Hoá học 10 Bài 2: Hạt nhân nguyên tử - Nguyên tố hóa học - Đồng vị

A. Lý thuyết

I. Hạt nhân nguyên tử

1. Điện tích hạt nhân

- Nếu hạt nhân nguyên tử có Z hạt proton thì điện tích hạt nhân là Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân là Z.

- Số đơn vị điện tích hạt nhân = số p = số e = Z

2. Số khối

Số khối của hạt nhân (A) bằng tổng số prton (Z) và tổng số nơtron (N)

Công thức: A = Z + N

II. Nguyên tố hóa học

1. Định nghĩa

- Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác số khối.

- Những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân đều có tính chất hóa học giống nhau.

2. Số hiệu nguyên tử

- Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.

- Vậy: số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân = số p = số e = Z

3. Kí hiệu nguyên tử 

${}_Z^{A}X$

- X là kí hiệu nguyên tố.

- A là số khối (A = Z + N)

- Z là số hiệu nguyên tử

III. Đồng vị

- Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron, do đó số khối của chúng khác nhau.

- Ví dụ: 

+ Hiđro có 3 đồng vị là: ${}_1^{1}H{;}_1^{2}H{;}_1^{3}H$

+ Clo có 2 đồng vị là: ${}_{17}^{35}Cl{;}_{17}^{37}Cl$

Hình 1: Sơ đồ cấu tạo các nguyên tử đồng vị của nguyên tố Hidro

IV. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

1. Nguyên tử khối

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

+ Công thức: A = mP + mn

+ Nguyên tử khối cho biết khối lượng nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.

2. Nguyên tử khối trung bình

- Công thức: $\overline{A}=\frac{A_1.x+A_2.y+A_3.z+....A_n.n}{100}$

+ Trong đó A1, A2, A3,….là số khối của các đồng vị.

+ x, y, z,….là thành phần trăm của các đồng vị. 

Ví dụ 1: Clo có hai đồng vị là ${}_{17}^{35}Cl{;}_{17}^{37}Cl$

Nguyên tử khối trung bình của Cl là: 

$\overline{A}=\frac{A_1.x+A_2.y}{100}=\frac{35.75,77+37.24,23}{100}=35,5$

Ví dụ 2: Xét 50 nguyên tử X thì có 27 nguyên tử X1 và 23 nguyên tử X2.

Số khối A1 = 35 + 44 =79; A2 =35 + 46=81

Ta có: $\overline{A}=\frac{79.27+81.23}{50}=79,92$

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI SGK

Câu 1 trang 13 SGK Hóa 10

Nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng

A. số khối.      

B. số nơtron. 

C. số proton.

D. số nơtron và số proton.

Hướng dẫn giải

Nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton.

⇒ Chọn đán án C.

Câu 2 trang 13 SGK Hóa 10

Kí hiệu nguyên tử biểu thị đầy đủ các đặc trưng cho một nguyên tử của một nguyên tố hóa học vì nó cho biết:

A. Số khối.

B. Số hiệu nguyên tử Z.

C. Nguyên tử khối của nguyên tử.

D. Số khối A và số hiệu nguyên tử Z.

Chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Kí hiệu nguyên tử biểu thị đầy đủ các đặc trưng cho một nguyên tử của một nguyên tố hóa học vì nó cho biết số khối A và số hiệu nguyên tử Z.

⇒ Đáp án D.

Câu 3 trang 14 SGK Hóa 10

Nguyên tố cacbon có hai đồng vị: chiếm 98,89% và chiếm 1,11%

Nguyên tử khối trung bình của cacbon là:

A, 12,500.                  B. 12,011.                      C. 12,022.                 D. 12,055.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức tính nguyên tử khối trung bình, ta có:

$\overline{A}=\frac{A_1.x+A_2.y}{100}=\frac{12.98,89+13.1,11}{100}=12,0111$

Nguyên tử khối trung bình của cacbon là 12,011.

Chọn đáp án B.

