Giáo án Bài 4. Ôn tập chương 1

Huy động kiến thức đã học và nhận diện những nhầm lẫn thường gặp về đồng vị, ion và điện tích hạt nhân, từ đó xác định nhiệm vụ ôn tập của bài.

HS đọc ba nhận định trên slide và ghi Đ hoặc S, kèm lí do ngắn gọn:
a) Đồng vị của cùng một nguyên tố có số khối $A$ giống nhau.
b) Ion $X^{3+}$ có 10 electron thì $Z$ của X bằng 13.
c) Hai đồng vị của cùng một nguyên tố có số proton khác nhau.

Đáp án dự kiến:

• a) S: đồng vị có cùng $Z$ nhưng khác số neutron nên khác số khối $A$.
• b) Đ: cation $X^{3+}$ đã mất 3 electron nên nguyên tử X có $Z = 10 + 3 = 13$.
• c) S: đồng vị có cùng số proton (cùng $Z$), chỉ khác số neutron.
  Kết luận HS rút ra: đồng vị giữ nguyên $Z$; ion khác nguyên tử ở số electron, còn hạt nhân giữ nguyên trong biến đổi hoá học thông thường.

Hệ thống hoá các khái niệm $Z$, $A$, $N$, đồng vị và cách tính nguyên tử khối trung bình; vận dụng được công thức để giải hai tình huống mẫu.

HS làm việc nhóm 4 người theo kĩ thuật khăn trải bàn, hoàn thành Phiếu học tập số 1 (bảng kiểm hạt nhân) trên giấy khổ A0 hoặc khăn trải bàn.
GV đặt câu hỏi gợi mở:

• Nguyên tử trung hoà có số electron bằng gì? Vì sao?
• Đồng vị được phân biệt bằng đại lượng nào, giữ lại đại lượng nào?
• Ion $X^{2+}$ có 10 electron và 14 neutron thì $Z$ và $A$ bằng bao nhiêu?
• Một mẫu gồm đồng vị 24 u chiếm 75% và 26 u chiếm 25% có nguyên tử khối trung bình bằng bao nhiêu?

Bảng kiểm hạt nhân (đáp án dự kiến):

• Số proton $Z$ = số electron của nguyên tử trung hoà = điện tích hạt nhân $+Z$.
• Số khối $A = Z + N$, suy ra $N = A - Z$; $A$ luôn là số nguyên.
• Đồng vị: cùng $Z$, khác $N$ và $A$.
• Ví dụ mô hình: ion $X^{2+}$ có 10 electron nên nguyên tử X có $12$ electron, do đó $Z = 12$; $A = 12 + 14 = 26$.
• Nguyên tử khối trung bình: $\bar{M} = 24 \cdot 0{,}75 + 26 \cdot 0{,}25 = 24{,}5$ u.
  Lưu ý HS rút ra: khi tách ion khỏi nguyên tử trung hoà, phải quay về nguyên tử trung hoà trước khi viết cấu hình electron; $\bar{M}$ có thể không nguyên nhưng $A$ của một hạt nhân luôn nguyên.

Hệ thống hoá số electron tối đa của lớp, phân lớp, orbital và cách viết cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu; xác định được electron lớp ngoài cùng.

HS làm việc nhóm 4 người (nhóm cũ), hoàn thành Phiếu học tập số 2 (bảng kiểm lớp vỏ). Sau khi xong, nhóm đổi phiếu chéo với nhóm bên cạnh để kiểm tra theo kĩ thuật 'Phòng tranh'.
GV đặt câu hỏi:

• Mỗi orbital chứa tối đa bao nhiêu electron? Phân lớp d có bao nhiêu orbital và tối đa bao nhiêu electron?
• Cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ thuộc nguyên tử nào, có tổng bao nhiêu electron?
• Nguyên tử có cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$ có bao nhiêu electron lớp ngoài cùng?

