Bài tập tính số hạt trong nguyên tử là dạng bài cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10. Thông qua việc vận dụng các công thức liên quan đến số khối, số hiệu nguyên tử và điện tích, học sinh sẽ xác định được số proton, neutron và electron trong nguyên tử hoặc ion.
I. LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Nguyên tử gồm 3 hạt cơ bản: Proton, Neutron, Electron
Nguyên tử trung hòa điện: số proton (P) = số electron (E).
Dạng 1. Bài toán p, n, e của nguyên tử
Các biểu thức: (1) Z = P = E; (2) A = Z + N ⇒ Kí hiệu nguyên tử ({}_{Z}^{A}X)
Phương pháp: Lập hệ 2 ẩn 2 phương trình chứa Z, N ⇒ Z, N ⇒ P, E, A ⇒ Kí hiệu ({}_{Z}^{A}X).
- Các đại lượng: Quy về 2 ẩn là Z và N.
+ Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử (p, n, e): P + N + E = 2Z + N.
+ Tổng số hạt trong hạt nhân: P + N = Z + N.
+ Hạt mang điện trong nguyên tử: P + E = 2Z.
+ Hạt mang điện trong hạt nhân: P = Z.
+ Hạt không mang điện: N.
- Nếu đề bài chỉ cho 1 dữ kiện về tổng số hạt thì dùng điều kiện bền của hạt nhân để biện luận:
Với các nguyên tử có Z ≤ 82 (Pb) ta luôn có: (1,le ,frac{N}{Z}le 1,5). THĐB: (_{1}^{1}H)
Hướng dẫn giải
a) Nguyên tử trung hòa về điện nên p = e.
Theo bài ra ta có: p + e + n = 40 hay 2p + n = 40 (1)
và 2p - n = 12 (2)
Giải hệ hai phương trình (1) và (2)
⇒ p = e = 13 và n = 14
b) Số khối của X là: p + n = 13 + 14 = 27
Ví dụ 2: Tổng số hạt proton, neutron và electron trong nguyên tử của nguyên tố X là 10. Số khối của nguyên tử nguyên tố X là bao nhiêu?
Hướng dẫn trả lời
Với các nguyên tử bền ta có:
Theo bài ra có:
2Z + N = 10 ⇒ N = 10 - 2Z, thay vào (1) ta có:
(1le frac{10-2Z}{Z}le 1,52)
⇔ Z ≤ 10 - 2Z ≤ 1,52Z
⇔ 2,84 ≤ Z ≤ 3,33
Chọn Z = 3 ⇒ N = 4
Số khối của X bằng Z + N = 7
Dạng 2. Bài toán p, n, e của phân tử
Số hạt p, n, e của một phân tử bằng tổng số hạt p, n, e của các nguyên tử trong phân tử.
Ví dụ: Trong phân tử AxBy có x nguyên tử A và y nguyên tử B, như vậy trong một phân tử AxBy có
(1) Số hạt proton bằng số hạt electron và bằng: xZA + yZB.
(2) Số hạt neutron bằng: xNA + yNB.
(3) Số hạt mang điện: x.2ZA + y.2ZB.
Ví dụ 1. Tổng số hạt p, n, e trong 2 nguyên tử X và Y là 142, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 42. Số hạt mang điện của nguyên tử Y nhiều hơn của X là 12. Xác định số hiệu nguyên tử của X và Y.
Hướng dẫn trả lời
Theo đề bài ta có hệ phương trình
Hướng dẫn trả lời
Trong X có 2 nguyên tử M và 1 nguyên tử O.
Nguyên tử O có pO = 8 và nO = 8
Tổng số hạt cơ bản trong phân tử X có công thức M2O là 140 nên:
4pM + 2nM + 2pO + nO = 140 hay 4pM + 2nM = 116 (1)
Trong phân tử X có tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 nên:
(4pM + 2pO) - ( 2nM + nO) = 44 hay 4pM - 2nM = 36 (2)
Từ (1) và (2) có pM = 19 và nM = 20.
Vậy M là K (potassium); X là K2O.
Dạng 3. Bài toán p, n, e của ion
- Khi nguyên tử nhường hoặc nhận electron sẽ tạo thành ion.
