TRƯỜNG THPT SỐ 1 BỐ TRẠCH
TỔ HÓA HỌC
---  -  -  ---

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TUYỂN CHỌN, PHÂN LOẠI
BÀI TẬP CHUYÊN SÂU PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ,
BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC ÁP DỤNG GIẢNG DẠY, TUYỂN CHỌN
VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THPT

Giáo viên: Trần Thái Sơn
Tổ: Hóa học

Năm học 2012 – 2013


Sáng kiến kinh nghiệm

MỤC LỤC
A. MỞ ĐẦU.....................................................................................................3
B. NỘI DUNG..................................................................................................4
I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT...................................................................4
I.1. Nguyên tử.........................................................................................4
I.2. Bảng tuần hoàn................................................................................6
II. PHÂN LOẠI BÀI TẬP..........................................................................7
II.1. Bài tập xác định khối lượng nguyên tử, khối lượng riêng, độ
rỗng của tinh thể, bán kính nguyên tử...................................................
II.2. Bài tập xác định thành phần nguyên tử.........................................
II.3. Bài tập xác định số khối, % khối lượng, % số lượng nguyên tử
..................................................................................................................
II.4. Bài tập liên quan đến các số lượng tử............................................

ra những học sinh năng khiếu để tuyển chọn vào đội tuyển học sinh giỏi khối 11.
II. Mục đích nghiên cứu
-

Tạo ra một tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh.

- Phát hiện học sinh năng khiếu từ lớp 10 để tuyển chọn vào đội tuyển học
sinh giỏ khối 11.

-

Nâng cao hiệu quả bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi.

III. Đối tượng nghiên cứu
- Nội dung kiến thức cơ bản, nâng cao và chuyên sâu thuộc chương: Cấu tạo
nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

-

Khả năng tiếp thu, trình độ của học sinh các lớp 10A1, 10A2.

IV. Nội dung nghiên cứu
-

Nội dung sách giáo khoa chương: Cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn.

-

Các bài tập nâng cao và chuyên sâu.


proton (p, điện tích 1+)
notron (n, không mang điện) ; mp = mn = 1,67.10-27kg = 1u
me = 9,1.10-31kg

- Lớp vỏ: electron (e, điện tích 1-)
+ Điều kiện bền của nguyên tử: (Z ≤ 82) => 1 ≤

N
≤ 1,5 ( trừ H)
Z

+ Đồng vị: Là những loại nguyên tử của cùng 1 nguyên tố, có cùng số proton nhưng
khác nhau về số notron nên số khối khác nhau.
+ Nguyên tử khối trung bình:
MA =

∑ A .a %
∑a %
i

i

(Ai: Số khối của các đồng vị, a i%: phần trăm số nguyên tử
tương ứng của các đồng vị, % số nguyên tử các đồng vị cũng là % số mol của
chúng)
i

I.1.2. Mối liên hệ giữa bán kính nguyên tử (r); thể tích nguyên tử (V nt); thể tích
tinh thể (Vtt); khối lượng riêng tinh thể (dtt); khối lượng riêng nguyên tử (dnt)
+ Bán kính nguyên tử: Vnt =

3A
(cm)
4πNd

Công thức trên khi coi nguyên tử là những hình cấu chiếm 100% thể tích
nguyên tử.
Thực tế, nguyên tử rỗng, phần tinh thể chỉ chiếm a%. Nên các bước tính như
sau:
V mol nguyên tử có khe rỗng: Vtt =
V mol nguyên tử đặc khít:

Trần Thái Sơn

A
= Vo.
d

V mol (có đặc khít) = Vo. a% =

A
.a%
d

Trường THPT Số 1 Bố Trạch


Sáng kiến kinh nghiệm

V 1 nguyên tử:



3

4

5

6

7

...

Ký hiệu:

K

L

M

N

O

P

Q

...


Trường THPT Số 1 Bố Trạch


Sáng kiến kinh nghiệm

- Số lượng tử phụ (m, m gồm các giá trị từ 0 đến n – 1). Ứng với một giá trị n
sẽ có n giá trị l. Giá trị của l = 0, 1, 2, 3 ... ứng với electron ở các phân lớp s, p, d,
f ...
- Số lượng tử từ (ml, gồm các giá trị nguyên tử - l đến + l). Ứng với một giá
trị l sẽ có 2l + 1 giá trị ml.
sau:

Ví dụ: phân lớp p (l = 1) sẽ có 3 giá trị của ml là – 1, 0, +1 ứng với các AO
– 1, 0, +1

