Hóa 10 Bài 3: Nguyên tố hóa học | Giải Hóa học 10 Chân trời sáng tạo

(1)

Bài 3. Nguyên tố hóa học

A/ Câu hỏi đầu bài

Mở đầu trang 20 SGK Hóa học 10: Kim cương và than chì có vẻ ngoài khác nhau.

Tuy nhiên, chúng đều được tạo thành từ cùng một nguyên tố hóa học là nguyên tố carbon (C). Nguyên tố hóa học là gì? Một nguyên tử của nguyên tố hóa học có những đặc trưng cơ bản nào?

Trả lời:

- Nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

- Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử (còn gọi là số hiệu nguyên tử) của một nguyên tố hóa học và số khối được xem là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử.

B/ Câu hỏi giữa bài 1. Hạt nhân nguyên tử

Hình thành kiến thức mới 1 trang 20 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 3.1, cho biết nguyên tử nitrogen có bao nhiêu proton, neutron và electron.

(2)

Trả lời:

Dựa vào hình 3.1 ta thấy: Nguyên tử nitrogen có 7 proton, 7 neutron và 7 electron.

Hình thành kiến thức mới 2 trang 20 SGK Hóa học 10: Điện tích hạt nhân của nguyên tử nitrogen có giá trị là bao nhiêu?

Trả lời:

Nguyên tử nitrogen có số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = 7.

Điện tích hạt nhân của nguyên tử nitrogen bằng +Z = +7.

Luyện tập trang 20 SGK Hóa học 10: Nguyên tử sodium có 11 proton. Cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân và số electron của nguyên tử này.

Trả lời:

Nguyên tử sodium có số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron = 11.

Hình thành kiến thức mới 3 trang 21 SGK Hóa học 10: Bổ sung những dữ liệu còn thiếu trong bảng 3.1.

(3)

Trả lời:

Vận dụng:

Số khối (A) = số proton (P) + số neutron (N) Số proton (P) = số electron (E)

Tên nguyên tố Kí hiệu P N Số khối (A) E

Helium He 2 2 4 2

Lithium Li 3 4 7 3

Nitrogen N 7 7 14 7

Oxygen O 8 8 16 8

2. Nguyên tố hóa học

Hình thành kiến thức mới 4 trang 21 SGK Hóa học 10: Nguyên tố carbon có số hiệu nguyên tử là 6. Xác định điện tích hạt nhân của nguyên tử này.

Trả lời:

Điện tích hạt nhân của carbon (+Z) là +6.

Hình thành kiến thức mới 5 trang 22 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 3.2, cho biết số proton, số neutron, số electron và điện tích hạt nhân của từng loại nguyên tử của nguyên tố hydrogen.

(4)

Trả lời:

Nguyên tử Số proton Số neutron Số electron Điện tích hạt nhân

Protium 1 0 1 +1

Deuterium 1 1 1 +1

Tritium 1 2 1 +1

Hình thành kiến thức mới 6 trang 22 SGK Hóa học 10: Kí hiệu nguyên tử cho biết những thông tin nào?

Trả lời:

Kí hiệu nguyên tử cho biết:

- Kí hiệu nguyên tố hóa học (X) - Số khối (A)

- Số hiệu nguyên tử (Z) Ví dụ:

Luyện tập trang 22 SGK Hóa học 10: a) Viết kí hiệu các nguyên tử của nguyên tố hydrogen (Hình 3.2).

(5)

b) Viết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố oxygen. Biết nguyên tử của nguyên tố này có 8 electron và 8 neutron.

Trả lời:

a)

- Nguyên tử protium: 1 proton, 0 neutron ⇒ Z = 1, A = 1.

Kí hiệu: ¹₁H.

- Nguyên tử deuterium: 1 proton, 1 neutron ⇒ Z = 1, A = 2.

Kí hiệu: ²₁H.

- Nguyên tử tritium: 1 proton, 2 neutron ⇒ Z = 1, A = 3.

Kí hiệu: ³₁H b)

- Nguyên tử oxygen có 8 electron, 8 neutron.

+ Số E = Số P = Z = 8

+ Số khối A = P + N = 8 + 8 = 16

⇒ Kí hiệu nguyên tử: ¹⁶₈O. 3. Đồng vị

Hình thành kiến thức mới 7 trang 22 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 3.2, so sánh điểm giống và khác nhau giữa các loại nguyên tử của nguyên tố hydrogen.

(6)

Trả lời:

Các loại nguyên tử của nguyên tố hydrogen, có các điểm:

+ Giống nhau: đều có 1 proton và 1 electron;

+ Khác nhau: số lượng hạt neutron (protium không có neutron; deuterium có 1 neutron; tritium có 2 neutron).

Luyện tập trang 23 SGK Hóa học 10: Kim cương là một trong những dạng tồn tại của nguyên tố carbon trong tự nhiên. Nguyên tố này có hai đồng vị bền với số khối lần lượt là 12 và 13. Hãy viết kí hiệu nguyên tử của hai đồng vị này.

Trả lời:

- Carbon có 6 proton ⇒ Số hiệu nguyên tử Z = 6.