+ Nếu nguyên tử nhận e → anion (-): X + ne → Xn-
+ Nếu nguyên tử nhường e → cation (+): M - ne → Mn+
- Nguyên tử và ion giống nhau về Z, P, N, A chỉ khác nhau về số e (E).
Hướng dẫn trả lời
Gọi số hạt proton, neutron, electron trong nguyên tử M lần lượt là P, N, E.
Ta có: M - 3e → M3+
Do đó ta có tổng số hạt proton, neutron, electron là 79 nên P + N + E - 3 = 79
Suy ra 2P + N = 82 (1)
Vì số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19 nên P + E - 3 - N = 19 → 2P - N= 22 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta có P = 26 và N = 30.
Vậy số hạt electron trong ion M3+ là 26 - 3 = 23 hạt.
Hướng dẫn giải
Gọi P, N và E lần lượt là số proton, neutron và electron của M. Trong đó P = E.
Trong nguyên tử một nguyên tố M có tổng số các loại hạt là 58 nên:
P + N + E = 58 hay 2P + N = 58 (1)
Trong ion M+ thì số hạt mang điện tích dương ít hơn số hạt không mang điện là 1 hạt nên:
P + 1 = N (2)
Từ (1) và (2) giải hệ phương trình được P = 19 và N = 20.
Vậy M có số hiệu nguyên tử (Z) = số proton (P) = 19.
Số khối (A) = Z + N = P + N = 19 + 20 = 39.
Kí hiệu nguyên tử M là: ({}_{text{19}}^{text{39}}text{K})
II. BÀI TẬP TỔNG HỢP
Những kiến thức cơ bản trên sẽ trở nên dễ nhớ hơn khi các bạn thường xuyên vận dụng để giải quyết các bài tập tương tự:
Bài 1: Nguyên tử A có tổng số hạt là 52, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Tính số hạt từng loại.
Bài 2: Nguyên tử B có tổng số hạt là 28. Số hạt không mang điện chiếm 35,7%. Tính số p, n , e.
Bài 3: Nguyên tử Sắt có điện tích hạt nhân là 26+. Trong nguyên tử, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Hãy xác định số khối của nguyên tử Sắt.
Bài 4: Nguyên tử M có số neutron nhiều hơn số proton là 1 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. Xác định cấu tạo nguyên tử. Đối chiếu bảng các nguyên tố SGK xem M là nguyên tố nào?
Bài 5: Tổng số hạt trong nguyên tử là 28, trong đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35 %. Tính số hạt mỗi loại. Vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử.
Bài 6: Nguyên tử của một nguyên tố A có tổng số hạt proton, neutron, electron là 48, trong đó số hạt mang điện gấp hai lần số hạt không mang điện. Tính số hạt mỗi loại.
Bài 7: Nguyên tử X có tổng số proton, neutron, electron là 116 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 24. Xác định số hạt từng loại.
Bài 8: Tổng số hạt proton, neutron, electron trong 2 nguyên tử kim loại A và B là 142 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42, số hạt mang điện của B nhiều hơn A là 12. Tính số proton mỗi loại.
Bài 9: Tổng số hạt p, n, e trong 2 nguyên tử kim loại A và B là 177. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 47. Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 8. Tính số proton mỗi loại.
Bài 10. Nguyên tử Nhôm có điện tích hạt nhân là 13+. Trong nguyên tử nhôm, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12 hạt. Hãy cho biết số khối của nhôm.
Đáp án - Hướng dẫn giải
Bài 1: Tổng số hạt: p + n + e = 52 Vì p = e => 2p + n = 52 (1)
Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16: 2p - n = 16 (2)
Từ (1), (2) giải hệ phương trình: p = e = 17; n = 18
Bài 2:
Nguyên tử B có tổng số hạt là 28: 2p + n = 28
Số hạt không mang điện chiếm 35,7% ⇒ (35,7% = frac{n}{{28}}.100% = > n = 10)
=> p = e = 9
Bài 3:
Điện tích hạt nhân bằng 26+ ⇒ số p = 26
vì nguyên tử trung hòa về điện nên p = e
ta có (p + e) - n = 22 mà p = e ⇒ 2p - n = 22
⇒ 2.26 - n = 22 => 52 - n = 22 ⇒ n = 30
Do đó nguyên tử khối của Fe là : 30 + 26 = 56 đvC
Bài 4:
Gọi số hạt nơtron là N, số hạt proton là z.
