ngh a vô cùng l n. Không nh ng giúp các em
h c sinh có đi u ki n m r ng và tìm hi u sâu thêm v th gi i vi mô mà còn phát
tri n đ c óc t duy logic, sáng t o ... t đó trang b cho h c sinh k n ng h c t p,
nghiên c u đ c t p làm m t nhà khoa h c.
i v i giáo viên, quá trình l ng ghép
n i dung, ph ng pháp gi i bài t p s t o ra m i quan h hai chi u t đó giúp giáo
viên n m đ c hi u qu giáo d c v các m t: Nh n th c, thái đ , quan đi m, xu

h ng hành vi c a h c sinh. T nh ng l i ích đó mà đ tài sáng ki n, kinh nghi m
“Ph ng pháp gi i bài t p ch ng c u t o nguyên t ” (l p 10 nâng cao) đã
đ c xây d ng và hoàn thành.
III. M C ÍCH NGHIÊN C U SÁNG KI N, KINH NGHI M
Giúp giáo viên và h c sinh có đi u ki n tìm hi u sâu h n v c u t o nguyên
t , t o ti n đ cho quá trình tìm hi u, nghiên c u c u t o ch t.
IV. NHI M V VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U

1. Nhi m v c a đ tài
Ki m tra, đánh giá quá trình nh n th c c a h c sinh, giáo viên có đi u ki n
nâng cao hi u qu giáo d c.
ng pháp nghiên c u c a đ tài
Ch y u đi sâu phân d ng bài t p theo ch đ ; k t h p l ng ghép: lí thuy t bài t p, bài t p - lí thuy t đ ki m tra, đánh giá h c sinh.
2. Ph

VI. GI I H N (PH M VI) NGHIÊN C U
Ch ng 1: “NGUYÊN T ” - SGK HOÁ H C 10; sách bài t p HOÁ H C
10 hai ban (c b n và nâng cao) và các tài li u tham kh o c a NXB Giáo d c.
1


Sỏng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

B. N I DUNG
I. TểM T T N I DUNG L THUY T C

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bn

B N C A CH

NG

Kích thớc, khối lợng nguyên tử
Điện tích: 1+
Khối lợng: 1u
Hạt nhân nguyên tử
Điện tích: 0
Nơtron (n)
Khối lợng: 1u
Điện tích: 1Vỏ nguyên tử
Electron (e)
Khối lợng: 5,5.10-4u
Proton (p)

Nguyên tử

Gồm các e có năng lợng
gần bằng nhau.

Obitan nguyên tử
Obitan nguyên tử

Kí hiệu: n = 1 2 3 4 ...
K L M N ...

Số obitan: n2
Gồm các e có năng lợng bằng
nhau.
Cấu trúc vỏ nguyên tử

Phân lớp e

Kí hiệu: s p d f
Số obitan: 1 3 5 7
Nguyên lí Pau - li

Sự phân bố e

Nguyên lí vững bền
Quy tắc Hun
Trật tự mức năng lợng

Cấu hình e nguyên tử
Đặc điểm e lớp ngoài cùng
Điện tích hạt nhân (Z+): Z = số p = số e
Nguyên tố hoá học

Số khối (A): A = Z + N
Đồng vị
Nguyên tử khối trung bình: A =
2

2

aA + bB
100


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

II. TÓM T T CÁC D NG BÀI T P C B N
1. D ng 1:
- Xác đ nh kh i l ng nguyên t .
- Các bài toán v đ r ng c a nguyên t , c a v t ch t và t kh i h t nhân
nguyên t khi bi t kích th c nguyên t , h t nhân và s kh i.
Ki n th c c n n m v ng:
+ Nguyên t đ c c u t o b i 3 h t c b n : e, p, n.
Kh i l

ng h t e là : 9,1094.10-28 (g) hay 0,55.10-3 u

Kh i l

ng h t p là :1,6726.10-24 (g) hay 1 u

Kh i l

ng h t n là :1,6748.10-24 (g) hay 1 u

+ Kh i l

ng nguyên t : m NT = me + mn + mn . Do kh i l

nh , nên coi kh i l
+ Kh i l

ng c a cac h t e r t

ng nguyên t m NT = mn + mn .

