Giải Hóa 10 Bài 1 (Cánh diều): Nhập môn hóa học

Giải bài tập Hóa 10 Bài 1: Nhập môn hóa học

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 1: Nhập môn hóa học

Mở đầu trang 6 Hóa học 10: Nội dung nào dưới đây thuộc đối tượng nghiên cứu của hóa học?

(1) Sự hình thành hệ Mặt Trời.

(2) Cấu tạo của chất và sự biến đổi của chất.

(3) Quá trình phát triển của loài người.

(4) Tốc độ của ánh sáng trong chân không.

Trả lời:

Hóa học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, sự biến đổi của các đơn chất, hợp chất và năng lượng đi kèm những quá trình biến đổi đó.

⇒ Nội dung thuộc đối tượng nghiên cứu của hóa học là:

(2) Cấu tạo của chất và sự biến đổi của chất.

I. Đối tượng nghiên cứu của hóa học

1. Chất

Câu hỏi 1 trang 6 Hóa học 10: Hãy kể tên một số chất thông dụng xung quanh em và cho biết chất đó được tạo nên từ các nguyên tử của nguyên tố nào.

Trả lời:

- Muối ăn (NaCl) được tạo nên từ 1 nguyên tử sodium (Na) và 1 nguyên tử chlorine (Cl).

- Khí oxygen (O₂) được tạo nên từ 2 nguyên tử oxygen (O).

- Nước (H₂O) được tạo nên từ 2 nguyên tử hydrogen (H) và 1 nguyên tử oxygen (O).

Câu hỏi 2 trang 7 Hóa học 10: Hãy cho biết loại liên kết trong phân tử nước và trong phân tử muối ăn.

Trả lời:

Liên kết trong phân tử nước (H₂O) là liên kết cộng hóa trị phân cực.

Liên kết trong phân tử muối ăn (NaCl) là liên kết ion.

Câu hỏi 3 trang 7 Hóa học 10: Do có cấu tạo khác nhau mà kim cương, than chì và than đá dù đều tạo nên từ những nguyên tử carbon nhưng lại có một số tính chất vật lí, hóa học khác nhau. Hãy nêu những tính chất khác nhau của chúng mà em biết.

Trả lời:

2. Sự biến đổi chất

Vận dụng 1 trang 7 Hóa học 10: Hãy nêu một số ví dụ về phản ứng hóa học xảy ra trong tự nhiên và trong sản xuất hóa học. Vai trò và ứng dụng của chúng là gì?

Trả lời:

- Ví dụ phản ứng hóa học xảy ra trong tự nhiên: Phản ứng quang hợp

6CO₂ + 6H₂O $\underset{Diepluc}{\overset{Anhsang}{\to }}$ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Vai trò của phản ứng quang hợp:

+ Cung cấp khí oxygen cho sự sống của các sinh vật trên Trái Đất.

+ Chất hữu cơ được tạo ra (C₆H₁₂O₆) là nguyên liệu sản xuất rất nhiều sản phẩm cho con người: Thuốc, thực phẩm, ...

+ Điều hòa không khí giảm hiệu ứng nhà kính và đem lại bầu không khí mát mẻ, trong lành.

- Ví dụ phản ứng hóa học xảy ra trong sản xuất hóa học: Phản ứng sản xuất ammonia (NH₃)

N₂ (g) + 3H₂ (g) $\rightleftarrows$ 2NH₃ (g)

Vai trò của phản ứng là tổng hợp NH₃ cho các quá trình sản xuất HNO₃, dược phẩm, phẩm nhuộm, phân bón…

II. Phương pháp học tập và nghiên cứu hóa học

Câu hỏi 4 trang 7 Hóa học 10: Hãy cho biết sự khác nhau giữa biến đổi hóa học và biến đổi vật lí.

Trả lời:

- Biến đổi hóa học: là quá trình biến đổi có sự tạo thành chất mới.

Ví dụ: Đốt cháy ancohol là biến đổi hóa học do có sự tạo thành chất mới là carbon dioxide và nước.

- Biến đổi vật lí: là quá trình biến đổi nhưng không có sự tạo thành chất mới.

Ví dụ: Hòa tan muối ăn (sodium chloride) vào nước là biến đổi vật lí do không có sự tạo thành chất mới.

Câu hỏi 5 trang 7 Hóa học 10: Hãy nêu vai trò, ứng dụng của nước và oxygen mà em biết.

