Giải bài tập SBT Hóa 10 Bài 2: Hạt nhân nguyên tử - Nguyên tố hóa học - Đồng vị

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.

Phương pháp giải

a) Xem lại lý thuyết về khái niệm nguyên tố

b) A = Z + N

Hướng dẫn giải

a) Nguyên tố là các nguyên tử có cùng số proton 

→ Chọn B

b) Ta có: 

A_X = 20 + 20 = 40

A_Y = 18 + 22 = 40

A_Z = 20 + 22 = 42

Chọn A

Phương pháp giải

\(\overline A  = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{{x_1} + {x_2} + ... + {x_n}}} = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Hướng dẫn giải

\(\overline A  = \dfrac{{12.98,9 + 13,0034.1,1 }}{{100}} = 12,011(dvC)\)

→ Chọn B

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về đồng vị

Hướng dẫn giải

Đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học tức là cùng số hiệu nguyên tử Z. Chỉ có \({}_{14}^{28}X,{}_{14}^{29}Y\) là hợp lí 

→ Chọn B

Phương pháp giải

Ta có: \(\overline A  = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{{x_1} + {x_2} + ... + {x_n}}} = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Hướng dẫn giải

Gọi phần trăm khối lượng của \({}_{29}^{63}Cu\) là x

\(\overline {{A_{Cu}}}  = \dfrac{{63x + 65(100 - x)}}{{100}} = 63,54 \to x = 73\% \)

Phương pháp giải

Ta có kí hiệu nguyên tử hóa học \({}_Z^AX\), A = Z + N

Hướng dẫn giải

\({}_{11}^{23}Na\) có Z = số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron = 11, số khối bằng 23, số nơtron  bằng 12.

\({}_{6}^{13}C\) có Z=6, số khối A= 13, số nơtron = 7

\({}_{9}^{19}F \) có Z=9, số khối A= 19, số nơtron = 10

\({}_{17}^{35}Cl \) có Z=17, số khối A= 35, số nơtron = 18

\({}_{20}^{44}Ca \) có Z=20, số khối A= 44, số nơtron = 24

Phương pháp giải

Ta có: A = Z + N

Hướng dẫn giải

a) Đồng vị \({}^1H\)

b) Đồng vị \({}^3H\)

Phương pháp giải

Tính theo phương trình: 

\({}_2^4He + {}_7^{14}N \to {}_1^1p + {}_Z^AX\)

Bảo toàn số khối và số proton

Hướng dẫn giải

Phản ứng trên có thể viết: \({}_2^4He + {}_7^{14}N \to {}_1^1p + {}_Z^AX\)

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: \({}_2^4He + {}_7^{14}N \to {}_1^1p + {}_8^17O\)

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

Phương pháp giải

a) Xem lại lý thuyết cấu tạo nguyên tử

b) Phản ứng: \({}_2^4He + {}_4^9Be \to {}_0^1n + {}_Z^AY\)

Áp dụng bảo toàn số khối, số proton

Hướng dẫn giải

a) Nơtron có khối lượng ≈ 1u, không mang điện tích (nơtron được kí hiệu là \({}_0^1n\)).

b) Phản ứng này có thể viết : \({}_2^4He + {}_4^9Be \to {}_0^1n + {}_Z^AY\)

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

Với z = 6 nên nguyên tố đó là cacbon.

Phương trình trên sẽ là : \({}_2^4He + {}_4^9Be \to {}_0^1n + {}_6^{12}C\)

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

Phương pháp giải

Xem lại định nghĩa cacbon-12 và lý thuyết cấu tạo nguyên tử

Hướng dẫn giải

Trong tự nhiên, nguyên tố cacbon có hai đồng vị : \({}^{12}C (98,9%)\)%) và \( {}_6^{12}C \)(1,1%). Chính đồng vị \( {}_6^{12}C \) đã được chọn làm cơ sở để định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử, được gọi là cacbon-12 hay \({}^{12}C\).

Với Z = 6 và A = 12, nguyên tử \( {}_6^{12}C \) có 6 proton, 6 nơtron ở hạt nhân và 6 electron ở vỏ nguyên tử.

Phương pháp giải

Áp dụng bảo toàn số khối, số proton trong phản ứng nhiệt hạch.

Hướng dẫn giải

Mỗi hạt nhân đơteri \({}_1^2H\) 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:

\({}_1^2H + {}_1^2H \to {}_2^4He\)

(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).