ng riêng c a m t ch t : D =

m
.
V

4
3

+ Th tích kh i c u : V = π r 3 ; r là bán kính c a kh i c u.
+ Liên h gi a D và V ta có công th c : D =

m
4
.3,14.r 3
3

2. D ng 2: Các d ng bài t p liên quan đ n các h t t o thành m t nguyên t .

Ki n th c c n n m v ng:
- T ng s h t c b n (x) = t ng s h t proton (p) + t ng s h t n tron (n) +
t ng s h t electron (e). Do p = e nên (x) = 2p + n.
- S d ng b t đ ng th c c a s n tron (đ i v i đ ng v b n có 2 ≤ Z ≤ 82 ):
p ≤ n ≤ 1,5 p đ l p 2 b t đ ng th c t đó tìm gi i h n c a p.

3. D ng 3: D ng bài t p tìm s kh i, ph n tr m đ ng v và kh i l ng nguyên t
(nguyên t kh i) trung bình.
Ki n th c c n n m v ng:
H u h t các nguyên t hóa h c là h n h p c a nhi u đ ng v , nên kh i l ng
nguyên t c a các nguyên t đó là kh i l
các đ ng v . M = ∑

xi M i

∑x

V i

i

i: 1, 2, 3, …, n.
3

ng nguyên t trung bình c a h n h p


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

xi : s nguyên t (hay t l % c a nguyên t ).
Mi : nguyên t kh i (s kh i).
Ph ng pháp:
- G i x, (ho c a) và M1 l n l t là thành ph n % (ho c s nguyên t ) và
nguyên t kh i c a đ ng v th nh t.
- G i y, (ho c b) và M2 l n l t là thành ph n % (ho c s nguyên t ) và
nguyên t kh i c a đ ng v th hai.
Nguyên t kh i trung bình c a nguyên t là M
Sau đó l p s đ đ ng chéo:
M2 - M

I x (a) ... M1
M
II y (b) ... M2

T s đ , có:

M1 - M

x M2 - M
a M2 - M
=
(ho c: =
).
b M1 - M

y M1 - M

L y giá tr tuy t đ i c a bi u th c trên đ

c giá tr c n xác đ nh.

4. D ng 4: D a vào c u hình electron xác đ nh nguyên t là phi kim hay kim lo i
và cho bi t tính ch t hóa h c c a chúng.
Ki n th c c n n m v ng:
a. Trong nguyên t các electron chi m các m c n ng l ng t th p đ n cao
theo dãy: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s …
nh ta dùng quy t c Klechkowsky
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f…
6s
6p
6d
6f…

7s
7p
7d
7f…
Khi vi t c u hình electron trong nguyên t c a các nguyên t .
+
i v i 20 nguyên t đ u c u hình electron phù h p v i th t m c n ng
l ng.
VD: 19K c u hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1.
+
i v i nguyên t th 21 tr đi c u hình electron không trùng m c n ng
l ng, nên m c n ng l ng 3d l n h n 4s. Ví d : 26Fe.
M c n ng l ng : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6.
C u hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2.
4


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

+ C u hình electron c a m t s nguyên t nh Cu, Cr, Pd … có ngo i l
đ i v i s s p x p electron l p ngoài cùng, vì đ c u hình electron b n nh t.
VD: Cu có Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. (đáng l 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
3d9 4s2, nh ng electron ngoài cùng nh y vào l p trong đ có m c bão hòa và m c
bán bão hòa).

b. Xác đ nh nguyên t là phi kim hay kim lo i.
+ Các nguyên t có 1, 2, 3 electron l p ngoài cùng là kim lo i (tr nguyên t
hiđro, heli, bo).
+ Các nguyên t có 5, 6, 7 electron l p ngoài cùng là phi kim.
+ Các nguyên t có 8 electron l p ngoài cùng là khí hi m.
+ Các nguyên t có 4 electron l p ngoài cùng n u chu k nh là phi kim,
chu k l n là kim lo i.
5. D ng 5: Bài t p liên quan đ n các s l ng t
Ki n th c c n n m v ng:
- S l ng t chính (n ∈ N*). S l ng t này xác đ nh n ng l
trong nguyên t (E = −