- Kí hiệu nguyên tử carbon có số khối bằng 12 là: ¹²₆C; - Kí hiệu nguyên tử carbon có số khối bằng 13 là: ¹³₆C; 4. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

Hình thành kiến thức mới 8 trang 23 SGK Hóa học 10: Nguyên tử của nguyên tố magnesium (Mg) có 12 proton và 12 neutron. Nguyên tử khối của Mg là bao nhiêu?

Trả lời:

Một cách gần đúng có thể coi nguyên tử khối có giá trị bằng số khối.

⇒ Nguyên tử khối của Mg = số khối (A) = số proton + số neutron = 24 (amu)

(7)

Hình thành kiến thức mới 9 trang 23 SGK Hóa học 10: Trong tự nhiên, nguyên tố copper có hai đồng vị với phần trăm số nguyên tử tương ứng là ₂₉⁶³Cu(69,15%) và ⁶⁵₂₉Cu(30,85%). Hãy tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố copper.

Trả lời:

Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố copper:

Cu

63.69,15 65.30,85

A 63,617

100

= + = .

Vận dụng trang 24 Hóa học 10: Trong thể dục thể thao, có một số vận động viên sử dụng các loại chất kích thích trong thi đấu, gọi là doping, dẫn đến thành tích đạt được của họ không thật so với năng lực vốn có. Một trong các loại doping thường gặp nhất là testosterone tổng hợp.

Tỉ lệ giữa hai đồng vị ¹²₆C (98,98%) và ¹³₆C (1,11%) là không đổi đối với testosterone tự nhiên trong cơ thể. Trong khi testosterone tổng hợp (tức doping) có phần trăm số nguyên tử đồng vị ¹³₆C ít hơn testosterone tự nhiên. Đây chính là mấu chốt của xét nghiệm CIR (Carbon Isotope Ratio – Tỉ lệ đồng vị carbon) – một xét nghiệm với mục đích xác định xem vận động viên có sử dụng doping hay không.

Giả sử, thực hiện phân tích CIR đối với một vận động viên thu được kết quả phần trăm số nguyên tử đồng vị ¹²₆C là x và ¹³₆C là y. Từ tỉ lệ đó, người ta tính được nguyên tử khối trung bình của carbon trong mẫu phân tích có giá trị là 12,0098. Với kết quả thu được, em có nghi ngờ vận động viên này sử dụng doping hay không? Vì sao?

Trả lời:

Tỉ lệ hai đồng vị ¹²₆C (98,98%) và ¹³₆C (1,11%) trong testosterone tự nhiên trong cơ thể là 98,98

89,171 1,11 

Đối với kết quả mẫu phân tích ta có:

(8)

12x 13y 12,0098

x y

= +

+ ⇒ x

101,041

y  > 89, 171

⇒ Từ kết quả thu được, em nghi ngờ vận động viên này đã có sử dụng doping.

(9)

Bài tập

Bài tập 1 trang 25 Hóa học 10: Một nguyên tử X gồm 16 proton, 16 electron và 16 neutron. Nguyên tử X có kí hiệu là:

A. ⁴⁸₁₆S B. ¹⁶₃₂Se C. ³²₁₆S D. ¹⁶₃₂S Trả lời:

Đáp án: C

- Nguyên tử X có 16 proton ⇒ X là sulfur (S), loại đáp án B.

- Số hiệu nguyên tử (Z) = số proton = 16.

- Số khối (A) = số proton + số neutron = 16 + 16 = 32.

⇒ Kí hiệu nguyên tử X: ³²₁₆S.

Bài tập 2 trang 25 Hóa học 10: Silicon là nguyên tố được sử dụng để chế tạo vật liệu bán dẫn, có vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Trong tự nhiên, nguyên tố này có 3 đồng vị với số khối lần lượt là 28, 29, 30. Viết kí hiệu nguyên tử cho mỗi đồng vị của silicon. Biết nguyên tố silicon có số hiệu nguyên tử là 14.

Trả lời:

Kí hiệu nguyên tử của các đồng vị silicon là: ²⁸₁₄Si, ²⁹₁₄Sivà ³⁰₁₄Si.

Bài tập 3 trang 25 Hóa học 10: Hoàn thành những thông tin chưa biết trong bảng sau:

(10)

Trả lời:

Đồng vị ³²₁₆_S ⁴⁰₂₀_Ca ⁶⁵₃₀_Zn ¹⁹₉_F ²³₁₁_Na

Số hiệu nguyên

tử 16 20 30 9 11

Số khối 32 40 65 19 23

Số proton 16 20 30 9 11

Số neutron 16 20 35 10 12

Số electron 16 20 30 9 11

Bài tập 4 trang 25 Hóa học 10: Trong tự nhiên, magnesium có 3 đồng vị bền là ²⁴Mg, ²⁵Mg và ²⁶Mg. Phương pháp phổ khối lượng xác nhận đồng vị ²⁶Mg chiếm tỉ lệ phần trăm số nguyên tử là 11%. Biết rằng nguyên tử khối trung bình của Mg là 24,32. Tính % số nguyên tử của đồng vị ²⁴Mg, đồng vị ²⁵Mg?

Trả lời:

Gọi % số nguyên tử của mỗi đồng vị ²⁴Mg, ²⁵Mg lần lượt là x, y.

Theo bài ta có hệ phương trình sau:

(11)

x y 11 100 24x 25y 26.11

24,32 100

x y 89 x 79

24x 25y 2146 y 10 + + =



 + + =



+ = =

 

 + =  =

 