Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 2. Thành phần của nguyên tử

Bài 2.1 trang 4 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Tất cả các nguyên tử đều có proton, neutron và electron.

B. Proton và electron là các hạt mang điện, neutron là hạt không mang điện.

C. Electron tạo nên lớp vỏ nguyên tử.

D. Số lượng proton và electron trong nguyên tử là bằng nhau.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nguyên tử hydrogen chỉ gồm proton và electron, không có neutron.

Bài 2.2 trang 4 SBT Hóa học 10: Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống trong mỗi phát biểu sau:

a) Trong nguyên tử, khối lượng tập trung chủ yếu ở …..

b) Kích thước hạt nhân rất ….. so với kích thước nguyên tử.

c) Trong nguyên tử, phần không gian ….. chiếm chủ yếu.

d) Trong thí nghiệm của Thomson, hạt tạo nên tia âm cực là …..

Lời giải:

a) Trong nguyên tử, khối lượng tập trung chủ yếu ở hạt nhân.

b) Kích thước hạt nhân rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.

c) Trong nguyên tử, phần không gian rỗng chiếm chủ yếu.

d) Trong thí nghiệm của Thomson, hạt tạo nên tia âm cực là electron.

Bài 2.3 trang 4 SBT Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu một nguyên tử có 17 electron thì nguyên tử đó cũng có 17 proton.

B. Nếu một nguyên tử có 17 electron thì nguyên tử đó cũng có 17 neutron.

C. Nếu một nguyên tử có 17 electron thì ion tạo ra từ nguyên tử đó có 17 proton.

D. Nếu một nguyên tử có 17 electron thì ion tạo ra từ nguyên tử đó có 17 neutron.

E. Nếu một nguyên tử có 17 electron thì ion tạo ra từ nguyên tử đó có 17 electron.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A và C

Trong nguyên tử, số proton bằng số electron. Các ion được tạo ra từ nguyên tử đó có số proton bằng số proton của nguyên tử nhưng khác số electron.

B sai vì số neutron trong nguyên tử có thể bằng hoặc khác số electron, không thể xác định số neutron của nguyên tử bằng cách dựa vào số electron.

D sai vì không thể xác định số neutron của ion bằng việc dựa vào số electron.

E sai vì số electron của ion khác số electron của nguyên tử. Nếu nguyên tử mất electron thì tạo ion dương; nếu nguyên tử nhận electron thì tạo ion âm.

Bài 2.4 trang 4 SBT Hóa học 10: Nguyên tử được tạo nên từ ba loại hạt cơ bản. Hãy hoàn thành bảng mô tả về mỗi loại hạt sau:

Lời giải:

Bài 2.5 trang 4 SBT Hóa học 10: Những phát biểu nào dưới đây không đúng?

A. Điện tích của proton và electron có cùng độ lớn nhưng ngược dấu.

B. Có những nguyên tử không chứa neutron nào.

C. Một số nguyên tử không có bất kì proton nào.

D. Điện tích của proton và neutron có cùng độ lớn nhưng ngược dấu.

E. Trong nguyên tử, số hạt proton luôn bằng số hạt electron.

G. Khối lượng của proton và neutron xấp xỉ bằng nhau và lớn hơn nhiều khối lượng của electron.

Lời giải:

Đáp án đúng là C và D.

Phát biểu C sai vì nguyên tử bắt buộc phải có proton.

Phát biểu D sai vì neutron không mang điện.

Bài 2.6 trang 5 SBT Hóa học 10: Biết rằng một loại nguyên tử đồng (Cu) có 29 proton và 34 neutron. Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nguyên tử đồng có 29 electron.

B. Hạt nhân nguyên tử đồng trên có tổng số hạt là 63.

C. Ion Cu⁺ có 28 electron.

D. Ion Cu⁺ có 30 electron.

E. Ion Cu⁺ có 28 proton.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A, B, C

A đúng vì nguyên tử đồng có số electron = số proton = 29.

B đúng vì số hạt trong hạt nhân nguyên tử đồng = 29 + 34 = 63.

C đúng, D sai vì Cu nhường 1 electron tạo ion Cu⁺. Số electron của Cu⁺ = 29 – 1 = 28.

E sai vì ion Cu⁺ có số proton là 29 (bằng số proton của Cu).

Bài 2.7 trang 5 SBT Hóa học 10: Một trong số những phản ứng phổ biến nhất giữa ion và các phân tử ở các đám khí trong vũ trụ là:

                                     ${\mathrm{H}}_2+{\mathrm{H}}_2^{+}\to \mathrm{H}+{\mathrm{H}}_3^{+}$

Biết nguyên tử H có 1 proton và 1 electron. Số proton, neutron và electron của ion ${\mathrm{H}}_3^{+}$ lần lượt là

A. 2 p; 1 n và 1 e.

B. 2 p; 1 n và 2 e.

C. 3 p; 0 n và 1 e.

D. 3 p; 0 n và 2 e.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

+ Số proton của ion ${\mathrm{H}}_3^{+}$ bằng tổng số proton của 3 nguyên tử H là 3.