2π me
, trong đó m: là kh i l
n2 h2
2

4

ng c a e

ng electron; e: là đi n tích

c a electron; h: là h ng s P l ng có giá tr = 6,625 es.s).
- S l ng t ph (l) qui đ nh hình d ng AO (l = 0; AOs. l = 1; AOp. l = 2;
AOd. l = 3; AOf ...) và xác đ nh mô men đ ng l ng M c a electron (M = m.v.r)
theo công th c: M =

h
2π

l (l + 1) nó g m các giá tr t 0 đ n n – 1 (nh v y ng v i

m t giá tr c a n s có n giá tr c a l).
- S l ng t t (ml) xác đ nh hình chi u mô men đ ng l

ng c a electron

h
trên tr c z; Mz =
m , nó qui đ nh s AO trong cùng m t phân l p. S l
2π

ng t t

g m các giá tr t - l đ n + l. Nh v y, ng v i m t giá tr c a l có 2l + 1 giá tr c a
ml hay ng v i m t giá tr c a n có n2 giá tr c a ml.
- S l ng t spin (ms) mô t hình chi u mô men đ ng l ng riêng c a
electron, ms có hai giá tr (-1/2 và +1/2).
III. BÀI T P ÁP D NG
D ng 1: 200C DAu = 19,32 g/cm3. Gi thi t trong tinh th các nguyên t Au là
nh ng hình c u chi m 75% th tích tinh th . Bi t kh i l ng nguyên t c a Au là
196,97. Tính bán kính nguyên t c a Au?
H ng d n:
Th tích c a 1 mol Au: V Au =

196,97
= 10,195 cm 3 .
19,32

5


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

Th tích c a 1 nguyên t Au: 10,195.
Bán kính c a Au: r =

3

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

1
75
.
= 12,7.10 − 24 cm 3 .
23
100 6,023.10

3V
3.12,7.10 −24
3
=
= 1,44.10 −8 cm .
4.π
4.3,14

D ng 2:
a. Nguyên t c a m t nguyên t có c u t o b i 115 h t. H t mang đi n nhi u
h n h t không mang đi n là 25 h t. Xác đ nh A; N c a nguyên t trên.
H ng d n:
Theo đ u bài, có : p + e + n = 115.
Mà: p = e nên ta có 2p + n = 115 (1).
M t khác : 2p – n = 25 (2).
⎧2 p + n = 115
gi i ra ta đ
⎩2 p − n = 25

K t h p (1) và (2) ta có : ⎨

⎧ p = 35
⎩n = 45

c⎨

V y A = 35 + 45 = 80.
b. Xác đ nh c u t o h t (tìm s e, s p, s n), vi t kí hi u nguyên t c a
nguyên t sau, bi t (t ng s h t c b n c a nguyên t đó là 13).
H

ng d n:

Theo đ u bài, có : p + e + n = 13.
Mà : e = p nên có : 2p + n = 13 ⇒ n = 13 – 2p (*).
i v i đ ng v b n có : p ≤ n ≤ 1,5 p (**) .
Thay (*) vào (**) ta đ

c: p ≤ 13 − 2 p ≤ 1,5 p .

13
⎫
≈ 4,3
⎪⎪
3
⎬ ⇒ 3,7 ≤ p ≤ 4,3 ⇒ p = 4 ⇒ n = 5 .
13
≈ 3,7 ⎪
13 − 2 p ≤ 1,5 p ⇔ 3,5 p ≥ 13 ⇒ p ≥
⎪⎭
3,5
p ≤ 13 − 2 p ⇔ 3 p ≤ 13 ⇒ p ≤

V y e = p = 4. A = 4 + 5 = 9 . Ký hi u : 49 X .
D ng 3:
ng có 2 đ ng v 2963Cu và 2965 Cu . Nguyên t kh i trung bình c a đ ng là
63,54. Tìm t l kh i l ng c a 2963Cu trong CuCl2 .
H ng d n:
t % c a đ ng v 2963Cu là x, ta có ph ng trình: 63x + 65(1 – x) = 63,54
⇒ x = 0,73
63
V y 29 Cu % = 73%. M CuCl = 134,54 .
2

Thành ph n % c a 2 đ ng v Cu trong CuCl2 :
Thành ph n % c a 2963Cu trong CuCl2 :
6

63,54
= 0,47 = 47% .
134,54


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

Trong 100g CuCl2 có 47g là Cu (c 2 đ ng v ). trong h n h p 2 đ ng v 2963Cu
và 2965 Cu thì đ ng v 2963Cu chi m 73%. V y kh i l ng 2963Cu trong 100g CuCl2 là :
47.73
= 34,31% .
100