Phương pháp giải

Ta có: \(V = \dfrac{4}{3}\pi {R^3} = \dfrac{4}{3}\pi {\left( {1,{{2.10}^{ - 13}}} \right)^3}A{\text{ }}c{m^3}\)

\(m = \dfrac{A}{{6,{{022.10}^{23}}}}gam\)

→ \(D = \dfrac{m}{V}\)

Hướng dẫn giải

Thể tích của hạt nhân: 

\(V = \dfrac{4}{3}\pi {R^3} = \dfrac{4}{3}\pi {\left( {1,{{2.10}^{ - 13}}} \right)^3}A{\text{ }}c{m^3}\)

Khối lượng m của hạt nhân: \(m = \dfrac{A}{{6,{{022.10}^{23}}}}gam\)

Khối lượng riêng của hạt nhân:

\(D = \dfrac{m}{V} \approx \dfrac{A}{{6,{{022.10}^{23}}}} \times \dfrac{3}{{4\pi {{\left( {1,{{2.10}^{ - 13}}} \right)}^3}A}} = \dfrac{3}{{6,022.4\pi .1,{2^3}{{.10}^{ - 16}}}} \approx 2,{295.10^4}(g/c{m^3})\)

D ≈ 230 (triệu tấn/cm³)

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.

Phương pháp giải

Phân tử nước chứa 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O. Ghép lần lượt các đồng vị ta được các CTPT tương ứng.

Hướng dẫn giải

Công thức của các loại phân tử H₂O : 

\(^1{H_2}^{16}O{;^2}{H_2}^{16}O{;^1}{H^2}{H^{16}}O{;^1}{H_2}^{17}O{;^2}{H_2}^{17}O{;^1}{H^2}{H^{17}}O{;^1}{H_2}^{18}O{;^2}{H_2}^{18}O{;^1}{H^2}{H^{18}}O\)

Phương pháp giải

Ta có: 

\(\bar A = \frac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{{x_1} + {x_2} + ... + {x_n}}} = \frac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Hướng dẫn giải

\(\overline A  = \dfrac{{34,97.75,77 + 36,97.24,33 }}{{100}} = 35,45(dvC)\)

Phương pháp giải

Ta có: \(\overline A  = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{{x_1} + {x_2} + ... + {x_n}}} = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Hướng dẫn giải

Gọi x là thành phần phần trăm của \({}^1H\), thành phần phần trăm của \({}_1^2H\) sẽ là 100 –x 

Ta có: \(\dfrac{{1.x + 2.(100 - x)}}{{100}} = 1,008\)

Giải ra ta được: x = 99,2.

Kết quả:thành phần : \({}_1^1H\) là 99,2%

\({}_1^2H\) là 0.8%

Phương pháp giải

Xem lại khái niệm đồng vị, đồng lượng

Hướng dẫn giải

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

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

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về đồng vị

Hướng dẫn 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 :

\({}_{10}^{20}C\,\,\,\,;\,\,\,{}_{10}^{21}D\,\,\,;\,\,\,{}_{10}^{22}G\)

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.

+ \({}_5^{10}E\,\,\,;\,\,\,\,\,{}_5^{11}A\)

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.

+ \({}_{11}^{23}B\)

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

Phương pháp giải

Ta có: \(\overline A  = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{{x_1} + {x_2} + ... + {x_n}}} = \dfrac{{{M_1}.{x_1} + {M_2}.{x_2} + ... + {M_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Hướng dẫn giải

\(\begin{gathered}\% \left( {_{82}^{208}Pb} \right) = 100 - \left( {2,5 + 23,7 + 22,4} \right) = 51,4\%  \hfill \\\overline {{A_{Pb}}}  = \frac{{204.2,5 + 206.23,7 + 207.22,4 + 208.51,4}}{{100}} = 207 \hfill \\ \end{gathered} \)

Phương pháp giải

\(\overline A  = \dfrac{{40.99,6 + 36.0,377 + 38.0,063}}{{100}} = 39,98(dvC)\)

ĐKTC: 1 mol Ar nặng 39,98 g chiếm 22,4 lít

→ thể tích 20 g Ar là: \(\dfrac{{20.22,4}}{{39,98}}\)

Hướng dẫn giải

Nguyên tử khối trung bình của agon là :

\(\overline A  = \dfrac{{40.99,6 + 36.0,377 + 38.0,063}}{{100}} = 39,98(dvC)\)

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 \(\dfrac{{20.22,4}}{{39,98}}=11.2(l)\)