Dạng 1. Cách tìm nguyên tử khối, khối lượng riêng của một nguyên tử

Dạng 1. Cách tìm nguyên tử khối, khối lượng riêng của một nguyên tử. KIẾN THỨC 1 đvC = 1,67. 10-27kg = 1,67.10-24g Khối lượng riêng của nguyên tử: D = m(gam)V(cm3) Nguyên tử là một khối cầu bán kính r có thể tích: V=43 πr3. mn = mp=1u = 1 đvC me=9,1. 10-31= 11840 u Khối lượng nguyên tử là tổng khối lượng các hạt electron, proton, nơtron.(khối lượng tuyệt đối) Do me rất nhỏ nên có thể coi khối lượng các hạt electron không đáng kể, khối lượng nguyên tử bằng khối lượng các hạt proton, nơtron.( khối lượng tương đối). BÀI TẬP Câu 1. Hãy tính khối lượng nguyên tử của các nguyên tử sau: Nguyên tử C (6e, 6p, 6n) Nguyên tử Na (11e, 11p, 12n) Nguyên tử Al (13e, 13p, 14n) Câu 2. Cho biết một nguyên tử Mg có 12e, 12p, 12n Tính khối lượng một nguyên tử Mg 1 mol nguyên tử Mg nặng 24,305g. Tính số nguyên tử Mg có trong 1mol Mg. Câu 3. Nguyên tử khối của Na là 23 đvC. Tính khối lượng của nguyên tử Na theo kg. Câu 4. Khi phân tích khí CO2 thấy có 27,3% C và 72,7% oxi theo khối lượng. Nguyên tử khối của C là 12,011 đvC. Tìm khối lượng nguyên tử oxi theo đơn vị gam. Câu 5. Nguyên tử Zn có bán kính r = 1,35.10-10m và có nguyên tử khối là 65 đvC. Tính khối lượng riêng của Zn. Thực tế toàn bộ khối lượng của nguyên tử Zn tập trung vào hạt nhân với bán kính r = 2.10-15m. Tìm khối lượng riêng của hạt nhân (cho π = 3,14). Câu 6. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol của nguyên tử Fe lần lượt là 1,28 A0 và 56g/mol. Tính khối lượng riêng của Fe. Biết rằng trong tinh thể, các tinh thể Fe chiếm 74% thể tích còn lại là rỗng. Câu 7. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol của nguyên tử Au lần lượt là 1,44 A0 và 197 g/mol. Biết khối lượng riêng của Au là 19,36g/cm3. Hỏi các nguyên tử Au chiếm bao nhiêu % thể tích trong tinh thể. Câu 8. Xác định bán kính của Ca nếu khối lượng riêng của Ca là 1,55g/cm3 và nguyên tử khối 40,08. Biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử Ca chỉ chiếm 74% về thể tích, còn lại là các khe trống. Câu 9. Nguyên tử X có bán kính 1,28A0 và có khối lượng riêng 7,89g/cm3. Biết rằng các nguyên tử chỉ chiếm 74% về thể tích, còn lại là khe trống. Tính khối lượng mol nguyên tử. Dạng 2. Bài tập về các loại hạt I. KIẾN THỨC - Tổng số hạt S = P + E + N. Ta có P = E è S = 2P + N - Hạt mang điện: proton (P) và electron (E). - Hạt không mang điện: notron (N) - Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron=STT=Số HNT - Số khối A = Z + N - Từ nguyên tố thứ 2 đến 82 trong bảng tuần hoàn thì: S/3,5 ≤ Z ≤ S/3 II. VÍ DỤ Câu 1. Nguyên tử của một nguyên tố có cấu tạo bởi 115 hạt. Hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 25 hạt. Xác định A; N của nguyên tử trên. Giải : Theo đầu bài ta có : p + e + n = 115. Mà: p = e nên ta có 2p + n = 115 (1) Mặt khác : 2p – n = 25 (2) Kết hợp (1) và (2) ta có : giải ra ta được vậy A = 35 + 45 = 80. Câu 2. Xác định cấu tạo hạt (tìm số e, số p, số n), viết kí hiệu nguyên tử của các nguyên tử sau, biết: Tổng số hạt cơ bản là 13. Giải : The đầu bài ta có : p + e + n = 13. Mà : e = p nên ta có : 2p + n = 13 à n = 13 – 2p (*) Đối với đồng vị bền ta có : (**) . thay (*) vào (**) ta được : Vậy e = p = 4. A = 4 + 5 = 9 . Ký hiệu : BÀI TẬP Câu 1. Xác định điện tích hạt nhân, số p, số n, số e, khối lượng nguyên tử của nguyên tố có kí hiệu nguyên tử sau : 816O ; 1939K ; 1531P ; 3579Br Câu 2. Viết kí hiệu nguyên tử của các nguyên tố sau : Canxi có điện tích hạt nhân 20+ ; số n = 20 Đồng có 29e và 35n Neon có số khối bằng 20. Số p bằng số n. Câu 3. Xác định các loại hạt và viết kí hiệu nguyên tử của các nguyên tử sau, biết: Cho