+ Nguyên tử H không có neutron nên ion ${\mathrm{H}}_3^{+}$ cũng không có neutron.

+ Vì ion ${\mathrm{H}}_3^{+}$ mang điện tích 1+ nên số proton nhiều hơn số electron là 1, vậy ion ${\mathrm{H}}_3^{+}$ có 2 electron.

Lời giải:

a nối với 1, 2, 5.

b nối với 1, 3, 4, 5.

Giải thích:

- Phân tử CO:

+ Có số proton = số neutron = 6 + 8 = 14

+ Khối lượng = (6 . 1 + 6 . 1) + (8 . 1 + 8 . 1) = 28 amu

+ Số hạt mang điện là 2 . (6 + 8) = 28 gấp đôi số hạt không mang điện là 14

- Phân tử CO₂:

+ Có số proton = số neutron = số electron = 6 + 8 . 2 = 22

+ Khối lượng = (6 . 1 + 6 . 1) + 2.(8 . 1 + 8 . 1) = 44 amu

+ Số hạt mang điện là 2 . (6 + 8.2) = 44 gấp đôi số hạt không mang điện là 22

Bài 2.9 trang 5 SBT Hóa học 10: Nguyên tử N có 7 proton, nguyên tử H có 1 proton. Số lượng hạt proton và electron có trong ion NH₄⁺ là

A. 11 proton và 10 electron.

B. 11 proton và 11 electron.

C. 10 proton và 11 electron.

D. 10 proton và 10 electron.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Bài 2.10 trang 6 SBT Hóa học 10: Một bạn học sinh muốn xây dựng một mô hình nguyên tử hydrogen cỡ lớn theo đúng tỉ lệ để trưng bày trong hội chợ khoa học ở trường. Nếu nguyên tử có đường kính 1,00 m thì học sinh đó phải xây dựng hạt nhân có kích thước là bao nhiêu? Điều đó có dễ dàng thực hiện với các công cụ thông thường không? Mô hình đó có phù hợp để quan sát bằng mắt thường không? Biết rằng kích thước hạt nhân bằng 10^-5 lần kích thước nguyên tử.

Lời giải:

Đường kính hạt nhân nguyên tử trong mô hình bằng: 1 × 10^-5 = 10^-5 m = 0,01 mm.

0,01 mm rất nhỏ nên mô hình hạt nhân nguyên tử này không thể chế tạo được bằng dụng cụ thông thường và không phù hợp để quan sát được bằng mắt thường.

Bài 2.11 trang 6 SBT Hóa học 10: Bán kính của hạt nhân nguyên tử carbon và bán kính nguyên tử carbon lần lượt là khoảng 2,7 fm (femtômét) và khoảng 70 pm (picômét). Tính thể tích của hạt nhân và thể tích của loại nguyên tử carbon đó theo đơn vị m³. Hãy cho biết phần trăm thể tích nguyên tử carbon bị chiếm bởi hạt nhân.

Biết rằng 1 fm = 10^-15 m, 1 pm = 10^-12m.

Lời giải:

Coi nguyên tử và hạt nhân nguyên tử có dạng hình cầu.

Đổi 2,7 fm = 2,7 × 10^-15 m.

70 pm = 70 × 10^-12 m = 7 × 10^-11 m.

Thể tích của hạt nhân nguyên tử là:

 ${\mathrm{V}}_{\mathrm{hn}}=\frac{4}{3}{\mathrm{\pi r}}_{\mathrm{hn}}^3=\frac{4}{3}\mathrm{\pi }{(2,7\times {10}^{-15})}^3=8,{24.10}^{-44}\left({\mathrm{m}}^3\right)$

Thể tích của nguyên tử là:                   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{nt}}=\frac{4}{3}{\mathrm{\pi r}}_{\mathrm{nt}}^3=\frac{4}{3}\mathrm{\pi }{(7\times {10}^{-11})}^3=1,{44.10}^{-30}\left({\mathrm{m}}^3\right)$

Phần trăm thể tích nguyên tử carbon bị chiếm bởi hạt nhân là:

 $\frac{8,24\times {10}^{-44}}{1,44\times {10}^{-30}}\times 100\%=5,72\times {10}^{-12}\%$

Bài 2.12 trang 6 SBT Hóa học 10: Trái Đất có bán kính khoảng 6 371 km, được coi như gồm x nguyên tử hình cầu sắp xếp chặt khít cạnh nhau. Bán kính của Trái Đất sẽ thay đổi như thế nào nếu giả thiết chỉ còn x hạt nhân nguyên tử sắp xếp chặt khít cạnh nhau trong một khối cầu? Coi kích thước hạt nhân bằng 10^-5 lần kích thước nguyên tử.