D ng 4 và 5: Phi kim X có electron sau cùng ng v i 4 s l ng t có t ng đ i s
là 2,5. Xác đ nh X và cho bi t v trí c a X trong b ng tu n hoàn. Bi t r ng electron
trong X l n l t chi m các obitan b t đ u t m có tr s nh tr c.
H ng d n:
T d ki n c a đ , có: n + l + ml + ms = 2,5.
TH1: ms = -1/2 ⇒ n + l + m1 = 3, ta có:
- n = 1 có: l = 0; ml = 1 ⇒ l + ml = 1 ≠ 2 (lo i).
- n = 2 có: l + ml = 1.
+ l = 0 ; ml = 0 ⇒ l + ml = 0 ≠ 1 (lo i).
+ l = 1; ml = -1, 0, 1 ⇒ l + ml = 1 ⇔ ml = 0. X có c u hình: 1s22s22p5 (Flo).

V trí: Ô (9), chu kì (2), nhóm (VIIA).
- n = 3 có l + ml = 0.
+ l = 0; ml = 0. X có c u hình: 1s22s22p63s2 (Mg). V trí: Ô (2), chu kì (3),
nhóm (IIA).
+ l = 1; ml = -1. X có c u hình: 1s22s22p63s23p4 (S). V trí: Ô (16), chu kì (3),
nhóm (VIA).
+ l = 2; ml = -2 (lo i).
TH2: ms = +1/2 ⇒ n + l + m1 = 2, ta có các tr ng h p:
- n = 1 có: l = 0; ml = 1 ⇒ l + ml = 1 (lo i).
- n = 2 có: l + ml = 0.
+ l = 0 ; ml = 0. X có c u hình: 1s22s2 (Be). V trí: Ô (4), chu kì (2), nhóm
(IIA).
+ l = 1; ml = -1. X có c u hình: 1s22s22p1 (Bo). V trí: Ô (5), chu kì (2), nhóm
(IIIA).
K t lu n: X là phi kim v y X l n l t là: F, S.
IV. GIÁO ÁN TH NGHI M
Ti t: 8
LUY N T P V :
THÀNH PH N C U T O NGUYÊN T ,
KH I L
NG C A NGUYÊN T ,OBITAN NGUYÊN T .
I/ M C TIÊU
1. V ki n th c
C ng c ki n th c:
- c tính các lo i h t c u t o nên nguyên t .

7


Sỏng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

- Nh ng i l

GV: L

ng Th D

ng c tr ng cho nguyờn t :

ng - THPT s 1 V n Bn

i n tớch, s kh i, nguyờn t

kh i.
2. V k n ng
Rốn k n ng:
- V n d ng ki n th c v thnh ph n c u t o nguyờn t , c i m c a cỏc h t
c u t o nờn nguyờn t gi i cỏc bi t p liờn quan.
- D a vo cỏc i l ng c tr ng cho nguyờn t gi i cỏc bi t p v ng
v , nguyờn t kh i, nguyờn t kh i trung bỡnh.
II/ CHU N B
- GV: Phi u h c t p;
- HS: Nghiờn tr c bi m i.
III/ CC B
C LấN L P
1. n nh l p:
S s :
V ng: ./ Cú phộp (.)
2. Ki m tra bi c
L ng vo ti t luy n t p.

3. Bi m i
Ho t ng c a
Ho t ng c a
T/gian
Nội dung
Th y
Trũ
B/ BI T P
- HS: ch n ỏp ỏn, gi i 1. Ch n ỏp ỏn C.
6
Hoạt động 1
thớch.
Bi tập 1.
- Yêu cầu học sinh
chọn đáp án, giải - HS khỏc nh n xột, s a
thích.
ch a.
- GV giải thích
thêm, kết luận.
6
Hoạt động 2
Bi tập 2.
- HS: ch n ỏp ỏn, gi i 2. Ch n ỏp ỏn B.
- Yêu cầu học sinh thớch.
chọn đáp án, giải
thích.
- HS khỏc nh n xột, s a
- GV giải thích ch a.
thêm, kết luận.
10

Hoạt động 3
Bi tập 3
- Yêu cầu học sinh
- HS th o lu n nhúm 3. a.
thảo luận nhóm để
gi i cỏc cõu a, b.
giải các câu a, b.
- Hai nhúm c i di n lờn
- GV nhận xét, kết
b ng tr l i.
luận.
- Cỏc nhúm cũn l i nh n
8