Bảng kiểm lớp vỏ (đáp án dự kiến):

• Mỗi orbital tối đa 2 electron; phân lớp d có 5 orbital, tối đa $5 \cdot 2 = 10$ electron.
• Cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ có tổng $2 + 2 + 6 + 2 = 12$ electron, là cấu hình của nguyên tử trung hoà có $Z = 12$ (Mg), tương ứng với ion $X^{2+}$ ở hoạt động 2.
• Cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$ có lớp ngoài cùng ($n = 3$) gồm $2 + 3 = 5$ electron.
  HS rút ra: viết cấu hình theo thứ tự mức năng lượng, kiểm tra tổng số electron bằng $Z$ của nguyên tử trung hoà.

Củng cố kĩ năng tính $Z$, $N$, số electron, cấu hình electron và nguyên tử khối trung bình qua các bài tập ngắn có đáp án.

GV chiếu lần lượt các đề sau (HS viết đáp án ra bảng con, sau đó kiểm tra trên trang NeoEdu nếu có thiết bị):

1. Nguyên tử A có $A = 40$, $Z = 20$ thì có bao nhiêu neutron?
2. Ion $X^{3+}$ có 10 electron. Z của X bằng bao nhiêu?
3. Ion $Y^{2-}$ có 18 electron. Z của Y bằng bao nhiêu?
4. Nguyên tử trung hoà có $Z = 9$, $N = 10$ thì tổng số hạt p, n, e bằng bao nhiêu?
5. Biến đổi nào tạo đồng vị khác của cùng nguyên tố? A. Chỉ nhận electron; B. Giữ proton, đổi neutron; C. Chỉ nhường electron; D. Đổi proton, giữ neutron.
6. Cấu hình nào có tổng 12 electron? A. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$; B. $1s^2 2s^2 2p^5$; C. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$; D. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$.
7. Mẫu gồm đồng vị 24 u chiếm 75% và 26 u chiếm 25% có nguyên tử khối trung bình bao nhiêu u?
8. Một phân lớp d có 5 orbital. Có tối đa bao nhiêu electron?

Đáp án:

1. 20 (N = 40 − 20 = 20).
2. 13 (Z = 10 + 3 = 13).
3. 16 (Z = 18 − 2 = 16).
4. 28 (9 proton + 10 neutron + 9 electron = 28).
5. Đáp án B (đồng vị có cùng Z, khác số neutron).
6. Đáp án C (2 + 2 + 6 + 2 = 12 electron).
7. $24{,}5$ u ($24 \cdot 0{,}75 + 26 \cdot 0{,}25 = 24{,}5$).
8. 10 electron ($5 \cdot 2 = 10$).
   Ghi chú: nếu HS sai ở câu 2 hoặc 3, GV yêu cầu viết lại phép tính 'số electron của nguyên tử trung hoà' trước khi tính $Z$.

Vận dụng các kiến thức của chương để phát hiện và sửa lỗi trong lời giải của bạn, đồng thời rèn kĩ năng kiểm tra tính hợp lí của kết quả trong bối cảnh thực tế phòng thí nghiệm.

Tình huống: Một bạn trong phòng thí nghiệm ghi lại dữ liệu của nguyên tố X như sau: ion $X^{2+}$ có 10 electron và 14 neutron, bạn ghi $A = 24$. Bạn còn tính được nguyên tử khối trung bình của một mẫu X gồm đồng vị 24 u và 26 u nhưng ghi kết quả 25,8 u.
HS kiểm tra lời giải của bạn theo ba điều kiện: (1) bảo toàn điện tích và tổng số electron; (2) số khối $A = Z + N$ là số nguyên; (3) nguyên tử khối trung bình phải nằm trong khoảng khối lượng của các đồng vị. Sau đó đề xuất sửa lỗi.

Kết quả dự kiến:

• Ion $X^{2+}$ có 10 electron nên nguyên tử X có 12 electron, $Z = 12$; $A = 12 + 14 = 26$, không phải 24. Phải sửa thành $A = 26$.
• Mẫu gồm đồng vị 24 u và 26 u nằm trong khoảng [24; 26]; kết quả 25,8 u vẫn nằm trong khoảng nhưng cần kiểm tra theo tỉ lệ đã cho; nếu tỉ lệ là 75% và 25% thì $\bar{M} = 24{,}5$ u, nên 25,8 u là sai.
• Kết luận HS rút ra: một lời giải đúng phải thoả mãn đồng thời bảo toàn điện tích, $A = Z + N$ và tính hợp lí của nguyên tử khối trung bình.