- Số lượng tử từ spin (ms). ms có 2 giá trị -1/2 và +1/2 ứng với chiều spin
hướng xuống (spin down) và lên spin up).
I.2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học
I.2.1. Bảng tuần hoàn
+ Ô: STT ô = số p = số e = Z
+ Chu kì: STT chu kì = số lớp electron: - Chu kì nhỏ: 1, 2, 3
- Chu kì lớn: 4, 5, 6, 7 (chưa hoàn thiện)
+ Nhóm: STT nhóm = e hóa trị (trừ nhóm VIIIB có 8, 9, 10 e hóa trị).
Các nguyên tố thuộc cùng một nhóm có tính chất hóa học tương tự nhau.
- Nhóm A: gồm các nguyên tố s, p;

STT nhóm = e ở lớp ngoài cùng = e

hóa trị

Sáng kiến kinh nghiệm

+ Bán kính nguyên tử: Theo chiều tăng dần ĐTHN, trong 1 CK, bán kính nguyên
tử giảm dần; trong 1 nhóm A, bán kính nguyên tử tăng dần.
+ Độ âm điện: Đại lượng đặc trưng cho khả năng hút e về phía nguyên tử nguyên tố
khi tham gia liên kết hoá học. Theo chiều tăng dần ĐTHN, trong 1 CK, độ âm điện
tăng dần; trong 1 nhóm A, độ âm điện giảm dần.
+ Năng lượng ion hóa thứ nhất: Theo chiều tăng dần ĐTHN, trong 1 CK, I 1 tăng
dần; trong 1 nhóm A, I1 giảm dần.
+ Tính kim loại, phi kim: Theo chiều tăng dần ĐTHN, trong 1 CK, TKL giảm dần,
TPK tăng dần; trong 1 nhóm A, TKL tăng dần, TPK giảm dần.
+ Tính axit – bazơ của oxit và hiđroxit: Theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân,
trong 1 chu kì: Axit tăng, bazơ giảm, trong một nhóm A: Axit giảm, bazơ tăng.
+ Hóa trị cao nhất với oxi tăng từ 1 → 7 (a), hóa trị của phi kim với hiđro giảm từ
4 → 1 (b). Mối liên hệ là a + b = 8
II. PHÂN LOẠI BÀI TẬP
II.1. Bài tập xác định khối lượng nguyên tử, xác định khối lượng riêng, độ rỗng
của tinh thể, bán kính nguyên tử ...
Ví dụ:
3
1. Xác định bán kính gần đúng của Ca. Cho d Ca = 1,55 g / cm và M Ca = 40,08 g / mol .

Biết rằng trong tinh thể các nguyên tử trên chỉ chiếm 74% thể tích, còn lại là các
khe rỗng. Cho N = 6.1023.
o

2. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử của Fe lần lượt là 1,28 A và 56
g/mol. Tính khối lượng riêng của sắt biết rằng trong tinh thể các nguyên tử sắt
chiếm 74% thể tích còn lại là phần rỗng (cho N = 6,02.1023; π = 3,14 ).
HƯỚNG DẪN

Trần Thái Sơn

3.19,14
= 1,97.10 −8 cm
23
4.3,14.6.10

56
g
6,02.10 23

Trường THPT Số 1 Bố Trạch


Sáng kiến kinh nghiệm

4
3

−8 3
3
Thể tích 1 nguyên tử Fe: V = π (1,28.10 ) cm ⇒ d =

m
= 10,59 g / cm 3
V

Vì các nguyên tử sắt chỉ chiếm 74% thể tích trong tinh thể nên khối lượng riêng của
tinh thể sắt là:
d ' = 10,59.

Ta có: x + y = 100 (1)
Mặt khác dựa vào NTKTB của clo ta có: 35x + 37y = 35,5.100 (2)
Từ (1) và (2) ta giải được x = 75; y = 25.
Trong 1mol HClO4 có 1 mol Cl => có 0,25 mol 37Cl
=> %m

37

Cl

=

0,25.37.100
= 9,20%
1 + 35,5 + 16

II.4. Bài tập liên quan đến các số lượng tử
Ví dụ:
1. Cho biết 4 số lượng tử của electron cuối cùng trong nguyên tử nguyên tố sau:
a. Mg (Z = 12).

b. Cl (Z = 17).

