Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số 1 Văn Bàn
A. MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM
Chương “Cấu tạo nguyên tử” là chương lí thuyết chủ đạo, bản thân nó chứa
đựng nhiều nội dung mới và khó với học sinh THPT, vì thế giúp học sinh biết, hiểu
và vận dụng được nội dung của chương để giải quyết những vấn đề mà các em gặp
phải trong quá trình học bộ môn Hoá Học là rất quan trọng. Xuất phát từ thực tế đó
tôi xin đưa ra một vài ý kiến trong đề tài sáng kiến, kinh nghiệm: “Phương pháp
giải bài tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) để quí thầy cô và các
em học sinh tham khảo và góp ý kiến.
II. LỊCH SỬ CỦA SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM
Từ thực tế giảng dạy và tiếp thu ý kiến của của các thầy, cô trong tổ bộ môn
Hoá Học và các em học sinh lớp 10 (Học chương trình nâng cao) trường THPT Số
1 Văn Bàn, tôi nhận thấy việc phân dạng bài tập lí thuyết và bài tập định lượng liên
quan đến nội dung của chương có ý nghĩa vô cùng lớn. Không những giúp các em
học sinh có điều kiện mở rộng và tìm hiểu sâu thêm về thế giới vi mô mà còn phát
triển được óc tư duy logic, sáng tạo ... từ đó trang bị cho học sinh kĩ năng học tập,
nghiên cứu được tập làm một nhà khoa học. Đối với giáo viên, quá trình lồng ghép
nội dung, phương pháp giải bài tập sẽ tạo ra mối quan hệ hai chiều từ đó giúp giáo
viên nắm được hiệu quả giáo dục về các mặt: Nhận thức, thái độ, quan điểm, xu
hướng hành vi của học sinh. Từ những lợi ích đó mà đề tài sáng kiến, kinh nghiệm
“Phương pháp giải bài tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) đã
được xây dựng và hoàn thành.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM
Giúp giáo viên và học sinh có điều kiện tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo nguyên
tử, tạo tiền đề cho quá trình tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo chất.
IV. NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nhiệm vụ của đề tài
Kiểm tra, đánh giá quá trình nhận thức của học sinh, giáo viên có điều kiện
nâng cao hiệu quả giáo dục.
2. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Chủ yếu đi sâu phân dạng bài tập theo chủ đề; kết hợp lồng ghép: lí thuyết -
bài tập, bài tập - lí thuyết để kiểm tra, đánh giá học sinh.
VI. GIỚI HẠN (PHẠM VI) NGHIÊN CỨU
Chương 1: “NGUYÊN TỬ” - SGK HOÁ HỌC 10; sách bài tập HOÁ HỌC
10 hai ban (cơ bản và nâng cao) và các tài liệu tham khảo của NXB Giáo dục.
1
Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số 1 Văn Bàn
B. NỘI DUNG
I. TÓM TẮT NỘI DUNG LÍ THUYẾT CƠ BẢN CỦA CHƯƠNG
Nguyªn tö
CÊu tróc vá nguyªn tö
Nguyªn tè ho¸ häc
KÝch th−íc, khèi l−îng nguyªn tö
H¹t nh©n nguyªn tö
Vá nguyªn tö
Proton (p)
N¬tron (n)
§iÖn tÝch: 1+
Khèi l−îng: 1u
§iÖn tÝch: 0
Khèi l−îng: 1u
Electron (e) §iÖn tÝch: 1-
Khèi l−îng: 5,5.10
-4
u
Obitan nguyªn tö
Obitan nguyªn tö
Gåm c¸c e cã n¨ng l−îng
gÇn b»ng nhau.
KÝ hiÖu: n = 1 2 3 4 ...
K L M N ...
Sè obitan: n
2
Ph©n líp e
Gåm c¸c e cã n¨ng l−îng b»ng
nhau.
KÝ hiÖu: s p d f
Sè obitan: 1 3 5 7
Sù ph©n bè e
Nguyªn lÝ Pau - li
Nguyªn lÝ v÷ng bÒn
TrËt tù møc n¨ng l−îng
Quy t¾c Hun
CÊu h×nh e nguyªn tö
§Æc ®iÓm e líp ngoµi cïng
§iÖn tÝch h¹t nh©n (Z+): Z = sè p = sè e
Sè khèi (A): A = Z + N
Nguyªn tö khèi trung b×nh: A =
§ång vÞ aA + bB
100
2
2
Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số 1 Văn Bàn
II. TÓM TẮT CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Dạng 1:
- Xác định khối lượng nguyên tử.
- Các bài toán về độ rỗng của nguyên tử, của vật chất và tỉ khối hạt nhân
nguyên tử khi biết kích thước nguyên tử, hạt nhân và số khối.
