Giải Hóa 10 Bài 2 (Kết nối tri thức): Nguyên tố hóa học

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 2: Nguyên tố hóa học

Video giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 2: Nguyên tố hóa học

Mở đầu trang 17 Hóa học 10: Các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân thì có đặc điểm gì chung? Giữa số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton và số electron có mối liên hệ như thế nào?

Lời giải:

Các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân thuộc về cùng một nguyên tố hóa học.

Trong nguyên tử số đơn vị điện tích hạt nhân = số electron = số proton.

I. Nguyên tố hóa học

Câu hỏi 1 trang 17 Hóa học 10: Cho các nguyên tử sau: L (Z = 8, A = 16), D (Z = 9, A = 19), E (Z = 8, A = 18), G (Z = 7, A = 15). Trong các nguyên tử trên, các nguyên tử nào thuộc cùng một nguyên tố hóa học?

Lời giải:

L (Z = 8, A = 16) và E (Z = 8, A = 18) thuộc cùng một nguyên tố hóa học vì cùng có số đơn vị điện tích hạt nhân là 8.

II. Kí hiệu nguyên tử

Câu hỏi 2 trang 18 Hóa học 10: Kí hiệu một nguyên tử cho biết những thông tin gì? Cho ví dụ.

Lời giải:

Kí hiệu một nguyên tử cho biết:

- Kí hiệu nguyên tố

- Số khối (A)

- Số hiệu nguyên tử (Z)

+ Từ số hiệu nguyên tử ta có thể biết được số proton, số electron nguyên tử.

Số hiệu nguyên tử (Z) = số proton = số electron.

+ Từ số khối (A) và số hiệu nguyên tử (Z) ta có thể biết được số neutron (N) theo công thức:

A = Z + N

Ví dụ: Từ kí hiệu hóa học của nguyên tử sodium là ${}_{11}{}^{23}Na$ cho biết:

- Kí hiệu nguyên tố: Na

- Số khối: A = 23

- Số hiệu nguyên tử: Z = 11

+ Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 11

+ Số neutron = A – Z = 23 – 11 = 12

Câu hỏi 3 trang 18 Hóa học 10: Hãy biểu diễn kí hiệu của một số nguyên tử sau:

a) Nitrogen (số proton = 7 và số neutron = 7).

b) Phosphorus (số proton = 15 và số neutron = 16).

c) Copper (đồng) (số proton = 29 và số neutron = 34).

Lời giải:

a) Nitrogen (số proton = 7 và số neutron = 7).

Số hiệu nguyên tử nitrogen = số proton = 7

Số khối của nguyên tử nitrogen A = Z + N = 7 + 7 = 14

Kí hiệu nguyên tử nitrogen: ${}_7{}^{14}N$

b) Phosphorus (số proton = 15 và số neutron = 16).

Số hiệu nguyên tử phosphorus = số proton = 15

Số khối của nguyên tử phosphorus A = Z + N = 15 + 16 = 31

Kí hiệu nguyên tử phosphorus: ${}_{15}{}^{31}P$

c) Copper (số proton = 29 và số neutron = 34).

Số hiệu nguyên tử copper = số proton = 29

Số khối của nguyên tử copper A = Z + N = 29 + 34 = 63

Kí hiệu nguyên tử copper: ${}_{29}{}^{63}Cu$

III. Đồng vị

Câu hỏi 4 trang 18 Hóa học 10: Xác định thành phần nguyên tử (số proton, neutron, electron) của mỗi đồng vị sau:

a) ${}_{14}{}^{28}Si,{}_{14}{}^{29}Si,{}_{14}{}^{30}Si$.

b) ${}_{26}{}^{54}Fe,{}_{26}{}^{56}Fe,{}_{26}{}^{57}Fe,{}_{26}{}^{58}Fe$.

Lời giải:

Em cần nhớ: Trong nguyên tử:

+ Số hiệu nguyên tử Z = số proton = số electron.

