Giáo Án Hóa Học Lớp 10 Chân Trời Sáng Tạo

– GV đặt vấn đề: Trong lịch sử các thuyết về mô hình nguyên tử, có mô hình hành tinh nguyên tử và mô hình hiện đại nguyên tử. Theo em, trong hai hình bên, hình nào thể hiện mô hình hành tinh nguyên tử hình nào thể hiện mô hình hiện đại của nguyên tử?

– Mời HS dự đoán.

– GV dẫn dắt vào bài.

– GV đặt vấn đề: Hình ảnh hệ Mặt Trời cho chúng ta thấy được mô hình hành tinh của một nguyên tử, ở đó, các hành tinh được ví như các electron chuyển động xung quanh hạt nhân là Mặt Trời. Vậy trong nguyên tử các electron chuyển động như thế nào? Sự sắp xếp các electron ở các lớp, các phân lớp tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?

– HS dự đoán.

– HS lắng nghe.

Orbital nguyên tử (kí hiệu là AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà xác suất tìm thấy electron trong khu vực đó là lớn nhất (khoảng 90%).

– GV cho HS xem video: “The Electron Cloud Model explained”.

– Dẫn dắt mô hình nguyên tử được xây dựng qua các giai đoạn tử mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr đến mô hình nguyên tử hiện đại.

– Mời HS trả lời các câu hỏi;

+ Quan sát Hình 4.1 và 4.2, so sánh điểm giống và khác nhau giữa mô hình hiện đại với mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr.

=> Giống: Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương và vỏ nguyên tử mang điện tích âm. Electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

Khác:

+ Theo em, xác suất tìm thấy electron trong toàn phần không gian bên ngoài đám mây khoảng bao nhiêu phần trăm?

=> Xác suất tìm thấy electron trong đám mây electron là khoảng 90%.

– GV mời HS lên trả lời câu hỏi. 

– Mời các nhóm nhận xét.

– GV chốt kiến thức

– GV cho HS xem video : Mô hình hành tinh nguyên tử Rutherford – Bohr và mô hình hiện đại không gian.

* Tìm hiểu về orbital nguyên tử

– GV: Khái niệm orbital nguyên tử

– GV giới thiệu các dạng AO: Dựa trên sự khác nhau về hình dạng, sự định hướng của orbital trong nguyên tử để phân loại orbital thành orbital s, orbital p, orbitald, orbital f.

AO hình cầu, còn gọi là AO s. 

AO hinh số tám nổi, còn gọi là AO p.

– Chia lớp thành 4 nhóm.

– Thảo luận nhóm và trả lời các câu hỏi sau:

+ Quan sát Hình 4.3, phân biệt khái niệm đám mây electron và khái niệm orbital nguyên tử.

=> Giống nhau: Là khu vực không gian xung quanh hạt nhân chứa electron nguyên tử.

Khác nhau: Orbital là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90%.

+ Khái niệm orbital nguyên tử (AO) xuất phát từ Mô hình Rutherford – Bohr hay mô hình hiện đại về nguyên tử?

=> Mô hình hiện đại nguyên tử.

+ Quan sát Hình 4.4, hãy cho biết điểm giống và khác nhau giữa các orbital p (px, py, pz).

=> Giống nhau: Đều có hình số 8 nổi.

Khác nhau: Các orbital định hướng khác nhau trong không gian.

Luyện tập:

Chọn phát biểu đúng về electron s.

A. Là electron chuyển động chủ yếu trong khu vực không gian hình cầu.

B. Là electron chỉ chuyển động trên một mặt cầu. 

C. Là electron chỉ chuyển động trên một đường tròn.

=> Đáp án A

– GV mời HS trả lời câu hỏi. 

– Mời các HS khác nhận xét.

– GV chốt đáp án.

Liên hệ thực tế: Khi các quả táo chính trên cây rơi xuống đất, chúng sẽ tập trung nhiều ở khu vực nhất định dưới gốc cây. Vị trí xung quanh gốc câu mà số quá táo rơi xuống nhiều nhất được xem là tại đó có xác suất lớn nhất tìm thấy các quả táo.

– Yêu cầu HS quan sát hình ảnh và trả lời câu hỏi:

+ Quan sát hình trên và cho biết các quả táo chín rơi xuống tập trung ở khu vực nào?

+ Khu vực nào ở gốc cây sẽ không tìm thấy các quả táo rơi xuống?

+ Hãy liên hệ với xác suất có mặt các electron trong nguyên tử.

– GV mời HS trả lời câu hỏi. 