Sỏng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

xột, s a ch a.

ng - THPT s 1 V n Bn
M N = 7 ì1, 6726.1027
+ 7 ì1, 6748.1027
+ 7 ì 9,1095.1031
= 23, 4382.1027 (kg)
= 23, 4382.1024 (g)

b.
me 7 ì 9,1095.1031
=
m nt
23, 4382.1027
-14

10

= 2,73.10
Hoạt động 4
- M t h c sinh lờn b ng.
4. ỏp d ng cụng th c
Bi tập 4
- Cỏc h c sinh cũn l i gi i tớnh nguyờn t kh i
- Yêu cầu một học vo v .
trung bỡnh, ta cú:
sinh lên bảng, các
0,34 ì 36 + 0, 06 ì 38 + 99, 6
học sinh còn lại
39,98 =
100
giải vào vở.
- GV nhận xét, kết
Gi i ph ng trỡnh trờn
luận.
ta c A = 40.

10

Hoạt động 5
Bi tập 5
- Yêu cầu học sinh
thảo luận nhóm để
giải các câu a, b.

- H c sinh th o lu n nhúm
gi i cỏc cõu a, b.
- Hai nhúm c i di n lờn
b ng tr l i.
- Cỏc nhúm cũn l i nh n
xột, s a ch a.

- GV nhận xét, kết
luận.

5. a.
78,99 ì 24 + 10 ì 25 + 11, 01ì
100
= 24,3

A Mg =

b.
Cứ 10 nguyên tử 25Mg
thì có 78,99 nguyên tử
24
Mg và có 11,01
nguyên tử 26Mg.
Vậy nếu có 50 nguyên

tử 25Mg thì có 395
nguyên tử 24Mg và có
55 nguyên tử 26Mg.

4. C ng c , h ng d n h c nh
D n h c sinh v nh lm cỏc bi t p:
1. H p ch t A c t o thnh t cỏc ion u cú c u hỡnh electron
2 2
1s 2s 2p63s23p6. Trong m t phõn t A cú t ng s h t (p, n, e) l 164. Xỏc nh
CTPT c a A? Cho A tỏc d ng v a v i m t l ng Br2 thu c ch t r n D khụng
tan trong n c. D tỏc d ng v a v i 100 ml dung d ch H2SO4 c, núng, thu
c 13,44 lớt khớ Y (ktc). Xỏc nh n ng mol c a dung d ch axit?
2. Nguyờn t c a nguyờn t A cú b 4 s l ng t c a e l p ngoi l: n = 4; l
= 0; m = 0; ms = +1/2. Xỏc nh tờn, v trớ c a A trong b ng tu n hon?
9


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

C. K T LU N
Sau quá trình xây d ng, phát tri n và hoàn thi n đ tài có áp d ng trong
gi ng d y nhà ph thông, b n thân tôi nh n th y vi c phân chia các d ng bài t p
đã giúp ích cho h c sinh t ng đ i nhi u: h c sinh ch đ ng h n trong h c t p,
giáo viên có nhi u đi u ki n đ đánh giá phân x p lo i h c sinh. Tuy nhiên đây m i

là suy ngh ch quan c a b n thân tôi, kính mong các b n đ ng nghi p đóng góp ý
ki n đ đ tài c a b n thân tôi đ c hoàn thi n h n.
Xin trân tr ng c m n!

10


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

Trang
1
2
3-5
5-6-7
8-9
10

GV: L

M CL C
N i dung

M đ u
Tóm t t lí thuy t c b n c a ch ng
Tóm t t các d ng bài t p c b n
Bài t p áp d ng
Giáo án th nghi m
K t lu n

11

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn


Sáng ki n kinh nghi m n m h c 2010 - 2011

GV: L

ng Th D

ng - THPT s 1 V n Bàn

TÀI LI U THAM KH O
1. Sách giáo khoa, sách bài t p Hoá H c 10 (hai ban) NXB Giáo D c.
2. Hoá H c nâng cao 10 NXB Giáo D c.
3. Sách tham kh o c a các tác gi : Ngô Ng c An, Nguy n Tr ng Th do NXB
Giáo D c phát hành.

12