2. Trong một nguyên tử có tối đa bao nhiêu electron ứng với:
Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch


Sáng kiến kinh nghiệm

. Tỷ
16

lệ thành phần khối lượng của A và B trong oxit theo thứ tự là 6 : 11.
a. Xác định A, B và viết cấu hình electron nguyên tử tương ứng, biểu diễn sự phân
bố electron lên các obitan.
b. Có thể hình thành phân tử AO3; BO3 được hay không? Giải thích.
HƯỚNG DẪN
a. Đặt khối lượng mol nguyên tử của A và B lần lượt là A g/mol và B g/mol.
Theo giả thiết:

A + 32 11
= ⇒ 11B − 16 A = 160 . (1)
B + 32 16

Thành phần khối lượng của A trong AO2:

A
A + 32

Thành phần khối lượng của B trong BO2:

B
B + 32

Theo giả thiết:
Mà

A
B

III. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ
III.1. Giải pháp thực hiện
Trên cơ sở nghiên cứu, tổng hợp tài liệu và phân loại bài tập thành các dạng, chúng
tôi đã hoàn chỉnh tài liệu và tiến hành chuyển giao cho đồng chí phụ trách đội tuyển
học sinh giỏi khối 11 để làm tài liệu cho việc giảng dạy và nghiên cứu, đồng thời
giao bài tập cho nhóm các học sinh có năng khiếu về bộ môn trong lớp 10A2 nghiên
cứu, dùng nhóm học sinh có năng khiếu của lớp 10A1 để đối chứng. Căn cứ quá
trình giảng dạy của giáo viên, khả năng tiếp thu của học sinh để kiểm tra và đánh
giá.
III.2. Kết quả
Sau quá trình cho nhóm học sinh có năng khiếu của lớp 10A2 (15 em) tự nghiên
cứu các tài liệu đã soạn, nhóm học sinh lớp 10A1 (15 em) làm đối chứng, chúng tôi
tiến hành làm bài kiểm tra đánh giá khả năng của học sinh, kết quả như sau:
Lớp

Điểm trên 5

Điểm dưới 5

10A1

66,67%

33,33%

10A2

26,67%

73,33%

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

10


Sáng kiến kinh nghiệm

C. PHỤ LỤC
MỘT SỐ BÀI TẬP TƯƠNG TỰ VÀ TỔNG HỢP
o

Bài 1. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử của kẽm lần lượt là 1,3 A
và 65 g/mol.
a. Tính khối lượng riêng của kẽm.
b. Biết kẽm không phải là khối đặc mà còn có các khoảng trống, thể tích thực của
kẽm bằng 72,5% thể tích tinh thể. Tính khối lượng riêng của tinh thể kẽm.
HƯỚNG DẪN:
a. 9,81 g/cm3.
b. 7,11 g/cm3.
o

Bài 2. Một nguyên tử có bán kính xấp xỉ 1,28 A và khối lượng riêng tinh thể là
7,89g/cm3. Biết rằng trong tinh thể các nguyên tử chiếm 74% thể tích tinh thể, còn
lại là khoảng trống. Tính khối lượng riêng trung bình của nguyên tử (g/cm 3) và khối
lượng mol nguyên tử.
HƯỚNG DẪN:
d = 10,66g/cm3. M = 56,34.10-24g.
Bài 3. Hợp chất A là MXx, trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng. M là kim loại,
X là phi kim thuộc chu kỳ 3. Trong hạt nhân của M có n – p = 4, của X có n’ = p’ (n,
n’; p, p’ là số nơtron và số proton). Tổng số proton trong phân tử A là 58. Xác định

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

11


Sáng kiến kinh nghiệm

Bài 4. electron cuối cùng của các nguyên tử nguyên tố A, B được đặc trưng bởi các
số lượng tử:
A: n = 3; l = 1; m = -1; ms = +

1
.
2

B: n = 3; l = 1; m = 0; ms = -

1
.
2

a. Xác định vị trí của A, B trong bảng tuần hoàn.
b. Cho biết loại liên kết và công thức cấu tạo phân tử AB3.
c. Trong tự nhiên tồn tại hợp chất A 2B6. Giải thích sự hình thành liên kết trong phân
tử này.
HƯỚNG DẪN
a. A là Al; B là Cl (tự xác định vị trí dựa theo cấu hình electron).
b. Phân tử AlCl3, liên kết cộng hóa trị.
c. Phân tử hình thành nhờ liên kết phối trí giữa Cl và Al (tự viết CTCT).
Bài 5. Có 2 nguyên tố A, B thông dụng:

•

TH1: Z = 15, B là P ⇒ N = 22 ⇒A = 37. Đây là đồng vị không bền (loại).

•

TH2: Z = 16, B là S ⇒ N = 20 ⇒A = 36. Đây là đồng vị không bền (loại).

