Trả lời nhanh
Muốn xác định một nguyên tố hóa học, ta cần tìm ra nguyên tử khối (NTK) hoặc số proton Z của nó. Từ dữ kiện đề bài (so sánh khối lượng, phân tử khối hợp chất, số hạt, phần trăm khối lượng, lượng chất phản ứng), lập phương trình rồi giải ra NTK hoặc Z. Sau đó tra bảng để biết tên và kí hiệu hóa học. Ví dụ: NTK = 56 thì đó là sắt (Fe), Z = 13 thì đó là nhôm (Al).
Nguyên tắc chung khi xác định nguyên tố
Mỗi nguyên tố được đặc trưng bởi số proton trong hạt nhân (Z). Ở cấp THCS, ta thường nhận diện nguyên tố qua nguyên tử khối, vì mỗi nguyên tố quen thuộc có một NTK gần như riêng biệt. Vì vậy, dù đề cho kiểu dữ kiện nào thì đích đến luôn là một con số: NTK hoặc Z.
Các bước làm bài:
- Gọi kí hiệu nguyên tố cần tìm (X, R, M…) và cũng dùng kí hiệu đó để chỉ NTK của nó.
- “Dịch” lời văn của đề thành phương trình toán học.
- Giải phương trình để tìm NTK hoặc Z.
- Tra bảng nguyên tử khối, kết luận tên nguyên tố và kí hiệu hóa học (KHHH).
Bảng nguyên tử khối và số proton thường dùng
| Nguyên tố | KHHH | Z | NTK | Nguyên tố | KHHH | Z | NTK |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hiđro | H | 1 | 1 | Lưu huỳnh | S | 16 | 32 |
| Heli | He | 2 | 4 | Clo | Cl | 17 | 35,5 |
| Cacbon | C | 6 | 12 | Kali | K | 19 | 39 |
| Nitơ | N | 7 | 14 | Canxi | Ca | 20 | 40 |
| Oxi | O | 8 | 16 | Crom | Cr | 24 | 52 |
| Natri | Na | 11 | 23 | Mangan | Mn | 25 | 55 |
| Magie | Mg | 12 | 24 | Sắt | Fe | 26 | 56 |
| Nhôm | Al | 13 | 27 | Đồng | Cu | 29 | 64 |
| Silic | Si | 14 | 28 | Kẽm | Zn | 30 | 65 |
| Photpho | P | 15 | 31 | Brom | Br | 35 | 80 |
| Bạc | Ag | 47 | 108 | ||||
Mẹo nhớ: với các nguyên tố nhẹ (trừ H), NTK thường xấp xỉ 2Z: C (6 → 12), N (7 → 14), O (8 → 16), Mg (12 → 24), S (16 → 32), Ca (20 → 40). Biết mẹo này, em có thể kiểm tra nhanh kết quả của mình.
Dạng 1: Xác định nguyên tố dựa vào nguyên tử khối
Phương pháp
- “X nặng gấp k lần Y” ⇒ X = k·Y.
- “X nhẹ hơn Y k lần” ⇒ X = Y : k.
- “a nguyên tử X nặng bằng b nguyên tử Y” ⇒ a·X = b·Y.
- Cho khối lượng thực của một nguyên tử (gam) ⇒ NTK = khối lượng (g) : 1,6605.10-24 (vì 1 amu ≈ 1,6605.10-24 g).
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Nguyên tử X nặng gấp 4 lần nguyên tử nitơ. Xác định X.
Giải: X = 4·N = 4·14 = 56 ⇒ X là sắt, KHHH: Fe.
Ví dụ 2. 5 nguyên tử Y nặng bằng 2 nguyên tử brom. Xác định Y.
Giải: 5Y = 2·80 = 160 ⇒ Y = 32 ⇒ Y là lưu huỳnh, KHHH: S.
Ví dụ 3. Nguyên tử Z nhẹ hơn nguyên tử bạc 4 lần. Xác định Z.
Giải: Z = 108 : 4 = 27 ⇒ Z là nhôm, KHHH: Al.
