Giải Hóa 10 Bài 2 ( Chân trời sáng tạo ): Thành phần của nguyên tử

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 2: Thành phần của nguyên tử

Video giải Hóa lớp 10 Bài 2: Thành phần của nguyên tử

Mở đầu trang 13 Hóa học 10: Từ rất lâu, các nhà khoa học đã nghiên cứu các mô hình nguyên tử và cập nhật chúng thông qua việc thu thập những dữ liệu thực nghiệm. Nguyên tử gồm những hạt cơ bản nào? Cơ sở nào để phát hiện ra các hạt cơ bản đó và chúng có tính chất gì?

Lời giải:

- Nguyên tử gồm các hạt cơ bản: proton, electron và neutron.

- Cơ sở để phát hiện ra các hạt cơ bản trên là:

+ Thông qua thí nghiệm phóng điện trong một ống thủy tinh gần như chân không Thomson đã phát hiện ra hạt electron.

+ Khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitrogen bằng các hạt α, Rutherford đã phát hiện ra hạt proton.

+ Khi dùng các hạt α bắn phá hạt nhân nguyên tử beryllium, J. Chadwick đã phát hiện hạt neutron.

1. Thành phần cấu tạo nguyên tử

Câu hỏi 1 trang 13 Hóa học 10: Quan sát hình 2.1 cho biết thành phần nguyên tử gồm những loại hạt nào?

Lời giải:

Nguyên tử gồm hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử chứa electron.

2. Sự tìm ra electron

Câu hỏi 2 trang 14 Hóa học 10: Cho biết vai trò của màn huỳnh quang trong thí nghiệm ở hình 2.2.

Lời giải:

Màn huỳnh quang dùng để hứng các tia phát ra từ cực âm. Cụ thể màn huỳnh quang phát sáng do sự xuất hiện các tia không nhìn thấy được đi từ cực âm đến cực dương.

Câu hỏi 3 trang 14 Hóa học 10: Quan sát Hình 2.2, giải thích vì sao tia âm cực bị hút về cực dương của trường điện.

Lời giải:

Tia âm cực mang điện âm nên bị hút về cực dương của trường điện.

Câu hỏi 4 trang 14 Hóa học 10: Nếu đặt một chong chóng nhẹ trên đường đi của tia âm cực thì chong chóng sẽ quay. Từ hiện tượng đó, hãy nêu kết luận về tính chất của tia âm cực.

Lời giải:

Nếu đặt một chong chóng nhẹ trên đường đi của tia âm cực thì chong chóng sẽ quay. Từ hiện tượng này cho thấy tia âm cực là chùm hạt vật chất chuyển động với vận tốc rất lớn.

3. Sự khám phá hạt nhân nguyên tử

Câu hỏi 5 trang 8 Hóa học 10: Quan sát hình 2.3 cho biết các hạt α có đường đi như thế nào. Dựa vào hình 2.4, giải thích kết quả thí nghiệm thu được.

Lời giải:

- Hình 2.3 cho thấy: Hầu hết các hạt alpha đều xuyên thẳng qua lá vàng, một số ít bị lệch hướng và một số rất ít bị bật ngược lại.

- Giải thích: Do 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 nên hầu hết các hạt alpha có thể đi xuyên qua lá vàng.

Luyện tập trang 16 Hóa học 10: Nguyên tử oxygen có 8 electron, cho biết hạt nhân của nguyên tử này có điện tích là bao nhiêu?

Lời giải:

Nguyên tử trung hòa về điện: Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

⇒ Điện tích hạt nhân của nguyên tử oxygen là +8.

4. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Câu hỏi 6 trang 16 Hóa học 10: Điện tích của hạt nhân nguyên tử do thành phần nào quyết định? Từ đó rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa số đơn vị điện tích hạt nhân và số proton.

Lời giải:

Điện tích của hạt nhân nguyên tử do proton quyết định.

Số đơn vị điện tích hạt nhân bằng số proton trong hạt nhân.

Luyện tập trang 17 Hóa học 10: Nguyên tử natri (sodium) có điện tích hạt nhân là +11. Cho biết số proton và số electron trong nguyên tử này.