Có N nhiều hơn z là 1 hạt nên ta có z + 1 = N (1)
Do số hạt e = p = z và số hạt mang điện (z) nhiều hơn số hạt không mang điện (N) là 10 nên ta có 2z - N = 10 (2)
Từ (1) (2) ta có z = 11 và N = 12
Suy ra A = z + N = 11 + 12 = 23 và M là Na.
Bài 5:
Ta có p + n + e= 38
Mà p = e nên 2p + n = 38 (1)
Số hạt ko mang điện là: n = 28.35:100 = 10 (2)
Thay (2) vào (1) có 2p = 38 - n <=> 2p=38-10 <=> p = 14 = e
Sơ đồ tự vẽ
Bài 6:
Theo đề ta có n + e + p = 48
<=> 2p + n = 48 (1)
và có 2p = 2n
<=> n = p (2)
Từ 1 và 2 => 3p = 48 <=> p = n = e = 16
Bài 7:
Ta có
p + n + e = 116 mà p = e <=> 2p + n = 116 (1)
Vì số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 24
=> (p + e) - n = 24 mà p = e <=> 2p - n = 24 (2)
Từ (1) (2) => giải hệ bấm máy tính
=> p = 35, n = 46
Vì p=35=>nguyên tử X là Brom
Bài 8:
Có: 2Z(A) + 2Z(B) + (NA + NB) = 142(1)
2(Z(A) + Z(B)) - (N(A) + N(B)) = 42 (2)
=> Z(B) - Z(A)=6 (3)
=>Z(A) + (B) = 46; N(A) + N(B) = 50
=> Z(A) = 26 và Z(B) = 20
=> Là Fe và Ca.
Bài 9. (Hướng dẫn)
Đặt số proton, neutron của A lần lượt là pA, nA
Đặt số proton, neutron của A lần lượt là pB, nB
Nguyên tử trung hòa về điện nên số proton = số notron → eA = pA ; eB = pB
Tổng số hạt p,n,e trong 2 nguyên tử A, B là 142 nên ta có phương trình:
(pA + eA + nA) + (pB + eB + nB) = 177
→ 2pA + nA + 2pB + nB = 177
→ 2pA + 2pB + nA + nB = 177 (1)
Trong A, B số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 47 nên ta có phương trình
(pA + eA + pB + eB) - (nA + nB) = 47
→ (2pA + 2pB) - (nA + nB) = 47 (2)
Số hạt mang điện của B nhiều hơn A là 8 nên ta có phương trình
(pB + eB) - (pA + eA) = 8
→ 2pB - 2pA = 8
→ pB - pA = 4 (3)
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
(left{ begin{array}{l} left( {2{p_A} + 2{p_B}} right) + left( {{n_A} + {n_B}} right) = 177 left( {2{p_A} + 2{p_B}} right) - left( {{n_A} + {n_B}} right) = 47 end{array} right. = > left{ begin{array}{l} 2{p_A} + 2{p_B} = 112(4) {n_A} + {n_B} = 65 end{array} right.)
Từ (3) và (4) kết hợp ta có hệ phương trình:
(left{ begin{array}{l} - {p_A} + 2{p_B} = 4(3) 2{p_A} + 2{p_B} = 47 end{array} right. = > left{ begin{array}{l} {p_A} = 26 {p_B} = 30 end{array} right.)
Bài 10.
Ta có điện tích hạt nhân là 13+ , tức p = 13 (1)
Ta lại có (p + e) - n = 12
Mà p = e Suy ra 2 p - n = 12 (2)
Thế (1) vào (2) ta được: 2 . 13 - n = 12
Suy ra n = 26 - 12 = 14
Số khối A = p + n = 13 + 14 = 27. Vậy số khối của nhôm là 27.
Bài 11.