– Mời các HS khác nhận xét.

– GV chốt đáp án.

– HS lắng nghe.

– HS trả lời câu hỏi.

– HS trình bày đáp án.

– Lắng nghe nhận xét và chỉnh sửa.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS xem video.

– Lắng nghe và ghi bài vào vở.

– HS nhận nhiệm vụ và thảo luận nhóm.

– HS trả lời câu hỏi.

– HS lắng nghe. 

– HS trả lời câu hỏi.

– HS trình bày đáp án.

– Lắng nghe nhận xét và chỉnh sửa.

– Lắng nghe và ghi bài vào vở.

Các electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

– Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp, được kí hiệu bằng các chữ viết thường: s, p, d, f. Các electron thuộc các phân lớp s, p, d và f được gọi tương ứng với các electron s, p, d và f.

– Các phân lớp s, p, d và f lần lượt có các AO tương ứng 1, 3, 5 và 7.

– Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau. Với 4 lớp đầu (1, 2, 3, 4) số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó.

* Tìm hiểu về lớp electron

– GV hỏi:

+ Quan sát Hình 4.5, nhận xét cách gọi tên các electron bằng các chữ cái tương ứng với các lớp từ 1 đến 7.

=> Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp (kí hiệu K, L, M, N, O, P, Q) từ gần đến xa hạt nhân, theo thứ tự từ lớp n = 1 đến n = 7.

+ Từ Hình 4.5, cho biết lực hút của hạt nhân với electron ở lớp nào là lớn nhất và lớp nào là nhỏ nhất.

=> Lực hút của hạt nhân với electron lớp 1 là lớn nhất và lớp 7 là nhỏ nhất.

– GV mời HS trả lời câu hỏi: So sánh năng lượng của các electron thuộc cùng một lớp.

– GV

* Tìm hiểu về phân lớp electron

– GV: Quan sát Hình 4.6, nhận xét về số lượng phân lớp trong các lớp từ 1 đến 4.

=> Lớp thứ nhất (lớp K, với n = 1) có một phân lớp, được kí hiệu là 1s

Lớp thứ hai (lớp L, với n = 2) có 2 phân lớp, được kí hiệu là 2s và 2p

Lớp thứ ba (lớp M, với n = 3) có 3 phân lớp, được kí hiệu là 3s, 3p và 3d

Lớp thứ tư (lớp N, với n = 4) có 4 phân lớp, được kí hiệu 4s, 4p, 4d và 4f

=> Từ lớp 1 đến lớp 4, lớp n có n phân lớp.

– GV mời HS trả lời, nhận xét chỉnh sửa.

– GV chốt kiến thức:

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– Lắng nghe và ghi bài vào vở.

– HS trả lời câu hỏi..

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và chỉnh sửa.

– HS lắng nghe và ghi chép kiến thức.

Nguyên lí Pauli: Mỗi orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau.

Số electron tối đa trong lớp n là 2n2 (n4).

Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa.

Các bước viết cấu hình electron:

① Xác định số electron trong nguyên tử

② Các electron được phân bố theo thứ tự các AO có mức năng lượng tăng dần, theo các nguyên lí và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử.

③ Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự các lớp electron.

Các bước biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital:

① Viết cấu hình electron của nguyên tử

② Biểu diễn mỗi AO bằng một ô vuông

Các AO trong cùng phân lớp thì viết liền nhau

Các AO khác phân lớp thì viết tách nhau

Thứ tự ô orbital từ trái sang phải theo thứ tự cấu hình

③ Điền electron vào từng ô orbital theo thứ tự lớp và phân lớp, mỗi electron biểu diễn bằng một mũi tên.

Quy tắc dự đoán tính chất dựa vào đặc điểm cấu hình lớp ngoài cùng của nguyên tử:

① Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học, đó là các nguyên tử khí hiếm (riêng He có số electron lớp ngoài cùng là 2).

② Các nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2, 3 electron có lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B).

③ Các nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là phi kim.

④ Các nguyên tố mà nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

Dựa vào số lượng electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố, có thể dự đoán một nguyên tố là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

– GV cho HS thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi:

+ Quan sát Hình 4.7, nhận xét chiều tăng năng lượng của các electron trên các AO ở trạng thái cơ bản (trạng thái có năng lượng thấp nhất.

=> Nhìn chung, năng lượng của các electron trên các AO ở trạng thái cơ bản tăng theo số lớp electron. Tuy nhiên, khi điện tích hạt nhân tăng có sự chèn mức năng lượng, mức 4s trở nên thấp hơn 3d, mức 5s thấp hơn 4d…

– Mời HS trả lời và nhận xét.