Lời giải:

Điện tích hạt nhân là +11 nên số proton là 11.

Nguyên tử trung hòa về điện: Số electron = số proton = 11.

5. Kích thước và khối lượng nguyên tử

Câu hỏi 7 trang 17 Hóa học 10: Quan sát hình 2.6, hãy lập tỉ lệ giữa đường kính nguyên tử và đường kính hạt nhân của nguyên tử carbon. Từ đó rút ra nhận xét.

Lời giải:

Ta có:

$\frac{d_{nt}}{d_{hn}}=\frac{{10}^{-10}}{{10}^{-14}}={10}^4$

Nhận xét: Đường kính nguyên tử lớn hơn đường kính hạt nhân khoảng 10 000 lần.

Câu hỏi 8 trang 18 Hóa học 10: Dựa vào bảng 2.1, hãy lập tỉ lệ khối lượng của một proton với khối lượng của một eletron. Kết quả này nói lên điều gì?

Lời giải:

Ta có:

$\frac{m_p}{m_e}=\frac{1}{\frac{1}{1840}}$ = 1840 (lần)

Kết quả này cho thấy khối lượng của các hạt electron không đáng kể so với khối lượng của proton và neutron, do đó khối lượng của nguyên tử gần bằng khối lượng của hạt nhân.

Luyện tập trang 18 Hóa học 10: Nguyên tử oxygen – 16 có 8 proton, 8 neutron và 8 electron. Tính khối lượng nguyên tử oxygen theo đơn vị gam và amu.

Lời giải:

1 amu = 1,66.10^-24 g

Một cách gần đúng, khối lượng của nguyên tử oxygen là:

m_nt = m_p + m_n = 8 + 8 = 16 amu = 2,656.10^-23 gam.

Vận dụng trang 19 Hóa học 10: Sử dụng sơ đồ tư duy để mô tả cấu tạo nguyên tử và hệ thống hóa kiến thức của bài học.

Lời giải:

Bài tập (trang 19)

Bài 1 trang 19 Hóa học 10: Hãy cho biết dữ kiện nào trong thí nghiệm của Rutherford chứng minh nguyên tử có cấu tạo rỗng.

Lời giải:

Dữ kiện trong thí nghiệm của Rutherford chứng minh nguyên tử có cấu tạo rỗng: hầu hết các hạt alpha đều xuyên thẳng qua lá vàng.

Giải thích: Do nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử nên hầu hết các hạt alpha có thể đi xuyên qua lá vàng.

Bài 2 trang 19 Hóa học 10: Thông tin nào sau đây không đúng?

A. Proton mang điện tích dương, nằm trong hạt nhân, khối lượng gần bằng 1 amu.

B. Electron mang điện tích âm, nằm trong hạt nhân, khối lượng gần bằng 0 amu.

C. Neutron không mang điện, khối lượng gần bằng 1 amu.

D. Nguyên tử trung hòa điện, có kích thước lớn hơn nhiều so với hạt nhân, nhưng có khối lượng gần bằng khối lượng hạt nhân.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

B không đúng do hạt electron nằm ở vỏ nguyên tử.

Bài 3 trang 19 Hóa học 10: Mỗi phát biểu dưới đây mô tả loại hạt nào trong nguyên tử?

a) Hạt mang điện tích dương.

b) Hạt được tìm thấy trong hạt nhân và không mang điện.

c) Hạt mang điện tích âm.

Lời giải:

a) Hạt mang điện tích dương: proton.

b) Hạt được tìm thấy trong hạt nhân và không mang điện: neutron.

c) Hạt mang điện tích âm: electron.

Bài 4 trang 19 Hóa học 10: a) Cho biết 1 g electron có bao nhiêu hạt?

b) Tính khối lượng của 1 mol electron (biết hằng số Avogadro có giá trị là 6,022×10²³).