•

TH3: Z = 17, B là Cl ⇒ N = 18 ⇒A = 35. Đây là đồng vị bền (nhận).

Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

12


Sáng kiến kinh nghiệm
35
Vậy B là 17 Cl .

c. CTPT của X giữa A và B là AlCl 3 nhưng Al mới có 6 e ở lớp ngoài cùng nên có
khuynh hướng nhị hợp tạo Al2Cl6 để đạt 8 e ở lớp ngoài cùng.
Hiệu độ âm điện giữa A và B = 1,55 nên là liên kết cộng hóa trị có cực. Ngoài liên
kết cộng hóa trị bình thường còn có liên kết phối trí giữa nguyên tử Cl với Al (bản
chất cũng là liên kết CHT).
d. AlCl3 (M = 133,5 đvC); Al2Cl6 (M = 267 đvC).
2−


Vậy A là S có số khối là 32; B là O có số khối là 16.
b. Tự biểu diễn.
c. CT: SO2 (tự viết CTCT; CTe), gồm 1 LK đôi và 1 LK phối trí.
Bài 7. Hợp chất M được tạo thành từ cation X + và anion Y2-. Mỗi ion đều gồm 5
nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên. Tổng số proton trong X + là 11, còn tổng số
electron trong ion Y2- là 50.
Hãy xác định công thức phân tử và gọi tên M, biết rằng 2 nguyên tố trong Y 2thuộc cùng 1 nhóm và 2 chu kỳ liên tiếp.
HƯỚNG DẪN
Ion X+ có 5 nguyên tử, gọi ZX là số proton trung bình của 1 nguyên tử trong X + thì
ZX = 11/5 = 2,2. Vậy trong X+ phải có nguyên tố có số p nhỏ hơn 2,2. Đó là H (còn
He với Z = 2 là khí hiếm không tạo muối). Đặt A là nguyên tố còn lại trong X + thì
công thức X+ có dạng AxHy.

Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

13


Sáng kiến kinh nghiệm

Theo giả thiết:
X+y=5

⇒ ZA =

6
+1

nguyên tố trên với X, A, B đã xác định.
HƯỚNG DẪN
a. X, A, B lần lượt là H, N, O (tự lập các hệ thức, giải PT và viết CHe).
b. Công thức phân tử: HNO2; HNO3 (tự viết CTCT, CT e).
Bài 9. Cho 3 nguyên tố X, Y, Z thuộc cùng một chu kỳ nhỏ trong bảng tuần hoàn
(ZX < ZY < ZZ). Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng số hiệu nguyên tử
của X và Z. electron cuối cùng trong nguyên tử Y có giá trị các số lượng tử là: l = 1;
m = 1; ms = +1/2.
1. Xác định số hiệu nguyên tử của mỗi nguyên tố, biết rằng chỉ có 2 trong 3 nguyên
tố này có khả năng tạo hợp chất khí với hiđro.
2. Viết công thức phân tử, công thức Lewis, cho biết bản chất liên kết và đặc điểm
cấu tạo (hình học phân tử và khả năng đime hóa) của các phân tử hình thành giữa
từng cặp nguyên tố X và Y; Y và Z. từ đặc điểm cấu tạo phân tử cho biết hai chất
nào có thể tạo cặp axit – bazơ Lewis ?
HƯỚNG DẪN
Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

14


Sáng kiến kinh nghiệm

1. Nguyên tố Y có : l = 1; m = 1; ms = +1/2 ⇒ p3.
Y thuộc chu kỳ nhỏ, vậy có 2 trường hợp.
- TH1. X, Y, Z thuộc chu kỳ 2, vậy Y là N (ZY = 7).
Theo giả thiết:

Z X + ZZ

(tương tự NH3) với nguyên tử P ở định và có trạng thái lai hóa sp3.
- PCl5: Bản chất là liên kết CHT. Phân tử có cấu trúc hình lưỡng tháp đáy
tam giác với nguyên tử P ở trạng thái sp3d.
+ Cặp axit – bazơ Lewis: AlCl 3 là phân tử cộng hóa trị, Al còn thiếu 2e để đạt cấu
hình e bên vững giống khí hiếm trong khi đo nguyên tử P trong PCl 3 còn một đôi e
chưa liên kết có thể “cho” để tạo liên kết cho – nhận với AlCl 3 nên AlCl3 là axit
Lewis còn PCl3 là bazơ Lewis. (Tự viết CTCT, CTe)

Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

15


Sáng kiến kinh nghiệm

Bài 10. Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phương tâm diện của các ion Na +, còn các ion
Cl- chiếm các lỗ trống tám mặt trong ô mạng cơ sở của các ion Na +, nghĩa là có 1
ion Cl- chiếm tâm của hình lập phương và có 12 ion Cl - khác chiếm điểm giữa của
o
12 cạnh của hình lập phương. Biết cạnh a của ô mạng cơ sở là 5,58 A o, rCl = 1,81A .
−

Khối lượng mol của Na và Cl lần lượt là 22,99 g/mol và 34,45 g/mol. Tính:
a. Bán kính ion Na+.
b. Khối lượng riêng của NaCl (tinh thể).
HƯỚNG DẪN

a

E

F

G

H

I

J

K

L

Điện tích hạt nhân

Z

Z+1

Z+2

Z+3

Z+4

Z+5



16


Sáng kiến kinh nghiệm

- Dự đoán xem đơn chất L có nhiệt độ nóng chảy cao hay thấp, tại sao ?
HƯỚNG DẪN
- 8 nguyên tố trên có số thứ tự liên tục nhau và thuộc các nhóm A. Các nguyên tố
khí hiếm có cấu trúc e lớp ngoài cùng bão hòa nên bền vững và khó mất electron
nên năng lượng ion hóa cao nhất. Vậy nguyên tố H là khí hiếm.
- Nguyên tố H có cấu hình electron ns2np6 kết thúc một chu kỳ nên các nguyên tố
trên thuộc 2 chu kỳ liên tiếp (không cùng chu kỳ).
- Kim loại kiềm là I, halogen là G.
- J có cấu hình e lớp ngoài cùng là ns 2, phân lớp s bão hòa nên khá bền nên năng
lượng ion hóa thứ nhất cao hơn I (ns2) và K (ns2np1) ở trước và sau nó.
- L phải thuộc nhóm IVA, có 4e ở lớp ngoài cùng nên kết tinh trong mạng tinh
thể nguyên tử (kiểu kim cương) nên nhiệt độ nóng chảy cao.
Bài 12. Cho hai nguyên tố X, Y.
X có 3 lớp electron, có số e độc thân tối đa.
Y có 3 lớp electron, có 7e hóa trị.
1. Viết cấu hình electron của X, Y và xác định vị trí của chúng trong bảng tuần
hoàn.
2. a. Cho biết cấu trúc hình học của XY 3; XY5 và dạng lai hóa của nguyên tử trung
tâm.
b. Viết phương trình phản ứng giữa XY3 với O2; XY5 với một ít nước.
3. a. Giải thích tính bền, tính axit, tính oxi hóa của các HRO3.
b. Biến thiên nhiệt độ sôi, tính axit của HR. Giải thích (với R là các nguyên tố
trong nhóm của Y).
c. So sánh góc liên kết trong các hợp chất giữa các nguyên tố trong nhóm của X

Sáng kiến kinh nghiệm

Nhiệt độ sôi giảm từ HF đên HCl sau đó tăng dần đến HI. Do HF tạo liên kết H bền
hơn so với HCl còn từ HCl đến HI thì khối lượng phân tử tăng nhanh, năng lượng
khuếch tán tăng.
c. Góc liên kết tăng từ SbH 3 đến NH3 do độ âm điện càng lớn thì mật độ e liên kết
ở nguyên tử trung tâm càng lớn nên tương tác đẩy mạnh làm góc liên kết lớn hơn.

Trần Thái Sơn

Trường THPT Số 1 Bố Trạch

18


Sáng kiến kinh nghiệm

D. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN
Việc nghiên cứu lý thuyết và tổng hợp tài liệu chuyên sâu là nhiệm vụ không
phải của riêng giáo viên bồi dưỡng đội tuyển, đó là nhiệm vụ thường xuyên của
giáo viên, thông qua việc làm này giáo viên có thể nâng cao trình độ chuyên môn
của mình.
Kết quả của việc nghiên cứu và áp dụng vào giảng dạy đã góp phần nâng cao
hứng thú học tập cho học sinh, nâng cao khả năng tự nghiên cứu các vấn đề chuyên
sâu, thông qua việc đánh giá kết quả của các em để chọn ra những học sinh có năng
khiếu, tạo tiền đề cho việc tuyển chọn và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi.
Việc nghiên cứu lý thuyết và tổng hợp tài liệu chuyên sâu và kết hợp thành
bộ tài liệu hoàn chỉnh sẽ giúp giáo viên bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi tiết kiệm
được nhiều thời gian khi tuyển chọn và bồi dưỡng đội tuyển đồng thời nâng cao