Lời giải:

Do kích thước hạt nhân bằng 10^-5 lần kích thước nguyên tử nên nếu giả thiết chỉ còn x hạt nhân nguyên tử sắp xếp chặt khít cạnh nhau trong một khối cầu thì bán kính Trái Đất còn:

6 371 × 10^-5 = 0,06371 km = 63,71 m.

Hay bán kính Trái Đất khi đó nhỏ đi 10⁵ lần.

Bài 2.13 trang 6 SBT Hóa học 10: Sao neutron là một dạng trong một số khả năng kết thúc của quá trình tiến hoá sao. Sao neutron được hình thành khi một ngôi sao lớn hết nhiên liệu và sụp đổ. Các ngôi sao neutron trong vũ trụ được cấu tạo chủ yếu từ các hạt neutron. Giả sử bán kính của neutron là khoảng 1,0 × 10^-13 cm.

a) Tính khối lượng riêng của neutron, coi neutron có dạng hình cầu.

b) Giả sử một ngôi sao neutron có cùng khối lượng riêng với neutron, hãy tính khối lượng (theo kg) của một mảnh ngôi sao neutron có kích thước bằng một hạt cát hình cầu với bán kính 0,10 mm.

Lời giải:

a) Khối lượng của 1 neutron ≈ 1u ≈ 1,6605 × 10^-27 kg.

Coi neutron có dạng hình cầu, thể tích của 1 neutron là:

$\mathrm{V}=\frac{4}{3}{\mathrm{\pi r}}^3=\frac{4}{3}\mathrm{\pi }{(1\times {10}^{-13})}^3=4,1867\times {10}^{-39}{\mathrm{cm}}^3=4,1867\times {10}^{-45}{\mathrm{m}}^3$

Khối lượng riêng của neutron là:    $\mathrm{d}=\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{V}}=\frac{1,{6605.10}^{-27}}{4,{1867.10}^{-45}}=3,{9661.10}^{17}\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3$

b) Thể tích của mảnh sao là:

$\mathrm{V}=\frac{4}{3}{\mathrm{\pi r}}^3=\frac{4}{3}\mathrm{\pi }{(0,1)}^3=0,0041867\left({\mathrm{mm}}^3\right)=4,{1867.10}^{-12}\left({\mathrm{m}}^3\right)$

Khối lượng của mảnh sao là:

m = d. V = 3,9661 × 10¹⁷ × 4,1867 × 10^-12 = 1,6605 × 10⁶ kg = 1660,5 tấn.

Bài 2.14 trang 6 SBT Hóa học 10: Vào những ngày hanh khô, cơ thể chúng ta có thể tích tụ điện tích khi đi bộ trên một số loại thảm hoặc khi chải tóc. Giả sử cơ thể chúng ta tích một lượng điện tích là -10 μC (micrôculông).

a) Hãy cho biết trong trường hợp này, cơ thể chúng ta đã nhận thêm hay mất đi electron.

b) Tổng khối lượng của các electron mà cơ thể đã nhận thêm hoặc mất đi là bao nhiêu kilôgam? Cho khối lượng của 1 electron là 9,1 × 10^-31 kg.

Biết rằng 1 μC = 10^-6 C.

Lời giải:

a) Do cơ thể tích một lượng điện tích âm nên đã nhận thêm electron.

b) Điện tích của 1 electron là – 1,602 × 10^-19 C.

Số lượng electron ứng với điện tích – 10 μC (micrôculông) là:                            $\frac{-10\times {10}^{-6}}{-1,602\times {10}^{-19}}=6,242\times {10}^{13}\left(\mathrm{electron}\right)$

Tổng khối lượng electron là: 9,1 × 10^-31 × 6,242 × 10¹³ = 5,7 × 10^-17 (kg).

Bài 2.15 trang 6 SBT Hóa học 10: Trong thí nghiệm của Rutherford, khi sử dụng các hạt alpha (ion He²⁺, kí hiệu là α) bắn vào lá vàng thì:

- Hầu hết các hạt α xuyên thẳng qua lá vàng.

- Một số ít hạt α bị lệch quỹ đạo so với ban đầu.

- Một số rất ít hạt α bị bật ngược trở lại.

Từ kết quả này, em có nhận xét gì về cấu tạo nguyên tử?

Lời giải:

Trong thí nghiệm của Rutherford, khi sử dụng các hạt alpha (ion He²⁺, kí hiệu là α) bắn vào lá vàng thì:

- Hầu hết các hạt α xuyên thẳng qua lá vàng chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng.

- Một số ít hạt α bị lệch quỹ đạo so với ban đầu chứng tỏ hạt nhân nguyên tử cùng điện tích dương như hạt hạt alpha (ion He²⁺, kí hiệu là α).

- Một số rất ít hạt α bị bật ngược trở lại chứng tỏ kích thước hạt nhân nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước của nguyên tử và khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân.