Lý thuyết và các dạng bài tập cơ bản về đồng vị - nguyên tử khối trung bình môn Hóa học 10 năm 2021

1. Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số proton (Z) nhưng khác nhau về số nơtron (N), do đó số khối A của chúng khác nhau.

2. Nguyên tử khối của một nguyên tử coi như bằng số khối của nguyên tử đó.

3. Nguyên tử khối trung bình (\(\overline A \))

Công thức: \(\overline A  = \frac{{{A_1}.{x_1} + {A_2}.{x_2} + ... + {A_n}.{x_n}}}{{100}}\)

Trong đó: \(\overline A \) là nguyên tử khối trung bình; A₁, A₂, ..., A_n là nguyên tử khối của các đồng vị;

 x₁, x₂, ..., x_n là phần trăm số nguyên tử của các đồng vị đồng vị (x₁ + x₂ + ...+ x_n = 100%).

- Đối với nguyên tử có 2 đồng vị thì nguyên tử khối trung bình tính theo công thức:

\(\overline A  = \frac{{{A_1}.{x_1} + {A_2}.{x_2}}}{{100}}\) (x₁ + x₂ = 100)

Một nguyên tố X có hai đồng vị X₁ và X₂. Hạt nhân của X có 35 proton. Đồng vị X₁ có 44 nơtron, đồng vị X₂ nhiều hơn X₁ 2 nơtron. Hàm lượng nguyên tử của đồng vị X₂ là 49,3 %. Tính nguyên tử khối trung bình của X.

1. Dạng 1.1: Tính nguyên tử khối trung bình

Hướng dẫn giải

\(\left\{ \begin{array}{l}

{A_1} = 35 + 44 = 79\\

{A_2} = 35 + 44 + 2 = 79

\end{array} \right. \Rightarrow \,\overline {{A_X}}  = \frac{{79.(100 - 49,3) + 81.49,3}}{{100}} = 79,99\)

2. Dạng 1.2: Tính phần trăm số nguyên tử

Oxi trong tự nhiên có 3 đồng vị ¹⁶O (99,757%), ¹⁷O và ¹⁸O. Nguyên tử khối trung bình của oxi là 16,00447. Tính số nguyên tử của mỗi loại đồng vị còn lại khi có 1 nguyên tử ¹⁷O. 

Hướng dẫn giải

\(\left\{ \begin{array}{l}

99,757 + {x_2} + {x_3} = 100\\

99,757.16 + 17{x_2} + 18{x_3} = 1600,447

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

{x_2} = 0,039\\

{x_3} = 0,204

\end{array} \right.\)

99,757%  ----- 0,039%  -----  0,204%

2558        ←     1   →            5                               

3. Dạng 1.3: Tính nguyên tử khối của đồng vị

Nguyên tử khối trung bình của Cu là 63,54. Trong tự nhiên, đồng có 2 đồng vị X và Y có tổng số khối là 128. Số nguyên tử của đồng vị X bằng 0,37 số nguyên tử của đồng vị Y. Xác định số khối của hai đồng vị X và Y.

Hướng dẫn giải

\(\frac{{{x_1}}}{{{x_2}}} = 0,37 = \frac{{37}}{{100}}\, \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

{x_1} = \frac{{37}}{{137}}.100\%  = 27\% \\

{x_2} = 73\%

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

{A_1} + {A_2} = 128\\

27{A_1} + 73{A_2} = 6354

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

{A_1} = 65\\

{A_2} = 63

\end{array} \right.\)

4. Dạng 1.4: Tính phần trăm khối lượng đồng vị trong phân tử

Câu 1: Trong tự nhiên clo có hai đồng vị bền: \({}_{17}^{37}Cl\) chiếm 24,23% tổng số nguyên tử, còn lại là \({}_{17}^{35}Cl\)

(a) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị \({}_{17}^{37}Cl\), \({}_{17}^{35}Cl\) trong HClO₄, biết H = 1, O = 16.

(b) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị \({}_{17}^{37}Cl\), \({}_{17}^{35}Cl\) trong AlCl₃, biết Al = 27.

Hướng dẫn giải

\(\overline {{A_{Cl}}}  = \frac{{37.24,23 + 35.(100 - 24,23)}}{{100}} = 35,48\)

(a) 1 mol HClO₄ có 1 mol Cl ⇒\(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{}_{17}^{35}Cl}} = 0,7577\,mol\\

{n_{{}_{17}^{37}Cl}} = 0,2423\,mol

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

\% {m_{{}_{17}^{35}Cl}} = \frac{{35.0,7577}}{{1 + 35,48 + 16.4}}.100\%  = 26,39\% \\

\% {m_{{}_{17}^{37}Cl}} = \frac{{37.0,2423}}{{1 + 35,48 + 16.4}}.100\%  = 8,92\%

\end{array} \right.\)
(b) 1 mol AlCl₃ có 3 mol Cl → \(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{}_{17}^{35}Cl}} = 3.0,7577 = 2,2731\,mol\\

{n_{{}_{17}^{37}Cl}} = 3.0,2423\, = 0,7269\,mol

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

\% {m_{{}_{17}^{35}Cl}} = \frac{{35.2,2731}}{{27 + 35,48.3}}.100\%  = 59,62\% \\

\% {m_{{}_{17}^{37}Cl}} = \frac{{37.0,7269}}{{27 + 35,48.3}}.100\%  = 20,16\%

\end{array} \right.\)

Câu 2: Trong tự nhiên, nguyên tố đồng có hai đồng vị là \({}_{29}^{63}Cu\) và \({}_{29}^{65}Cu\) . Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54.

