Giải Hóa 10 Bài 1 (Kết nối tri thức): Thành phần của nguyên tử

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 1: Thành phần của nguyên tử

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 1: Thành phần của nguyên tử

Mở đầu trang 13 Hóa học 10: Nguyên tử gồm các loại hạt cơ bản nào? Các nhà khoa học đã phát hiện ra các loại hạt cơ bản đó như thế nào?

Lời giải:

Nguyên tử gồm hạt nhân ở tâm (chứa proton mang điện tích dương và neutron không mang điện) và vỏ nguyên tử (chứa các electron mang điện tích âm)

- Lịch sử phát hiện ra hạt electron:

Năm 1897, J.J. Thomson (Tôm-xơn, người Anh) thực hiện thí nghiệm phóng điện qua không khí loãng đã phát hiện ra chùm tia phát ra từ cực âm và bị hút lệch về phía cực dương của điện trường, chứng tỏ chúng mang điện tích âm. Đó chính là chùm các hạt electron.

- Lịch sử phát hiện ra hạt nhân nguyên tử và hạt proton:

Năm 1911, E. Rutherford (Rơ-dơ-pho, người Niu Di-lân) thực hiện thí nghiệm bắn phá lá vàng rất mỏng bằng chùm hạt α (alpha). Ông sử dụng màn huỳnh quang bao quanh lá vàng để quan sát vị trí va chạm của hạt α. Kết quả thí nghiệm cho thấy hầu hết các hạt α đều xuyên thẳng qua lá vàng. Chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương và có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.

Năng 1918, E Rutherford và các cộng sự khi dùng hạt α bắn phá nitrogen đã phát hiện ra hạt proton.

- Lịch sử phát hiện ra hạt neutron:

Năm 1932, J.Chadwick (chat-uých, người Anh), cộng sự của Rutherford, đã phát hiện ra hạt neutron khi bắn phá beryllium bằng các hạt α.

I. Các loại hạt cấu tạo nên nguyên tử

Câu hỏi 1 trang 14 Hóa học 10: Nguyên tử chứa những hạt mang điện là

A. proton và α.

B. proton và neutron.

C. proton và electron.

D. electron và neutron.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Hạt proton mang điện tích dương, hạt electron mang điện tích âm.

Hạt neutron không mang điện.

Câu hỏi 2 trang 14 Hóa học 10: Quan sát hình ảnh mô phỏng kết quả thí nghiệm bắn phá lá vàng thực hiện bởi Rutherford (Hình 1.3) và nhận xét về đường đi của các hạt α.

Lời giải:

Nhận xét về đường đi của các hạt α:

+ Hầu hết các hạt α đều xuyên thẳng qua lá vàng một số ít hạt đi lệch hướng ban đầu và một số rất ít hạt bị bật lại phía sau khi gặp lá vàng.

+ Chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm có một hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với nguyên tử. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và có khối lượng lớn.

II. Kích thước và khối lượng của nguyên tử

Câu hỏi 3 trang 15 Hóa học 10: Nếu phóng đại một nguyên tử vàng lên 1 tỉ (10⁹) lần thì kích thước của nó tương đương một quả bóng rổ (có đường kính 30 cm) và kích thước của hạt nhân tương đương một hạt cát (có đường kính 0,003 cm). Cho biết kích thước nguyên tử vàng lớn hơn so với hạt nhân bao nhiêu lần.

Lời giải:

Ta có tỉ lệ: $\frac{d_{nt}}{d_{hn}}=\frac{30}{0,003}=10000$

⇒ Kích thước của nguyên tử vàng lớn hơn gấp khoảng 10000 lần hạt nhân của nó.

Câu hỏi 4 trang 15 Hóa học 10: Một loại nguyên tử nitrogen có 7 proton và 7 neutron trong hạt nhân. Dựa vào Bảng 1.1, hãy tính và so sánh:

a) Khối lượng hạt nhân với khối lượng nguyên tử.

b) Khối lượng hạt nhân với khối lượng vỏ nguyên tử.

Lời giải:

a) Khối lượng của hạt nhân nitrogen là

$m_{hn}=m_p+m_n$= 7.1,673.10^-27 + 7.1,675.10^-27 = 2,3436.10^-26 (kg)

Nguyên tử trung hòa về điện ⇒ số hạt electron = số hạt proton = 7

Khối lượng nguyên tử nitrogen là

$m_{nt}=m_{hn}+m_e$= 2,3436.10^-26 + 7.9,109.10^-31 = 2,3442.10^-26 (kg)

⇒ m_hn ≈ m_nt

b) Khối lượng của vỏ nguyên tử nitrogen là

m_e = 7.9,109.10^-31 = 6,3763.10^-30 (kg)

⇒ m_hn ≫ m_e (khối lượng hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với khối lượng vỏ nguyên tử).