– GV 

* Tìm hiểu nguyên lí Pauli (Pau-li)

– GV đặt lần lượt các câu hỏi, mời HS trả lời:

+ Để biểu diễn orbital, người ta sử dụng các ô vuông gọi là gì? Kí hiệu?

=> Ô lượng tử.

+ Mỗi ô lượng tử (1 AO) chứa tối đa bao nhiêu elrctron?

+ Quan sát Hình 4.8, cho biết cách biển diễn 2 electron trong một orbital dựa trên cơ sở nào?

=> Trong một orbital, hai electron trong cùng AO có chiều quay ngược nhau.

+ Quan sát Hình 4.9, hãy cho biết nguyên tử oxygen có bao nhiêu electron ghép đôi và bao nhiêu electron độc thân?

=> 6 electron ghép đôi và 2 electron độc thân.

– GV: Là một cách biểu diễn sự phân bố electron theo orbital, từ đó biết được số electron độc thân của nguyên tử.

cặp electron ghép đôi.

electron độc thân.

AO trống

– GV chốt kiến thức

* Xác định số AO và số electron tối đa trong một phân lớp và trong mỗi lớp

– GV đặt câu hỏi, mời HS trả lời:

+ Từ bảng 4.1, hãy chỉ ra mối quan hệ giữa số thứ tự lớp và số electron tối đa trong mỗi lớp.

=> Lớp n được chia thành n phân lớp.

Mỗi phân lớp có số lượng AO nhất định.

Mỗi AO chỉ chứa tối đa 2 electron.

Do đó, lớp n có tối đa 2n2 electron.

– GV chốt kiến thức

Luyện tập: Nguyên tử nitrogen có 2 lớp, trong đó có 2 phân lớp s và 1 phân lớp p. Các phân lớp s đều chứa số electron tối đa, còn phân lớp p chỉ chứa một nửa số electron tối đa. Nguyên tử nitrogen có bao nhiêu electron?

=> 2 phân lớp s: 4 electron.

      1 phân lớp p: 3 electron.

N có tổng cộng 7 electron.

– GV mời HS trả lời, nhận xét và nêu đáp án.

* Tìm hiểu quy tắc Hund

– GV yêu cầu HS đọc thông tin SGK và đặt câu hỏi, mời HS trả lời:

+ Quan sát Hình 4.10, hãy nhận xét số lượng electron độc thân ở mỗi trường hợp.

=> Trường hợp (a) không có electron độc thân vì các orbital đã chứa đầy electron.

Trường hợp (b) và (c), theo cách phân bố electron ở hai trường hợp này, số electron độc thân là nhiều nhất.

+ Hãy đề nghị các phân bố electron vào các orbital để số electron độc thân là tối đa.

=>Đầu tiên, điền các electron bằng dấu mũi tên hướng lên theo từ trái sang phải. Sau đó, điền các electron bằng dấu mũi tên hướng xuống theo chiều từ trái sang phải sao cho tổng số mũi tên bằng số lượng electron của nguyên tử.

– GV chốt kiến thức

Luyện tập: Trong các trường hợp (a) và (b) dưới đây, trường hợp nào có sự phân bố electron vào các orbital tuân theo và không tuân theo quy tắc Hund?

=> Trường hợp (a) tuân theo quy tắc Hund. Trường hợp (b) không tuân theo quy tắc Hund.

* Tìm hiểu cách viết cấu hình electron nguyên tử.

– GV yêu cầu HS tìm hiểu SGK và nêu các bước viết cấu hình electron nguyên tử.

Phân tích ví dụ:

Ví dụ: Viết cấu hình electron của nguyên tử oxygen (Z = 8) và potassium (Z = 19).

=>

+ Z = 8

Tổng số electron của nguyên tử O là 8.

Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron đến phân lớp 4s theo chiều tăng của năng lượng:

               1s 2s3p 3s 3p 4s… 

Điền các electron: 1s22s22p4 (bỏ phần thừa 3s 3p 4s).

Có thể thay 1s2 bằng kí hiệu [He]. Cấu hình electron của nguyên tử O là 1s22s22p4 hoặc [He]2s22p4 hoặc (2, 6).

Electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên oxygen là nguyên tố p.

+ Z = 19

Tổng số electron của nguyên tử K là 19.

Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron đến phân lớp 4s theo chiều tăng của năng lượng:

                1s 2s 2p 3s 3p 4s…

Điền các electron: 1s22s22p63s23p64s1.

Có thể thay 1s22s22p63s23p6 bằng kí hiệu [Ar]. Cấu hình electron của nguyên tử K là 1s22s22p63s23p64s1 hoặc [Ar]4s1 hoặc (2, 8, 8, 1).

Electron cuối cùng điền vào phân lớp s nên potassium là nguyên tố s.

– Cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu

* Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital. 

– GV: Là một cách biểu diễn sự phân bố electron theo orbital, từ đó biết được số electron độc thân của nguyên tử.

– Mời HS nêu quy tắc biểu diễn cấu hình theo ô orbital.

Luyện tập:

– Chia lớp thành 4 nhóm như ban đầu, thực hiện nhiệm vụ sau: Biểu diễn cấu hình theo ô orbital (chỉ với lớp ngoài cùng) các nguyên tố có Z là

Nhóm 1: 1, 6, 11, 14, 20.

Nhóm 2: 2, 5, 13, 16, 19.

Nhóm 3: 3, 4, 8, 15, 18.

Nhóm 4:  7, 9, 10, 12, 17.

Xác định số electron độc thân của mỗi nguyên tử.

=> 

– GV mời các nhóm lên trình bày sản phẩm 

– Mời các nhóm xem và nhận xét.

– GV chốt đáp án.

* Tìm hiểu đặc điểm của lớp electron ngoài cùng của nguyên tử

– GV: Các electron thuộc lớp ngoài cùng (còn gọi là electron hóa trị) có vai trò quyết định đến tính chất hóa học đặc trưng của nguyên tố.

 – GV yêu cầu HS tìm hiểu SGK và nêu các quy tắc dự đoán tính chất dựa vào cấu hình electron.

Luyện tập:

– Chia lớp thành 4 nhóm như ban đầu, thực hiện nhiệm vụ sau: Dự đoán tính chất hóa học cơ bản (tính kim loại, tính phi kim) của các nguyên tố có Z là

Nhóm 1: 1, 6, 11, 14, 20.

Nhóm 2: 2, 5, 13, 16, 19.

Nhóm 3: 3, 4, 8, 15, 18.

Nhóm 4:  7, 9, 10, 12, 17.

=> Tính kím loại: gồm các nguyên tố có Z từ 1 đến 5, từ 11 đến 13, từ 19 đến 20.

Tính phi kim gồm các nguyên tố có Z từ 6 đến 9, từ 14 đến 17.

– GV mời các nhóm lên trình bày sản phẩm 

– Mời các nhóm xem và nhận xét.

– GV chốt đáp án.

– GV chốt kiến thức

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS làm bài tập.

– HS nêu đáp án và lắng nghe chỉnh sửa.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS trả lời câu hỏi.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS làm bài tập.

– Lắng nghe nhận xét và chỉnh sửa.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS nhận nhiệm vụ và thảo luận trả lời câu hỏi.

– HS trình bày sản phẩm.

– Lắng nghe nhận xét và chỉnh sửa.

– HS trả lời câu hỏi.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– HS nhận nhiệm vụ và thảo luận trả lời câu hỏi.

– HS trình bày sản phẩm.

– Lắng nghe nhận xét và chỉnh sửa.

– Lắng nghe và ghi chép kiến thức.

– Lớp electron: chứa các electron có mức năng lượng gần bằng nhau.

– Phân lớp electron: chứa các electron có mức năng lượng bằng nhau.

– Số orbital trong một phân lớp: s(1); p(3); d(5); f(7) và số orbital trong một lớp: n2 (n ≤ 4).

– Cấu hình electron của nguyên tử và cách viết cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn tuân theo: nguyên lí Pauli, nguyên lí vững bền và quy tắc Hund.

– Dựa vào đặc điểm về cấu hình electron lớp ngoài cùng để dự đoán tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố:

+ Nguyên tố mà nguyên tử đủ 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

+ Nguyên tố mà nguyên tử có từ 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng thường là nguyên tố kim loại.

+ Nguyên tố mà nguyên tử có từ 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng thường là nguyên tố phi kim.

– Tổ chức trò chơi: “Ai nhanh hơn”. GV đọc câu hỏi trên màn hình, mời HS giơ tay nhanh nhất trả lời câu hỏi. Nếu trả lời đúng sẽ được phần thưởng, trả lời sai thì nhường quyền trả lời cho bạn khác.

– HS tham gia chơi trò chơi.

– Đọc bài: “ÔN TẬP CHƯƠNG 1”.