Trả lời:

- Vai trò, ứng dụng của nước:

+ Nước cần thiết cho các hoạt động đời sống hàng ngày như nấu ăn, tắm rửa, ...

+ Nước cần thiết cho các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và giao thông vận tải,...

+ Nước hòa tan nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể sống, tham gia vào nhiều quá trình hóa học quan trọng trong cơ thể người và động vật.

- Vai trò của oxygen:

+ Oxygen giúp duy trì sự sống của con người, động vật, thực vật.

+ Oxygen giúp duy trì sự cháy của các nhiên liệu như củi, than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên,… Quá trình đốt cháy tỏa nhiều nhiệt, phục vụ cho việc đun nấu, sưởi ấm, chạy động cơ xe, chạy động cơ các loại máy móc thiết bị.

Vận dụng 2 trang 8 Hóa học 10: Vì sao cần liên hệ nội dung bài học hóa học với nội dung những môn học khác cũng như các thí nghiệm, quá trình thực tiễn có liên quan? Nêu một ví dụ

Trả lời:

Để việc học tập hóa học đạt hiệu quả cao nhất và vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống học sinh cần liên hệ nội dung bài học hóa học với nội dung những môn học khác cũng như các thí nghiệm, quá trình thực tiễn có liên quan.

Ví dụ:

Thông qua tìm hiểu tính chất và ứng dụng của một số nhiên liệu thông dụng học sinh biết được than cháy trong không khí tỏa nhiều nhiệt. Tuy nhiên, trong điều kiện thiếu không khí, than cháy sinh ra khí độc là carbon monoxide. Do đó, học sinh biết rút ra kinh nghiệm, trong những ngày trời lạnh, tuyệt đối không nên sưởi ấm bằng bếp than trong phòng kín vì có nguy cơ bị ngạt thở, thậm chí là tử vong.

Vận dụng 3 trang 8 Hóa học 10: Vì sao người ta thường dùng thuốc muối (NaHCO₃) để làm giảm cơn đau dạ dày?

Trả lời:

Người ta thường dùng thuốc muối (NaHCO₃) để làm giảm cơn đau dạ dày vì trong dạ dày chứa hydrochloric acid (HCl). Khi nồng độ acid này tăng cao sẽ gây ra đau dạ dày. Thuốc muối chứa NaHCO₃ sẽ phản ứng với HCl giúp giảm nồng độ HCl trong dạ dày.

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂

Thuốc muối

Vận dụng 4 trang 8 Hóa học 10: Vì sao không được đốt than, củi trong phòng kín?

Trả lời:

Trong điều kiện thiếu không khí, than cháy sinh ra khí độc là carbon monoxide (CO).

Khi vào cơ thể, khí CO kết hợp với hemoglobin trong máu làm giảm khả năng hấp thụ và vận chuyển oxygen của hemoglobin. Người hít phải CO vượt ngưỡng cho phép có thể hôn mê, bất tỉnh, để lại di chứng về trí tuệ, thậm chí tử vong nếu không được phát hiện và xử lý kịp thời.

III. Vai trò của hóa học trong thực tiễn

1. Trong đời sống

Câu hỏi 6 trang 8 Hóa học 10: Mỗi thực phẩm sau cung cấp nhóm chất dinh dưỡng nào là chủ yếu: thịt, cá, trứng, sữa, rau xanh, trái cây?

Trả lời:

Thịt, cá, trứng, sữa chủ yếu cung cấp chất đạm (protein).

Rau xanh chủ yếu cung cấp chất xơ.

Trái cây chủ yếu cung cấp vitamin và chất khoáng.

2. Trong sản xuất

Vận dụng 5 trang 9 Hóa học 10: Vì sao hydrogen (H₂) được coi là nhiên liệu của tương lai?

Trả lời:

Hydrogen (H₂) được coi là nhiên liệu của tương lai vì sản phẩm của quá trình đốt nhiên liệu này không gây hại đến môi trường, không phát thải khí CO₂ gây hiệu ứng nhà kính. Ngoài ra, hydrogen còn nguồn năng lượng sạch, gần như vô tận và có thể tái sinh được.

Câu hỏi 7 trang 9 Hóa học 10: Một lượng lớn NH₃ tổng hợp từ N₂ và H₂ sẽ được sử dụng để sản xuất phân bón hóa học. Đó là loại phân đạm, lân hay kali?

Trả lời:

- Phân đạm cung cấp N (nitrogen) cho cây; phân lân cung cấp P (photphorus) cho cây; phân kali cung cấp K (potassium) cho cây.