III. Điện tích hạt nhân và số khối

Câu hỏi 5 trang 16 Hóa học 10: Aluminium là kim loại phổ biến nhất trên vỏ Trái Đất, được sử dụng trong các ngành xây dựng, ngành điện hoặc sản xuất đồ gia dụng. Hạt nhân của nguyên tử aluminium có điện tích bằng +13 và số khối bằng 27. Tính số proton, số neutron và số electron có trong nguyên tử aluminium.

Lời giải:

Hạt nhân của nguyên tử aluminium có điện tích bằng +13.

⇒ Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = 13 = số proton = số electron.

Ta có:

Số khối A = số proton + số neutron

⇔ 27 = 13 + số neutron

⇔ Số neutron = 14

Em có thể trang 16 Hóa học 10: Vận dụng phương pháp mô hình để mô tả cấu tạo nguyên tử.

Lời giải:

Ví dụ: Mô hình nguyên tử Li như sau:

Với quả cầu màu đen là hạt electron, quả cầu màu xanh là hạt neutron, quả cầu màu đỏ là hạt proton.

Từ mô hình nguyên tử Li xác định được thành phần cấu tạo của nguyên tử Li:

+ Lớp vỏ gồm 3 electron.

+ Hạt nhân gồm 3 proton và 4 neutron.

Lý thuyết Thành phần của nguyên tử

I. Các loại hạt cấu tạo nên nguyên tử

Năm 1897, J. J. Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện qua không khí loãng đã phát hiện ra chùm tia phát ra từ cực âm và bị hút lệch về phía cực dương của điện trường, chứng tỏ chúng mang điện tích âm. Đó chính là chùm các hạt electron. Electron là một thành phần của nguyên tử.

Năm 1911, E.Rutherford thực hiện thí nghiệm bắn phá lá vàng rất mỏng bằng chùm hạt a (alpha).

Kết quả thí nghiệm: hầu hết các hạt a đều xuyên thẳng qua lá vàng, chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương và có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.

Năm 1918, E.Rutherford và các cộng sự khi dùng hạt a bắn phá nitrogen đã phát hiện ra hạt proton.

Năm 1932, J. Chadwick, cộng sự của Rutherford, đã phát hiện ra hạt neutron khi bắn phá berylium bằng các hạt a.

Kết luận:

Thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm:

- Hạt nhân: ở tâm của nguyên tử, chứa các proton mang điện tích dương và các neutron không mang điện (trừ trường hợp ${}_1{}^{1}H$).

- Vỏ nguyên tử: chứa các electron mang điện tích âm, chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân.

Khối lượng, điện tích của các loại hạt cấu tạo nên nguyên tử:

Trong nguyên tử, số proton bằng số electron. Nguyên tử trung hòa về điện.

Khối lượng của electron rất nhỏ, không đáng kể so với khối lượng của proton hay neutron nên khối lượng của nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân.

II. Kích thước và khối lượng của nguyên tử

1. Kích thước

Kích thước của nguyên tử rất nhỏ nên thường được biểu diễn bằng đơn vị picomet (pm) hay Angstrom ($\stackrel{o}{A}$).

1 pm = 10^-12 m; 1$\stackrel{o}{A}$ = 10^-10 m

Hạt nhân nguyên tử có kích thước vô cùng nhỏ so với nguyên tử.

2. Khối lượng

Khối lượng nguyên tử bằng tổng khối lượng các hạt proton, neutron và electron có trong nguyên tử.

Có thể biểu thị khối lượng nguyên tử theo đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu amu.

1 amu = 1,661×10^-27 kg

Ví dụ: Một nguyên tử oxygen có khối lượng là 2,656×10^-26 kg.

1 amu = 1,661×10^-27 kg nên khối lượng của một nguyên tử oxygen là: $\frac{2,656\times {10}^{-26}}{1,661\times {10}^{-27}}=15,990$(amu).

III. Điện tích hạt nhân và số khối

- Số proton trong hạt nhân nguyên tử bằng số đơn vị điện tích hạt nhân, kí hiệu là Z.

Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử Na có 11 proton nên số đơn vị điện tích hạt nhân là Z = 11.

- Tổng số proton và tổng số neutron (kí hiệu là N) trong hạt nhân của một nguyên tử được gọi là số khối (hay số nucleon), kí hiệu là A.

A = Z + N

Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử Na có 11 proton và 12 neutron.

Số khối của hạt nhân nguyên tử Na là: A = 11 + 12 = 23.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 2: Nguyên tố hóa học

Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Bài 4: Ôn tập chương 1

Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 1: Thành phần của nguyên tử

Trắc nghiệm Bài 1: Thành phần của nguyên tử