Lời giải:

a) Vì 1 hạt electron nặng 9,11×10^-28 g nên 1 g electron có số hạt là:

$\frac{1}{9,{11.10}^{-28}}$ ≈ 1 × 10²⁷ (hạt)

b) 1 mol electron có chứa số hạt là 6,022 × 10²³ hạt

Do đó 1 mol electron có khối lượng là:

6,022 × 10²³ × 1 × 9,11 × 10^-28 = 5,486 × 10^-4 (g).

Lý thuyết Thành phần của nguyên tử

I. Thành phần cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử gồm hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử chứa electron.

II. Sự tìm ra electron

- Năm 1897, nhà vật lí người Anh J.J Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện qua một ống thủy tinh gần như chân không (gọi là ống tia âm cực). Ông quan sát thấy màn huỳnh quang trong ống phát sáng do những tia phát ra từ cực âm (gọi là tia âm cực) và những tia này bị hút về cực dương của trường điện, chứng tỏ chúng tích điện âm. Đó chính là chùm các hạt electron.

⇒ Trong nguyên tử tồn tại một loại hạt có khối lượng và mang điện tích âm, được gọi là electron.

- Hạt electron, kí hiệu là e, có:

+ Điện tích: q_e = - 1,602 × 10^-19 C (coulomb).

+ Khối lượng: m_e = 9,11 × 10^-28g.

- Người ta chưa phát hiện được điện tích nào nhỏ hơn 1,602 × 10^-19 C nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, điện tích của electron được quy ước là -1.

III. Sự khám phá ra hạt nhân nguyên tử

- Năm 1911, nhà vật lí người New Zealand là E. Rutherford đã tiến hành bắn phá một chùm hạt alpha lên một lá vàng siêu mỏng và quan sát đường đi của chúng sau khi bắn phá bằng màn huỳnh quang.

- Kết quả:

+ Hầu hết các hạt alpha đều xuyên thẳng qua lá vàng, một số ít bị lệch hướng và một số rất ít hạt bật trở lại.

- Giải thích kết quả:

+ Do nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử nên hầu hết các hạt alpha có thể đi xuyên qua lá vàng.

- Kết luận:

+ Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

+ Nguyên tử trung hòa về điện: số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

IV. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

- Vào năm 1918, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitrogen bằng các hạt α, Rutherford đã nhận thấy sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxygen và một loại hạt mang một đơn vị điện tích dương (e_o hay +1), đó là proton (kí hiệu là p).

- Năm 1932, khi dùng các hạt α để bắn phá hạt nhân nguyên tử beryllium, J. Chadwick nhận thấy sự xuất hiện của một loại hạt có khối lượng xấp xỉ hạt proton, nhưng không mang điện. Ông gọi chúng là neutron (kí hiệu là n).

- Kết luận: Hạt nhân nguyên tử gồm hai loại hạt là proton và neutron.

+ Proton kí hiệu là p, mang điện tích dương (+1)

+ Neutron kí hiệu là n, không mang điện.

+ Proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau.

V. Kích thước và khối lượng nguyên tử

1. Kích thước nguyên tử

- Đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10 000 lần.

- Đơn vị nanomet (nm) hay angstrom ($\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}$) thường được sử dụng để biểu thị kích thước nguyên tử.

$1\mathrm{nm}={10}^{-9}\mathrm{m};1\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}={10}^{-10}\mathrm{m};1\mathrm{nm}=10\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}$

2. Khối lượng nguyên tử

- Để biểu thị khối lượng nguyên tử, các hạt proton, neutron và electron, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là amu.

1 amu bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử của carbon – 12

1 amu = 1,66 × 10^-24g.

- Khối lượng của nguyên tử gần bằng khối lượng hạt nhân do khối lượng của các electron (m_e ≈ 0,00055 amu) không đáng kể so với khối lượng của proton (m_p ≈ 1 amu) và neutron (m_n ≈ 1 amu).

- Cách tính: Khối lượng nguyên tử = số p + số n

Ví dụ: Nguyên tử oxygen có 8 proton, 8 neutron và 8 electron.

⇒ Khối lượng nguyên tử oxygen = số p + số n = 8 + 8 = 16 amu.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 3: Nguyên tố hóa học

Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử

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

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

Bài 7: Định luật tuần hoàn – Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 2: Thành phần của nguyên tử