+ A = Z + N

a)

b)

IV. Nguyên tử khối

Câu hỏi 5 trang 20 Hóa học 10: Tỉ lệ phần trăm số nguyên tử các đồng vị của neon (Ne) được xác định theo phổ khối lượng (Hình 2.4). Tính nguyên tử khối trung bình của Ne.

Lời giải:

Nguyên tử khối trung bình của Ne là

$\overline{A}=\frac{\left(1.21\right)+\left(9.22\right)+\left(90.20\right)}{100}=20,19$

Câu hỏi 6 trang 20 Hóa học 10: Vì sao trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, giá trị nguyên tử khối của chromium (Cr) không phải là số nguyên, mà là 51,996?

Lời giải:

Chromium có 4 nguyên tử đồng vị trong tự nhiên đó là ⁵⁰Cr; ⁵²Cr; ⁵³Crvà ⁵⁴Cr với tỉ lệ phần trăm các đồng vị khác nhau.

⇒ Nguyên tử khối trung bình của chromium không phải là số nguyên mà là 51,996.

Câu hỏi 7 trang 20 Hóa học 10: Copper (đồng) được sử dụng làm dây dẫn điện, huy chương, trống đồng, … Nguyên tử khối trung bình của copper bằng 63,546. Copper tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ và ${}_{29}{}^{65}Cu$. Tính phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$tồn tại trong tự nhiên.

Lời giải:

Gọi phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$tồn tại trong tự nhiên là x %.

⇒ Phần trăm số nguyên tử của ${}_{29}{}^{65}Cu$là 100 – x (%)

Ta có: $\overline{A}=\frac{63.x+65.(100-x)}{100}=63,546$

⇒ x = 72,7%

Vậy phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$tồn tại trong tự nhiên là 72,7%

Em có thể 1 trang 20 Hóa học 10: Xác định được: nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình và phần trăm số nguyên tử các đồng vị của một nguyên tố hóa học.

Lời giải:

- Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử.

- Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.

Ví dụ: Trong tự nhiên, neon (Ne) có ba đồng vị bền là ${}_{10}{}^{21}Ne(1,0\%),{}_{10}{}^{20}Ne(90,0\%),{}_{10}{}^{22}Ne(9,0\%)$

Ta xác định được:

- Mỗi đồng vị ${}_{10}{}^{21}Ne,{}_{10}{}^{20}Ne,{}_{10}{}^{22}Ne$ có nguyên tử khối lần lượt là 21, 20, 22

- Nguyên tử trung bình của Ne là

$\overline{A}=\frac{\left(1.21\right)+\left(9.22\right)+\left(90.20\right)}{100}=20,19$

Em có thể 2 trang 20 Hóa học 10: Giải thích được vì sao nguyên tử khối của các nguyên tố hóa học không phải là các trị số nguyên và hiểu được sự đa dạng của nguyên tố hóa học trong tự nhiên thông qua khái niệm đồng vị.

Lời giải:

- Nguyên tử khối của các nguyên tố hóa học không phải là các trị số nguyên vì hầu hết các nguyên tố trong tự nhiên là hỗn hợp của nhiều đồng vị, mỗi đồng vị có tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định. Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.

- Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng khác nhau số neutron.

Lý thuyết Nguyên tố hóa học

I. Nguyên tố hóa học

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân. Trong nguyên tử, số đơn vị điện tích hạt nhân bằng số electron ở vỏ nguyên tử. Các electron trong nguyên tử quyết định tính chất hóa học của nguyên tử, nên các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có tính chất hóa học giống nhau.

Ví dụ 1: Tất cả nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân là 6 đều thuộc nguyên tố carbon dù chúng có thể có số neutron khác nhau.

Ví dụ 2: Cho các nguyên tử sau: B (Z = 8, A = 16), D (Z = 7, A = 14), E (Z = 9, A = 19), F (Z = 8, A = 18).