Đặt số proton, notron của A lần lượt là pA, nA
Đặt số proton, notron của B lần lượt là pB, nB
Ta có số proton = số electron (vì nguyên tử trung hòa về điện)
→ eA = pA; eB = pB
Tổng số hạt p, n, e trong 2 nguyên tử A, B là 142 nên ta có phương trình:
(pA + eA + nA) + (pB + eB + nB) = 142
→ 2pA + nA + 2pB + nB = 142
→ 2pA + 2pB + nA + nB = 142 (1)
Trong A, B số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42 nên ta có phương trình
(pA + eA + pB + eB) - (nA + nB) = 42
→ (2pA + 2pB) - (nA + nB) = 42 (2)
Số hạt mang điện của B nhiều hơn A là 12 nên ta có phương trình
(pB + eB) - (pA + eA) = 12
→ 2pB - 2pA = 12
→ pB - pA = 6 (3)
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
(left{begin{array}{l}(2p_A+2p_B)+(n_A+n_B)=142(2p_A+2p_B)-(n_A+n_B)=42end{array}right.Rightarrowleft{begin{array}{l}2p_A+2p_B=92;(4)n_A+n_B=50end{array}right.)
Từ (3), (4) kết hợp ta có hệ phương trình:
(left{begin{array}{l}-p_A+p_B=6;(3)2p_A+2p_B=92;(4);end{array}right.left{begin{array}{l}p_A=20p_B=26end{array}right.)
Câu 12.
Gọi các hạt cơ bản trong R là: pR, eR, nR ; các hạt trong X là pX, eX, nX
Tổng số các hạt cơ bản trong R2X là 28 hạt
=> 2.(pR + eR + nR) + pX + eX + nX = 28
=> 2.(2.pR + nR) + 2.pX + nX = 28
=> 4.pR + 2.pX + 2.nR + nX = 28 (1)
Số khối của X lớn hơn số khối của R là 15 => AX - AR = 15
=> pX + nX - (pR + nR) = 15 (2)
Trong nguyên tử X số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện
=> pX + eX = 2.nX (3)
Nguyên tử R không có nơtron => nR = 0 (4)
Từ (1); (2), (3), (4) ta có hệ phương trình
(left{begin{array}{l}4.p_R+2p_X+2n_R+n_X=28p_X+n_X-(p_R+n_R)=15p_X+e_X=2n_Xn_R=0end{array}Rightarrowright.left{begin{array}{l}4.pR+2p_X+n_X=28-p_R+n_R+n_X=15p_X=n_Xn_R=0end{array}Rightarrowright.left{begin{array}{l}p_R=1p_X=8n_X=8n_R=0end{array}right.)
III. CÂU HỎI BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1. Tổng số hạt cơ bản trong M+ là 155, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 31. Nguyên tố M là (cho biết số hiệu nguyên tử của Na = 11, K = 19, Rb = 37, Ag = 47).
Câu 2. Trong hạt nhân nguyên tử M, có số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 1 hạt. Mặt khác, nguyên tử M có tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 8. Nguyên tố M là
Câu 3. Nguyên tử của nguyên tố X có tống số hạt cơ bản là 49, trong đó số hạt không mang điện bằng 53,125% số hạt mang điện. Số đơn vị điện tích hạt nhân của X là
Câu 4. Chất X tạo ra từ 3 nguyên tố A, B, C có công thức phân tử là ABC. Tổng số hạt cơ bản (proton, neutron, electron) trong phân tử X là 82, trong đó số hạt mạng điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Hiệu số khối giữa nguyên tử B và nguyên tử C gấp 10 lần số khối của nguyên tử A. Tổng số khối của nguyên tử B và nguyên tử C gấp 27 lần số khối của nguyên tử A. Xác định công thức phân tử của chất X.
Câu 5. Tổng p, n, e trong MX là 86. Trong đó tổng hạt mang điện lớn hơn tổng số hạt không mang điện là 26. Tổng số hạt trong M lớn hơn tổng số hạt trong X là 30. Tổng số hạt trong hạt nhân M lớn hơn tổng số hạt trong hạt nhân X là 20. Xác định số p và n trong X.
? Để xem toàn bộ câu hỏi, hướng dẫn giải mời các bạn ấn link TẢI VỀ
...................................