⇒ NH₃ được dùng để sản xuất phân đạm như (NH₂)₂CO (ure), NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄, ...

Luyện tập trang 10 Hóa học 10: Vì sao khí thải chứa SO₂, NO₂,... cũng như nước thải chứa ion kim loại nặng như Fe³⁺, Cu²⁺,... ở một số nhà máy thường được xử lí bằng cách cho qua sữa vôi Ca(OH)₂?

Trả lời:

Khí thải chứa SO₂, NO₂,... cũng như nước thải chứa ion kim loại nặng như Fe³⁺, Cu²⁺,... ở một số nhà máy thường được xử lí bằng cách cho qua sữa vôi Ca(OH)₂ vì:

+ Ca(OH)₂ có giá thành rẻ.

+ Ca(OH)₂ tác dụng với các khí thải (SO₂, NO₂,...) cũng như các ion kim loại nặng (Fe³⁺, Cu²⁺,...) chuyển hóa thành dạng muối hoặc các kết tủa ít độc hại hơn, dễ dàng thu gom, vận chuyển và xử lí hơn.

Một số phương trình hóa học minh họa:

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃↓ + H₂O

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓

Cu²⁺ + 2OH^- → 2Cu(OH)₂↓

Lý thuyết Nhập môn hóa học

Hóa học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, sự biến đổi của các đơn chất, hợp chất và năng lượng đi kèm những quá trình biến đổi đó.

Hóa học có năm ngành chính, bao gồm: hóa lí thuyết và hóa lí, hóa vô cơ, hóa hữu cơ, hóa phân tích, hóa sinh.

Hình 1.1. Năm nhánh chính của hóa học

I. Đối tượng nghiên cứu của hóa học

1. Chất

- Tất cả những chất xung quanh ta đều được tạo nên từ các nguyên tử của các nguyên tố hóa học.

Ví dụ: Kim cương được tạo nên từ nguyên tử của nguyên tố carbon (C).

- Cấu tạo quyết định đến tính chất vật lí và hóa học của chất.

Ví dụ: Kim cương và than chì đều được tạo nên từ nguyên tử của nguyên tố carbon nhưng kim cương thì cứng, không màu, dẫn điện kém còn than chì lại mềm, màu xám đen và dẫn điện tốt. Điều này được giải thích là do sự khác nhau về cấu tạo của than chì và kim cương.

Hình 1.2. Cấu trúc của kim cương và than chì

- Hiểu biết về cấu tạo hóa học góp phần dự đoán và giải thích tính chất của các chất.

2. Sự biến đổi của chất

- Hóa học nghiên cứu về các phản ứng xảy ra trong tự nhiên, chẳng hạn như trong khí quyển, trong các nguồn nước, trong cơ thể động vật và thực vật, trong sản xuất hóa học, ...

Ví dụ: Sắt bị gỉ do tiếp xúc với oxygen và hơi nước trong không khí.

Hình 1.3. Thanh sắt bị gỉ do tiếp xúc với không khí ẩm

II. Phương pháp học tập và nghiên cứu hóa học

Một số điều cốt lõi cần thiết trong quá trình học tập môn Hóa học:

- Nắm vững nội dung chính của các vấn đề lí thuyết hóa học.

Các nội dung đó bao gồm: cấu tạo của chất, sự biến đổi vật lí và hóa học của chất, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến đổi chất, ứng dụng của chất, hóa học trong đời sống và sản xuất.

- Chủ động tìm hiểu thế giới tự nhiên thông qua các hoạt động khám phá.

Hoạt động khám phá trong môn Hóa học bao gồm:

+ Quan sát hoặc tiến hành quá trình thực nghiệm nghiên cứu, thu thập thông tin.

+ Phân tích, xử lí số liệu.

+ Giải thích, dự đoán được kết quả nghiên cứu một số sự vật hiện tượng trong tự nhiên và đời sống.

Hình thức của hoạt động khám phá bao gồm:

+ Tìm hiểu trên mạng internet.

+ Tham gia hoạt động trong lớp, trong phòng thí nghiệm.

+ Tham gia hoạt động ngoài lớp học do giáo viên, nhà trường tổ chức.

- Liên hệ, gắn kết những nội dung kiến thức đã học và kinh nghiệm đã được tích lũy trong quá trình tìm hiểu, khám phá để phát hiện, giải thích các hiện tượng tự nhiên, vận dụng vào các tình huống thực tiễn, ...