Câu 4 trang 14 SGK Hóa 10

Hãy xác định điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, số electron, nguyên tử khối của các nguyên tử thuộc các nguyên tố sau: ${}_3^7\text{Li}$ ; ${}_9^{19}\text{F}$ ; ${}_{12}^{24}\text{Mg}$ ; ${}_{20}^{40}\text{Ca}$

Hướng dẫn giải

${}_3^7\text{Li}$

• Điện tích hạt nhân nguyên tử: 3+
• Số proton: 3
• Số nơtron: 7 - 3 = 4
• Số electron: 3
• Nguyên tử khối: 7

${}_9^{19}\text{F}$

• Điện tích hạt nhân nguyên tử: 9+
• Số proton: 9
• Số nơtron: 19 - 9 = 10
• Số electron: 9
• Nguyên tử khối: 19

${}_{12}^{24}\text{Mg}$

• Điện tích hạt nhân nguyên tử: 12+
• Số proton: 12
• Số nơtron: 24 - 12 = 12
• Số electron: 12
• Nguyên tử khối: 24

${}_{20}^{40}Ca$

• Điện tích hạt nhân nguyên tử: 20+
• Số proton: 20
• Số nơtron: 40 - 20 = 20
• Số electron: 20
• Nguyên tử khối: 40

Câu 5 trang 14 SGK Hóa 10

Đồng có hai đồng vị ${}_{29}^{65}\text{Cu}$ và ${}_{29}^{63}\text{Cu}$. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm của mỗi đồng vị.

Hướng dẫn giải

Gọi x là thành phần % của đồng vị 65Cu.

Ta có:

$\frac{65x+63.(100-x)}{100}=63,54$

→ x = 27% 

→ Thành phần 63Cu là 73%

Vậy thành phần phần trăm của 65Cu là 27% và 63Cu là 73%

Câu 6 trang 14 SGK Hóa 10

Hiđro có nguyên tử khối là 1,008. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị   trong 1ml nước (cho rằng trong nước chỉ có đồng vị  và ) ?

(Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/ml).

Hướng dẫn giải

Gọi % đồng vị  là a:

 = 1,008 ⇒ a = 0,8

Khối lượng của 1ml H2O là: m = 1 gam

 = 16 + 2,016 = 18,016u

Số mol của 1 gam nước là: 1/18,016 (mol)

→ nH(H2O) = 2/18,016 (mol)

Số nguyên tử H có trong 1ml H2O

 = 0,666.1023 nguyên tử = 666.1020 nguyên tử

Số nguyên tử  chiếm:  = 5,325.1020 nguyên tử

Vậy số nguyên tử  trong 1ml H2O chiếm 5,325.1020 nguyên tử

Câu 7 trang 14 SGK Hóa 10

Oxi tự nhiên là một hỗn hợp các đồng vị: 99,757% 16O; 0,039% 17O; 0,204% 18O. Tính số nguyên tử của mỗi loại đồng vị khi có 1 nguyên tử 17O.

Hướng dẫn giải

Tỉ lệ mỗi đồng vị O trong hỗn hợp 3 đồng vị:

99,757% 16O ⇒ 99757 nguyên tử 16O

0,039% 17O ⇒ 39 nguyên tử 17O

0,204% 18O ⇒ 204 nguyên tử 18O

Khi có 1 nguyên tử 17O thì số nguyên tử:

16O là: $\frac{99757}{39}=2558$ nguyên tử.

18O là: $\frac{204}{39}=5$ nguyên tử.

Câu 8 trang 14 SGK Hóa 10

Agon tách ra từ không khí là hỗn hợp ba đồng vị: 99,6% 40Ar; 0,063% 38Ar; 0,337% 36Ar. Tính thể tích của 10g Ar ở điều kiện tiêu chuẩn.

Hướng dẫn giải

Nguyên tử khối trung bình của Agon là:

22,4 lít Ar ở đktc có khối lượng 39,985 g

x lít Ar ở đktc có khối lượng 10 g

⇒ x = (10.22,4)/39,985 = 5,602 lít

Vậy thể tích của 10g Ar ở điều kiện tiêu chuẩn là 5,602 lít.