biết tổng số hạt p, n, e trong nguyên tử của nguyên tố X là 52, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16 hạt. Cho biết tổng số hạt p, n, e trong nguyên tử của nguyên tố X là 95, trong đó số hạt không mang điện ít hơn số hạt mang điện là 25 hạt. Câu 4. Xác định số khối, số hiệu nguyên tử của 2 loại nguyên tử sau : a. Nguyên tử nguyên tố X câú tạo bởi 36 hạt cơ bản ( p,n,e) trong đó số hạt mang điện tích nhiều gấp đôi số hạt không mang điện tích. b. Nguyên tử nguyên tố Y có tổng các phần tử tạo nên là 155, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 33 . Câu 5. Tổng số hạt proton, nơtron, electron có trong một loại nguyên tử của ,nguyên tố Y là 54, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 1,7 lần. Hãy xác định số hiệu nguyên tử, số khối và viết kí hiệu nguyên tử X. Câu 6. Biết rằng tổng số các loại hạt (p, n, e) trong nguyên tử R là 40, trong đó hạt không mang điện kém hơn số hạt mang điện là 12. Xác định tên của nguyên tố R và viết kí hiệu nguyên tử R. Câu 7. Nguyên tử Y có tổng số hạt là 36. Số hạt không mang điện thì bằng một nửa hiệu số giữa tổng số hạt và số hạt mang điện tích âm. Câu 8. Tổng số hạt p, n, e trong nguyên tử X là 10. Tìm số khối của nguyên tử X. Dạng 3. Bài tập đồng vị Xác định nguyên tử khối trung bình Câu 1. Nguyên tố argon có 3 đồng vị: 1840Ar (99,63 %); 1836Ar (0,31 %); 1838Ar (0,06 %); Xác định nguyên tử khối trung bình của Argon. Câu 2. Trong tự nhiên, Br có 2 đồng vị 3579Br (54,5 %) và 3581Br (45,5 %). Tính nguyên tử khối trung bình của Brom Câu 3. Tính nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố sau: 2858Ni (67,76 %); 2860Ni (26,16 %); 2861Ni (2,42 %); 2862Ni (3,66 %); 816O (99,757 %); 817O (0,039 %); 818O (0,204 %); 2655Fe (5,84 %); 2656Fe (91,68 %); 2657Fe (2,17 %); 2658Fe (0,31 %); 82204Pb (2,5 %); 82206Pb (23,7 %); 82207Pb (22,4 %); 82208Pb (51,4 %); Câu 4. Trong tự nhiên Br có 2 đồng vị 3579Br và 3581Br . Biết đồng vị 3579Br chiếm 54,5 % số nguyên tử. Tìm khối lượng nguyên tử trung bình của brom. Tìm % các đồng vị Câu 5. Tính thành phần % các đồng vị của Cacbon. Biết cacbon ở trạng thái tự nhiên có 2 đồng vị 612C và 613C có khối lượng nguyên tử là 12,011. Câu 6. Đồng trong tự nhiên có 2 đồng vị 2963Cu và 2965Cu. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần % các đồng vị. Brom có 2 đồng vị 3579Br và 3581Br. Nguyên tử khối trung bình của brom là 79,91. Tính thành phần % các đồng vị. Clo có 2 đồng vị 1735Cl và 1737Cl. Nguyên tử khối trung bình của clo là 35,5. Tính thành phần % các đồng vị. Tìm số khối của một đồng vị Câu 7. Brom có 2 đồng vị, trong đó đồng vị 3579Br chiếm 54,5 %. Tìm số khối của đồng vị còn lại. biết nguyên tử khối trung bình của brom là 79,91 Câu 8. Nguyên tố argon có 3 đồng vị: 18A3Ar (99,63 %); 1836Ar (0,31 %); 1838Ar (0,06 %); Biết nguyên tử khối trung bình của argon là 39,98. Tìm A3. Câu 9. Cho nguyên tử khối của Mg là 24,327. Số khối của các đồng vị lần lượt là 24, 25 và A3. % số nguyên tử tương ứng của A1; A2 lần lượt là 78,6% và 10,9%. Tìm A3. Tính khối lượng nguyên tử dựa vào tỉ lệ số nguyên tử của mỗi đồng vị M = a.A+b.Ba+b Trong đó: A, B là nguyên tử khối của đồng vị A, B a , b là tỉ lệ số nguyên tử của đồng vị A, B Câu 10. Đồng trong tự nhiên có 2 đồng vị 2963Cu và 2965Cu với tỉ lệ số nguyên tử tương ứng là 105 : 245 Tính nguyên tử khối trung bình của Cu. Clo có 2 đồng vị 1735Cl và 1737Cl , tỉ lệ nguyên tử của 2 đồng vị này là 3: 1. Tính nguyên tử khối trung bình cuả clo Brom có 2 đồng vị 3579Br và 3581Br, tỉ lệ nguyên tử của 2 đồng vị này là 27: 23. Tính nguyên tử khối trung bình cuả brom. Câu 11. Đồng có 2 đồng vị có số khối lần lượt là 63 và 