Kiến thức cần nắm vững:
+ Nguyên tử được cấu tạo bởi 3 hạt cơ bản : e, p, n.
Khối lượng hạt e là : 9,1094.10-28 (g) hay 0,55.10-3 u
Khối lượng hạt p là :1,6726.10-24 (g) hay 1 u
Khối lượng hạt n là :1,6748.10-24 (g) hay 1 u
+ Khối lượng nguyên tử : nneNT mmmm
+
+
=
. Do khối lượng của cac hạt e rất
nhỏ, nên coi khối lượng nguyên tử nnNT mmm
+
=
.
+ Khối lượng riêng của một chất :
V
m
D=.
+ Thể tích khối cầu : 3
3
4rV
π
=; r là bán kính của khối cầu.
+ Liên hệ giữa D và V ta có công thức :
3
.14,3.
3
4r
m
D=
2. Dạng 2: Các dạng bài tập liên quan đến các hạt tạo thành một nguyên tử.
Kiến thức cần nắm vững:
- Tổng số hạt cơ bản (x) = tổng số hạt proton (p) + tổng số hạt nơtron (n) +
tổng số hạt electron (e). Do p = e nên (x) = 2p + n.
- Sử dụng bất đẳng thức của số nơtron (đối với đồng vị bền có 822
≤
≤
Z):
để lập 2 bất đẳng thức từ đó tìm giới hạn của p.
pnp 5,1≤≤
3. Dạng 3: Dạng bài tập tìm số khối, phần trăm đồng vị và khối lượng nguyên tử
(nguyên tử khối) trung bình.
Kiến thức cần nắm vững:
Hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị, nên khối lượng
nguyên tử của các nguyên tố đó là khối lượng nguyên tử trung bình của hỗn hợp
các đồng vị.∑
∑
=
i
ii
x
Mx
M
Với i: 1, 2, 3, …, n.
3
Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số 1 Văn Bàn
x
i : số nguyên tử (hay tỉ lệ % của nguyên tử).
M
i : nguyên tử khối (số khối).
Phương pháp:
- Gọi x, (hoặc a) và M1 lần lượt là thành phần % (hoặc số nguyên tử) và
nguyên tử khối của đồng vị thứ nhất.
- Gọi y, (hoặc b) và M2 lần lượt là thành phần % (hoặc số nguyên tử) và
nguyên tử khối của đồng vị thứ hai.
Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố là
M
Sau đó lập sơ đồ đường chéo:
M
M
1
M
2
M
2
- M
M
1
- M
I x (a) ...
II y (b) ...
Từ sơ đồ, có: 2
1
-
=
yM-
M
M
x
M
(hoặc: 2
1
-
a=
bM-
M
M
M
).
Lấy giá trị tuyệt đối của biểu thức trên được giá trị cần xác định.
4. Dạng 4: Dựa vào cấu hình electron xác định nguyên tố là phi kim hay kim loại
và cho biết tính chất hóa học của chúng.
Kiến thức cần nắm vững:
a. 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.
4
Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số 1 Văn Bàn
+ 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.
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).
b. 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.
5. Dạng 5: Bài tập liên quan đến các số lượng tử
Kiến thức cần nắm vững:
- Số lượng tử chính (n
N*). Số lượng tử này xác định năng lượng của e
trong nguyên tử (E = 24
22
2me
nh
π
−, trong đó m: là khối lượng electron; e: là điện tích
của electron; h: là hằng số Pơlăng có giá trị = 6,625 es.s).
- Số lượng tử phụ (l) qui định hình dạng AO (l = 0; AOs. l = 1; AOp. l = 2;
AOd. l = 3; AOf ...) và xác định mô men động lượng M của electron (M = m.v.r)
theo công thức: M = (1)
2
hll
π
+ nó gồm các giá trị từ 0 đến n – 1 (như vậy ứng với
một giá trị của n sẽ có n giá trị của l).
- Số lượng tử từ (ml) xác định hình chiếu mô men động lượng của electron
trên trục z; Mz = 2
hm
π
, nó qui định số AO trong cùng một phân lớp. Số lượng tử từ
gồm các giá trị từ - l đến + l. Như vậy, ứng với một giá trị của l có 2l + 1 giá trị của
ml hay ứng với một giá trị của n có n2 giá trị của ml.
- Số lượng tử spin (ms) mô tả hình chiếu mô men động lượng riêng của
electron, ms có hai giá trị (-1/2 và +1/2).
III. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Dạng 1: Ở 200C DAu = 19,32 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử Au là
những hình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể. Biết khối lượng nguyên tử của Au là
196,97. Tính bán kính nguyên tử của Au?
Hướng dẫn:
Thể tích của 1 mol Au: 3
195,10
32,19
97,196 cmVAu == .
5