Trong các nguyên tử trên, nguyên tử B và F thuộc cùng một nguyên tố hóa học vì có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (Z = 8).

II. Kí hiệu nguyên tử

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

Khi viết kí hiệu nguyên tử, đặt hai chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố, trong đó số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới và số khối A ở phía trên.

Ví dụ 1: Kí hiệu nguyên tử helium là ${}_2{}^{4}He$. Cho biết:

+ Nguyên tử helium có kí hiệu là He.

+ Số hiệu nguyên tử helium là Z = 2 = số proton = số electron.

+ Số khối của nguyên tử helium là A = 4.

A = Z + N $\to$ Số neutron = N = A – Z = 4 – 2 = 2.

Ví dụ 2: Nguyên tử nitrogen có 7 proton và 7 neutron.

Ta có:

+ Số hiệu nguyên tử Z = số proton = 7.

+ Số khối của nguyên tử nitrogen là A = Z + N = 7 + 7 = 14.

$\to$Kí hiệu nguyên tử nitrogen là ${}_7{}^{14}N$.

III. Đồng vị

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

Ví dụ 1: Mô hình cấu tạo nguyên tử các đồng vị của nguyên tố hydrogen.

Các đồng vị khác nhau về số neutron nên khác nhau về khối lượng của hạt nhân nguyên tử, đồng thời khác nhau về một số tính chất vật lí.

Ví dụ 2: Ở dạng đơn chất, đồng vị ${}_{17}{}^{37}Cl$ có tỉ khối lớn hơn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn đồng vị ${}_{17}{}^{35}Cl$.

IV. Nguyên tử khối

1. Nguyên tử khối

Nguyên tử khối là khối lượng của nguyên tử, cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử. Do khối lượng proton và neutron đều xấp xỉ 1,0 amu, còn khối lượng electron nhỏ hơn rất nhiều (0,00055 amu), nên có thể coi khối lượng nguyên tử xấp xỉ số khối.

Ví dụ: Nguyên tử của nguyên tố potassium có 19 proton và 20 neutron.

Nguyên tử khối của potassium là A = 19 + 20 = 39.

2. Nguyên tử khối trung bình

Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình (kí hiệu $\overline{A}$) của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.

Biểu thức tổng quát tính nguyên tử khối trung bình ($\overline{A}$): $\overline{A}=\frac{(X.a)+(Y.b)+\mathrm{...}}{100}$

Trong đó, $\overline{\mathrm{A}}$ là nguyên tử khối trung bình; X và Y, … lần lượt là nguyên tử khối của các đồng vị X và Y, …; a và b, … lần lượt là % số nguyên tử của các đồng vị X và Y, …

Ví dụ 1: Trong tự nhiên, nguyên tố chlorine có hai đồng vị bền là ${}_{17}{}^{35}Cl$ (chiếm 75,77%) và ${}_{17}{}^{37}Cl$ (chiếm 24,23% số nguyên tử).

Nguyên tử khối trung bình của chlorine:$\overline{A}=\frac{(75,77.35)+(24,23.37)}{100}=35,48$ .

Ví dụ 2: Nguyên tử khối trung bình của copper bằng 63,546. Copper tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ và ${}_{29}{}^{65}Cu$ . Tính phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ tồn tại trong tự nhiên.

Hướng dẫn:

Gọi phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ và ${}_{29}{}^{65}Cu$ lần lượt là x (%) và y (%).

Ta có: x + y = 100 (*).

Nguyên tử khối trung bình của copper: $\overline{A}=\frac{63x+65y}{100}=63,546$ (**).

Từ (*) và (**), suy ra: x = 72,7 và y = 27,3.

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

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

Bài 7: Xu hướng biến đổi thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì

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

Lý thuyết Bài 2: Nguyên tố hóa học

Trắc nghiệm Bài 2: Nguyên tố hóa học