65. Hãy tính xem ứng với 27 đồng vị có số khối là 65 thì có bao nhiêu đồng vị có số khối là 63. Biết nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Neon có 2 đồng vị có số khối lần lượt là 20 và 22. Hãy tính xem ứng với 18 đồng vị có số khối là 22 thì có bao nhiêu đồng vị có số khối là 20. Biết nguyên tử khối trung bình của neon là 20,18. Tìm hàm lượng % của một đồng vị trong phân tử Phương pháp: Tính % của đồng vị (x1) Tính % của nguyên tố trong hợp chất (x2) % của đồng vị trong hợp chất x1.x2 Câu 12. Tính thành phần % các đồng vị Cu trong tự nhiên và tỉ lệ khối lượng 2963Cu trong CuCl2 biết đồng trong tự nhiên có 2 đồng vị 2963Cu và 2965Cu. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54 Clo có 2 đồng vị 1735Cl và 1737Cl. Nguyên tử khối trung bình của clo là 35,5. Tính số nguyên tử của đồng vị 1737Cl trong 3,65 gam HCl Trong tự nhiên brom có 2 đồng vị là 79Br và 81Br . Nguyên tử khối trung bình của brom là 79,91. Tính thành phần % về khối lượng của 81Br trong NaBr. Câu 13. Nguyên tử khối trung bình của B là 10,81. B có 2 đồng vị là 510B và 511B. Hỏi có bao nhiêu % 511B trong axit boric H3BO3. Cho MH3BO3= 61,81 Câu 14. Trong tự nhiên đồng vị 1737Cl chiếm 24,23% số nguyên tử Clo. Tính thành phần % về khối lượng 1737Cl trong HClO4 (với hiđro là đồng vị 1H , oxi là đồng vị 16O) . Cho khối lượng nguyên tử trung bình của clo là 35,5. Câu 15. Trong nước hidro chủ yếu tồn tại 2 đồng vị 11H và 12H. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị 12H. Trong 1ml nước. biết khối lượng nguyên tử trung bình của hiđro trong nước nguyên chất là 1,008. Xác định số phân tử tạo thành Câu 16. Cho 2 đồng vị hidro với tỉ lệ với tỉ lệ % số nguyên tử 11H (99%) và 12H (1%) và clo 1735Cl (75,53%)và 1737Cl (24,47%) Tính nguyên tử khối trung bình của mỗi nguyên tố Có thể có bao nhiêu loại phân tử HCl khác nhau được tạo ra từ 2 loại đồng vị của mỗi nguyên tố đó. Tính phân tử khối của mỗi phân tử loại nói trên. Câu 17. Trong tự nhiên oxi tồn tại 3 đồng vị bền 816O; 817O;8 18O còn cacbon có 2 đồng vị bền là 612C và 613C. Hỏi có thể tạo thành bao nhiêu loại phân tử khí CO2. Tính khối lượng phân tử (phân tử khối) của chúng, lấy giá trị khối lượng nguyên tử (nguyên tử khối) bằng số khối. Câu 18. Trong tự nhiên oxi tồn tại 3 đồng vị bền 816O; 817O;8 18O và hidro có 3 đồng vị bền 11H ; 12H ; 13H Viết các phân tử nước tạo thành. Bài tập tổng hợp Câu 19. Nguyên tố X có 2 đồng vị là X1, X2 . MX = 24,8. Đồng vị X2 nhiều hơn đồng vị X1 là 2 nơtron. Tính số khối và tỉ lệ % mỗi đồng vị , biết tỉ lệ số nguyên tử của 2 đồng vị là X1 : X2 = 3 : 2. Câu 20. Nguyên tố A có 2 đồng vị X và Y . Tỉ lệ số nguyên tử của X : Y là 45 : 55. Tổng số hạt trong nguyên tử X là 32. X nhiều hơn Y 2 nơtron. Trong Y số hạt mang điện nhiều gấp 2 lần số hạt không mang điện. Tính nguyên tử lượng trung bình của A. Câu 21. Cho 1 dung dịch chứa 8,19 gam muối NaX tác dụng với 1 lượng dư dung dịch dung dịch AgNO3 thu được 20,09 gam kết tủa Tìm nguyên tử khối và gọi tên X X có 2 đồng vị, giả sử số nguyên tử của đồng vị thứ nhất nhiều gấp 3 lần số nguyên tử của đồng vị thứ 2. Hạt nhân của đồng vị thứ nhất ít hơn hạt nhân của đồng vị thứ 2 là 2 nơtron. Tìm số khối của mỗi đồng vị. Câu 22. Một hỗn hợp đồng vị có số khối trung bình là 31,1 và tỉ lệ % của các đồng vị này là 90% và 10% . Tổng số hạt trong 2 đồng vị là 93 và số hạt không mang điện bằng 0,55 lần số hạt mang điện. Tìm số điện tích hạt nhân và số nơtron trong mỗi đồng vị. Câu 23. Hỗn hợp 2 đồng vị có nguyên tử lượng trung bình là 40,08. Hai đồng vị này có số nơtron hơn kém nhau là 2. Đồng vị có số khối nhỏ chiếm 96%, đồng vị có số khối lớn chiếm 4 %. Tìm