III. Vai trò của hóa học trong thực tiễn

1. Trong đời sống

Hóa học luôn ở xung quanh ta và có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống.

- Hóa học về lương thực - thực phẩm: Con người cần sử dụng các loại lương thực – thực phẩm chứa các chất đường, tinh bột, chất đạm, chất béo, vitamin và khoáng chất để hoạt động và phát triển.

Ví dụ: Thịt, cá, trứng, sữa cung cấp chất đạm; trái cây cung cấp vitamin.

+ Trong cơ thể người, luôn diễn ra rất nhiều phản ứng hóa học, như phản ứng chuyển hóa thức ăn thành các dạng các dạng mà cơ thể có thể hấp thu, phản ứng oxi hóa – khử cung cấp năng lượng cho cơ thể.

- Hóa học về thuốc: Hóa học giúp tìm và sản xuất được những loại thuốc có hiệu quả điều trị cao, an toàn cùng như rẻ tiền.

Ví dụ: Cisplatin [PtCl₂(NH₃)₂] thường được sử dụng để điều trị nhiều bệnh ung thư như: ung thư tinh hoàn, ung thư buồng trứng, ...

- Hóa học về mĩ phẩm: Nghiên cứu về hóa học giúp biết cách lựa chọn hoặc tạo ra những chất có màu sắc đẹp và an toàn, có mùi hương thích hợp và tồn tại lâu hơn, ...

Ví dụ: Son môi từ dầu gấc (chứa chủ yếu b - carotene) giúp môi hồng hào, không bị thâm môi mà còn mềm mại, không bị khô nứt môi.

- Hóa học về chất tẩy rửa: Xà phòng, bột giặt, nước rửa bát, ... là những ví dụ về việc sử dụng các chất hóa học với mục đích tẩy rửa trong gia đình.

2. Trong sản xuất

Con người đã chủ động tạo ra các quá trình hóa học phục vụ mục đích tồn tại và phát triển.

- Hóa học về năng lượng: Có rất nhiều phản ứng hóa học xảy ra kèm theo sự giải phóng năng lượng.

Ví dụ: Các quá trình đốt cháy nhiên liệu như xăng, dầu, than, củi, ... Nhiên liệu cần cho tất cả các quá trình sản xuất, các nhà máy nhiệt điện, ô tô, máy bay, tên lửa, ...

+ Hiểu biết về hóa học giúp lựa chọn được nhiên liệu phù hợp với từng quá trình sản xuất, đặc biệt là xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch, nhiên liệu tái tạo trong tương lai.

- Hóa học về sản xuất hóa chất: Các hóa chất cơ bản như NH₃, H₂SO₄, HCl, HNO₃, ... có vai trò đặc biệt quan trọng, là nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác, được sản xuất với lượng lớn trong các nhà máy sản xuất hóa chất.

Ví dụ: Một lượng lớn NH₃ tổng hợp từ N₂ và H₂ được sử dụng để sản xuất phân đạm.

- Hóa học về vật liệu:

+ Các loại vật liệu mới, tiên tiến như vật liệu chịu nhiệt, chịu áp suất; vật liệu xúc tác nhằm đẩy nhanh tốc độ các phản ứng hóa học, ...

Ví dụ: Tantalum carbide (TaC) và hafnium carbide (HfC) là những vật liệu có thể được nhiệt độ tới 4000^oC. Chúng là các vật liệu tiềm năng cho phần vỏ chịu nhiệt của những con tàu vũ trụ.

+ Các vật liệu thông thường như sắt, thép, xi măng, nhựa, ... đều được tạo ra từ các quá trình hóa học.

- Hóa học về mội trường: Nước thải, khí thải nhà máy trước khi xả ra môi trường phải được xử lí bằng các biện pháp thích hợp; khí thải động cơ ô tô, xe máy cũng cần phải được xử lí để đạt đến tiêu chuẩn cho phép.

Ví dụ: Khí thải chứa CO₂, SO₂, ... cũng như nước thải chứa ion kim loại nặng như Fe³⁺, Cu²⁺, ... ở một số nhà máy thường được xử lí bằng cách cho tác dụng với sữa vôi Ca(OH)₂.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 2: Thành phần của nguyên tử

Bài 3: Nguyên tố hóa học

Bài 4: Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử

Bài 5: Lớp, phân lớp và cấu hình electron

Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 1: Nhập môn hóa học

Trắc nghiệm Bài 1: Nhập môn hóa học