(a) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị \({}_{29}^{63}Cu\)_{, \({}_{29}^{65}Cu\)} trong Cu₂O, biết O = 16.

(b) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị \({}_{29}^{63}Cu\)_{, \({}_{29}^{65}Cu\)} trong Cu(OH)₂, biết H = 1, O = 16.

Hướng dẫn giải

x₁% = 73%; x₂ = 27%.

(a) 1 mol Cu₂O có 2 mol Cu ⇒ \(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{}_{29}^{63}Cu}} = 2.0,73 = 1,46\,mol\\

{n_{{}_{29}^{65}Cu}} = 2.0,27 = 0,54\,mol

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

\% {m_{{}_{29}^{63}Cu}} = \frac{{63.1,46}}{{2.63,54 + 16}}.100 = 64,29\% \\

\% {m_{{}_{29}^{65}Cu}} = \frac{{65.0,54}}{{2.63,54 + 16}}.100 = 24,53\%

\end{array} \right.\)

(b) 1 mol Cu(OH)₂ có 1 mol Cu ⇒ \(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{}_{29}^{63}Cu}} = 0,73\,mol\\

{n_{{}_{29}^{65}Cu}} = 0,27\,mol

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

\% {m_{{}_{29}^{63}Cu}} = \frac{{63.0,73}}{{63,54 + 2.(16 + 1)}}.100 = 47,15\% \\

\% {m_{{}_{29}^{65}Cu}} = \frac{{65.0,27}}{{63,54 + 2.(16 + 1)}}.100 = 17,99\%

\end{array} \right.\)

Câu 1. 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 nào là các đồng vị của cùng một nguyên tố?

(b) Tính số khối và viết kí hiệu của mỗi nguyên tử.

Câu 2. Agon tách ra từ không khí là hỗn hợp của ba đồng vị: 99,6% ⁴⁰Ar; 0,063% ³⁸Ar và 0,337% ³⁶Ar.

(a) Tính nguyên tử khối trung bình của Ar?

(b) Tính thể tích của 20 gam Ar ở đktc.

Câu 3. Nguyên tố Y có nguyên tử khối trung bình là 35,5. Trong tự nhiên, Y có hai đồng vị bền Y₁ và Y₂ với tỉ lệ số nguyên tử là \({n_{{Y_1}}}:{n_{{Y_2}}} = 1:3\). Hạt nhân Y₁ nhiều hơn hạt nhân Y₂­ 2 nơtron. Xác định số khối của Y₁ và Y₂.

Câu 4. Trong tự nhiên, nguyên tố bo có hai đồng vị bền là \({}_5^{10}B\) và \({}_5^{11}B\).Nguyên tử khối trung bình của đồng là 10,81. Tính thành phần phần trăm tổng số nguyên tử của đồng vị \({}_5^{11}B\).

Câu 5: Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố X là 35,48. Biết X có hai đồng vị trong đó đồng vị ³⁵X chiếm 75,77% số nguyên tử. Tính số khối của đồng vị còn lại.

Câu 6. Trong tự nhiên nguyên tố X có 3 đồng vị: đồng vị 1 có 8 nơtron chiếm 99,757%, đồng vị 2 có 9 nơtron chiếm 0,039%, đồng vị 3 có 10 nơtron. Biết nguyên tử khối trung bình của X là 16,00447. Tìm số khối các đồng vị của X.

Câu 7. Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có

A. cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron.

B. cùng số nơtron nhưng khác nhau về số proton.

C. cùng tổng số proton và nơtron nhưng khác nhau về số electron.

D. cùng số electron nhưng khác nhau về tổng số proton và nơtron.           

Câu 8. Cho các nguyên tử X, Y, Z, T có các đặc điểm như sau:

(1) nguyên tử X có 17 proton và số khối bằng 35

(2) nguyên tử Y có 17 nơtron và số khối 33

(3) nguyên tử Z có 17 nơtron và 15 proton

(4) nguyên tử T có 20 nơtron và số khối bằng 37

Những nguyên tử là đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là

A. X và Y.                        

B. Y và T.                    

C. Z và Y.                    

D. X và T.

Câu 9. Cho ⁶³Cu, ⁶⁵Cu và ³⁵Cl, ³⁷Cl. Phân tử CuCl₂ có phân tử khối nhỏ nhất là

A. ³⁵Cl⁶³Cu³⁵Cl.                

B. ³⁵Cl⁶⁵Cu³⁷Cl.           

C. ³⁷Cl⁶⁵Cu³⁷Cl.           

D. ³⁵Cl⁶⁵Cu³⁵Cl.

Câu 10. Cho đồng 2 đồng vị ⁶³Cu, ⁶⁵Cu và oxi có 3 đồng vị ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O. Phân tử CuO có phân tử khối lớn nhất là

A. ⁶³Cu¹⁸O.                       

B. ⁶⁵Cu¹⁶O.                  

C. ⁶³Cu¹⁷O.                  

D. ⁶⁵Cu¹⁸O.

 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Lý thuyết và các dạng bài tập cơ bản về đồng vị - nguyên tử khối trung bình môn Hóa học 10 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Chúc các em học tốt!