Bài 2. Hạt nhân nguyên tử - Nguyên tố hóa học - Đồng vị

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

Bài 2.1 trang 5 Sách bài tập Hóa học 10

Ba nguyên tử X, Y, Z có số proton và số nơtron như sau :

X : 20 proton và 20 nơtron,

Y: 18 proton và 22 nơtron,

Z : 20 proton và 22 nơtron.

a) Những nguyên tử là các đồng vị của cùng một nguyên tố là

A. X, Y.    

B. X, Z.

C. Y, Z.    

D. X, Y, Z.

b) Những nguyên tử có cùng số khối là

A. X, Y.    

B. X, Z

C. Y, Z.    

D. X, Y, Z.

Lời giải:

a) B

b) A

Bài 2.2 trang 5 Sách bài tập Hóa học 10

Cacbon tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị ¹²C và ¹²C, trong đó đồng vị ¹²C chiếm 98,9%.

Biết rằng đồng vị ¹²C có nguyên tử khối bằng 13,0034, đồng vị ¹²C có nguyên tử khối bằng 12, nguyên tử khối trung bình của cacbon là

A. 12,150.    

B. 12,011.

C. 12,512.    

D. 12,250.

Lời giải:

Đáp án đúng: B

Bài 2.3 trang 5 Sách bài tập Hóa học 10

Dãy nào sau đây gồm các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học ?

Lời giải:

Đáp án B.

Bài 2.4 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10

Đồng có 2 đồng vị bền là ⁶³₂₉Cu và ⁶⁵₂₉Cu . Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm của đồng vị . Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm của đồng vị

Lời giải:

Bài 2.5 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10

Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, sô nơtron, sô electron và số khối của các nguyên tử sau đây :

Lời giải:

²³₁₁Na có Z = số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron = 11, số khối bằng 23, số nơtron bằng 12.

¹⁹₉Fe có Z=9, số khối A= 19, số nơtron = 10

¹³₆C có Z=6, số khối A= 13, số nơtron = 7

⁴⁴₂₀Ca có

Bài 2.6 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10

Cho các đồng vị của hiđro ¹H; ²H; ³H

a) Đồng vị nào không có nơtron ?

b) Đồng vị nào có số nơtron gấp đôi số proton ?

Lời giải:

a) Đồng vị ¹H

b) Đồng vị ³H

Bài 2.7 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10

Khi cho hạt nhân ⁴₂He bắn phá vào hạt nhân ¹⁴₇N người ta thu được một proton và một hạt nhân X.

Hỏi số khối A và số đơn vị điện tích hạt nhân z của hạt nhân X và hãy cho biết X là nguyên tố gì ?

Lời giải:

Phản ứng trên có thể viết:

Vì số hạt ( proton cũng như số hạt nơtron) được bảo toàn nên A =(4+14) – 1 = 17, Z= (2+7) – 1 = 8. Với Z = 8 ta có nguyên tử oxi.

Phương trình trên sẽ là:

(Chính phản ứng này Rơ – dơ – pho đã phát hiện ra proton, một cấu tử của hạt nhân)

Bài 2.8 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10

a) Hãy cho biết khối lượng (tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử) và điện tích của nơtron (tính theo điện tích đơn vị).

b) Khi cho hạt nhân ⁴₂He bắn phá vào hạt nhân beri ⁹₄Be người ta thu được một nơtron và một hạt nhân Y.

Hỏi số khối A và số đơn vị điện tích hạt nhân Z của hạt nhân Y và hãy cho biết Y là nguyên tố gì ?

Lời giải:

a) Nơtron có khối lượng ≈ lu, không mang điện tích (nơtron được kí hiệu là ¹₀n)

b) Phản ứng này có thể viết :

A = (4 + 9) - 1 = 12 ; Z = (2+4) – 0 = 6

Với z = 6 nên nguyên tố đó là cacbon.

Phương trình trên sẽ là :

(Chính từ phản ứng này, Chat-uých đã phát hiện ra nơtron, một cấu tử của hạt nhân).

Bài 2.9 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10 

Thế nào là cacbon-12 (¹²C hay ¹²₆C)? Hãy cho biết thành phần cấu tạo của nguyên tử cacbon-12.

Lời giải:

Trong tự nhiên, nguyên tố cacbon có hai đồng vị : ¹²C (98,8 và ¹²₆C) (1,1%) (1,1%). Chính đồng vị ¹²₆C đã được chọn làm cơ sở để định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử, được gọi là cacbon-12 hay ¹²C

Với Z = 6 và A = 12, nguyên tử ¹²₆C có 6 proton, 6 nơtron ở hạt nhân và electron ở vỏ nguyên tử.

Bài 2.10 trang 6 Sách bài tập Hóa học 10 

Khi đưa khối khí đơteri (²₁H) lên một nhiệt độ cao (hàng triệu độ) thì do va chạm, từng cặp hai hạt nhân (²₁H) có thể kết hợp với nhau tạo thành hạt nhân mới (phản ứng nhiệt hạch).

Hỏi số khối, số đơn vị điện tích hạt nhân của hạt nhân mới được hĩnh thành và hãy cho biết đó là hạt nhân của nguyên tử gì ?