số khối của mỗi đồng vị. Dạng 4. Viết cấu hình electron của nguyên tử. LÝ THUYẾT 1 . Trong nguyên tử các electron chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao theo dãy: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s … Để nhớ ta dùng quy tắc Klechkowsky 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f… 6s 6p 6d 6f… 7s 7p 7d 7f… Khi viết cấu hình electron trong nguyên tử của các nguyên tố. Đối với 20 nguyên tố đầu cấu hình electron phù hợp với thứ tự mức năng lượng. VD : 19K cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Đối với nguyên tử thứ 21 trở đi cấu hình electron không trùng mức năng lượng, nên mức năng lượng 3d lớn hơn 4s. Ví dụ : 26Fe. Mức năng lượng : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. Cấu hình electron của một số nguyên tố như Cu, Cr, Pd …có ngoại lệ đối với sự sắp xếp electron lớp ngoài cùng, vì để cấu hình electron bền nhất.Khi gặp cấu hình electron có d4 và d9 thì phải chuyển thành d5 và d10 VD : Cu có Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. (đáng lẽ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2, nhưng electron ngoài cùng nhảy vào lớp trong để có mức bão hòa và mức bán bão hòa). 2. Xác định nguyên tố là phi kim hay kim loại. Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng là kim loại (trừ nguyên tố hiđro, heli, bo). Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng là phi kim. Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm. Các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng nếu ở chu kỳ nhỏ là phi kim, ở chu kỳ lớn là kim loại. BÀI TẬP Câu 1. Hãy viết cấu hình e của nguyên tử trong các trường hợp sau : a. Có tổng số e trong phân lớp p là 7. b. Có tổng số e trong phân lớp p là 5 c. Là nguyên tố p, có 4 lớp, 3 e lớp ngoài cùng. d. Là nguyên tố d, có 4 lớp,1 e lớp ngoài cùng.e. e. Là nguyên tố s, có 4 lớp, 1 e lớp ngoài cùng. Câu 2. a. Viết cấu hình nguyên tử của Cl ( Z =17), Fe ( Z=26),Ca ( Z- 20) và cấu hình ion của Cl-, Fe2+, Ca 2+ b.Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có số hiệu sau : Na (Z = 11) ; Mg (Z=12) ; Al (Z=13) ; Si (Z=14) ; Mn (Z=25) ; Co (Z=27) ; Cl (Z=17) . c.Hãy viết cấu hình electron : Fe , Fe2+ , Fe3+ , S , S2- . Câu 3. a.Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s24p4 . Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử X. b.Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số electron ở các phân lớp p là 11. Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử Y. Câu 4. Nguyên tử R nhường 1 electron tạo ra cation R+ cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6 . Viết cấu hình electron nguyên tử R. Câu 5. Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số electron trong các phân lớp p là 7. Nguyên tử của nguyên tố B có tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 8. Xác định A, B. Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố A, B. Câu 6. Phân lớp electron cuối cùng của hai nguyên tử A, B lần lượt là 3p, 4s . Tổng số electron của hai phân lớp này là 5, hiệu số electron của hai phân lớp này là 3. .Xác định điện tích hạt nhân của hai nguyên tử A và B. Viết cấu hình e đầy đủ của A, B. Câu 7. Nguyên tử X , ion Y2+ và ion B- đều có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p6. a. Viết cấu hình electron nguyên tử của Y và B . b. Cấu hình electron trên có thể là cấu hình của những nguyên tử, ion nào? Câu 8. Viết cấu hình của nguyên tử R, X, Y và xác định chúng biết rằng: - Nguyên tử R có lớp ngoài cùng là lớp thứ 3, chứa 5 eletron. - Nguyên tử Y có mức năng lượng cao nhất là 5p, chứa 5 electron. - Nguyên tử Y có lớp ngoài cùng là lớp thứ tư, chứa 3 electron.