Lời giải:

Mỗi hạt nhân đơteri ²₁H có 1 proton và 1 nơtron : A = 2 và Z = 1.

Hạt nhân mới hình thành có số đơn vị điện tích Z = 1 + 1 = 2, có số khối A = 2 + 2 = 4.

Đó là hạt nhân heli vì z = 2 đặc trưng cho nguyên tố heli.

Phản ứng tổng hợp hai hạt nhân đơteri được biểu diễn bằng phương trình:

(Phản ứng này kèm theo hiện tượng hụt khối lượng đáng kể và do đó toả ra nhiều nhiệt, đó là nguyên tắc của bom H).

Bài 2.11 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Gọi A là số khối của hạt nhân nguyên tử. Bán kính R của hạt nhân được tính gần đúng bằng hệ thức :

với r_o = 1,2.10-13 cm.

Hãy tính khối lượng riêng của hạt nhân và cho biết khối lượng riêng đó có phụ thuộc vào số khối không ? (Coi nguyên tử khối trùng với số khối).

Lời giải:

Thể tích của hạt nhân:

V = 4/3 πR³ = 4/3 π(1,2.10^-13)³A cm³

Khối lượng m của hạt nhân:

Khối lượng riêng của hạt nhân:

Ta thấy biểu thức tính khối lượng riêng D không chứa số khối A (sau khi đã làm đơn giản) tức là D không phụ thuộc vào số khối A. Như vậy, theo hệ thức gần đúng nói trên thì khối lượng riêng của mọi hạt nhân đều như nhau.

Bài 2.12 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Hiđro có các đồng vị: ¹H, ²H và oxi có các đồng vị : ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O

Hãy viết công thức của các loại phân tử nước khác nhau.

Lời giải:

Công thức của các loại phân tử H₂O

Bài 2.13 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Clo tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị :

³⁵Cl có nguyên tử khối là 34,97.

³⁷Cl có nguyên tử khối ià 36,97.

Biết rằng đồng vị ³⁵Cl hiếm 75,77% ; hãy tính nguyên tử khối trung bình của clo tự nhiên.

Lời giải:

Bài 2.14 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Các đồng vị của hiđro tồn tại trong tự nhiên chủ yếu là ²₁H ¹₁H

Đồng vị thứ ba ³₁H có thành phần không đáng kể. Coi các đồng vị trên có nguyên tử khối tương ứng là 1 và 2 ; nguyên tử khối trung bình của hiđro tự nhiên là 1,008. Hãy tính thành phần phần trăm số nguyên tử của hai đồng vị ²₁H ¹₁H

Lời giải:

Gọi x là thành phần phần trăm của ¹H thành phần phần trăm của ²₁H sẽ là 100 –x

Giải ra ta được: x = 99,2.

Kết quả:thành phần : ¹₁H là 99,2%

²₁H là 0.8%

Bài 2.15 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Nguyên tử ⁴⁰Ar và ⁴⁰Ca có cùng số khối là 40. Vậy chúng có phải là những đồng vị không ?

Lời giải:

Chúng không phải là những đồng vị bởi vì hai nguyên tử này có điện tích hạt nhân khác nhau : ¹⁸Ar và ₂₀Ca

Những nguyên tử có điện tích hạt nhân khác nhau có cùng nguyên tử khối gọi là những đồng lượng.

Bài 2.16 trang 7 Sách bài tập Hóa học 10

Cho các hạt nhân nguyên tử sau đây, cùng với số khối và điện tích hạt nhân :

A(11 ; 5) ; B(23 ; 11); C(20 ; 10);

D(21 ; 10); E(10 ; 5) ; G(22 ; 10)

+ Ở đây có bao nhiêu nguyên tố hoá học ?

+ Mỗi nguyên tố có bao nhiêu đồng vị ?

+ Mỗi đồng vị có bao nhiêu electron ? Bao nhiêu nơtron ?

Lời giải:

+ Ở đây có 3 nguyên tố hoá học ở các ô số 5, 10, 11.

Nguyên tố ở ô số 10 là neon (Z = 10). Neon có 3 đồng vị là :

Tất cả 3 đồng vị của nguyên tố neon đều có cùng số electron là 10 (bằng số proton) nhưng số nơtron lần lượt là 10, 11, 12.

Đó là 2 đồng vị của nguyên tố bo (Z = 5)

Cả 2 đồng vị của nguyên tố bo đều có 5 electron nhưng số nơtron lần lượt là 5 và 6.

²³₁₁B

Đó là đồng vị của nguyên tố natri (Z = 11). Đồng vị này có 11 electron và 12 nơtron.

Bài 2.17 trang 8 Sách bài tập Hóa học 10

Nguyên tố chì có 4 đồng vị  Tính nguyên tử khối trung bình của chì.

Lời giải:

Bài 2.18 trang 8 Sách bài tập Hóa học 10

Agon tách từ không khí là một hỗn hợp của 3 đồng vị sau :

Tính thể tích của 20 gam agon ở điều kiện tiêu chuẩn.

Lời giải:

Nguyên tử khối trung bình của agon là :

Ở điều kiện tiêu chuẩn, 1 mol agon tức là 39,98 g chiếm thể tích là 22,4 lít.

Vậy thể tích của 20 gam agon là : 22,4.20/39,98 = 11,2 l