Ví dụ 4. Một nguyên tử T có khối lượng 3,9852.10-23 gam. Xác định T.
Giải: NTK = 3,9852.10-23 : 1,6605.10-24 = 24 ⇒ T là magie, KHHH: Mg.
Dạng 2: Xác định nguyên tố dựa vào phân tử khối hợp chất
Phương pháp
Viết biểu thức phân tử khối (PTK) theo công thức hóa học, trong đó NTK của nguyên tố chưa biết là ẩn. Nếu đề so sánh với phân tử khác (ví dụ “nặng hơn phân tử hiđro k lần”) thì PTK = k·2.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 5. Hợp chất X2O3 có phân tử khối 160. Tìm X.
Giải: 2X + 3·16 = 160 ⇒ 2X = 112 ⇒ X = 56 ⇒ X là sắt (Fe), hợp chất là Fe2O3.
Ví dụ 6. Hợp chất R(OH)2 có phân tử khối 98. Tìm R.
Giải: R + 2·(16 + 1) = 98 ⇒ R = 64 ⇒ R là đồng (Cu), hợp chất là Cu(OH)2.
Ví dụ 7. Một hợp chất có phân tử gồm 2 nguyên tử X liên kết với 1 nguyên tử O, và nặng hơn phân tử hiđro 31 lần. Tìm X.
Giải: PTK = 31·2 = 62. Ta có 2X + 16 = 62 ⇒ X = 23 ⇒ X là natri (Na), hợp chất là Na2O.
Lưu ý: nhóm nguyên tử phải tính đủ chỉ số ngoài ngoặc. Ví dụ (PO4)2 có khối lượng 2·(31 + 64) = 190, không phải 95.
Dạng 3: Xác định nguyên tố dựa vào số hạt trong nguyên tử
Phương pháp
- Nguyên tử trung hòa điện: số p = số e = Z; số n kí hiệu N.
- Tổng số hạt: S = 2Z + N. Hạt mang điện: 2Z; hạt không mang điện: N.
- Khi chỉ biết tổng số hạt S, dùng điều kiện 1 ≤ N/Z ≤ 1,5 (đúng với các nguyên tố có Z từ 2 đến 82) để suy ra: S/3,5 ≤ Z ≤ S/3.
Muốn luyện kĩ hơn phần này, em xem thêm bài tập tính số hạt trong nguyên tử.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 8. Nguyên tử X có tổng số hạt là 40, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12. Xác định X.
Giải: Ta có hệ: 2Z + N = 40 và 2Z − N = 12. Cộng vế: 4Z = 52 ⇒ Z = 13, N = 14. X là nhôm (Al), NTK ≈ 13 + 14 = 27 (khớp bảng).
Ví dụ 9. Nguyên tử Y có tổng số hạt 34, số hạt không mang điện bằng 6/11 số hạt mang điện. Xác định Y.
Giải: N = (6/11)·2Z. Thay vào 2Z + N = 34: 2Z·(17/11) = 34 ⇒ 2Z = 22 ⇒ Z = 11, N = 12. Y là natri (Na).
Ví dụ 10. Nguyên tử T có tổng số hạt là 13. Xác định T.
Giải: 13/3,5 ≈ 3,71 ≤ Z ≤ 13/3 ≈ 4,33 ⇒ Z = 4, N = 13 − 8 = 5. T là beri (Be).
Dạng 4: Xác định nguyên tố dựa vào phần trăm khối lượng và hóa trị
Phương pháp
- Viết công thức hợp chất theo hóa trị (oxit của R hóa trị n là R2On).
- %nguyên tố = (khối lượng nguyên tố trong 1 phân tử : PTK)·100%.
- Nếu chưa biết hóa trị, rút R theo n rồi lập bảng thử n = 1, 2, 3.
Cần ôn lại cách lập công thức theo hóa trị, em xem lý thuyết, bài tập về hóa trị của nguyên tố.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 11. Oxit của nguyên tố R hóa trị III chứa 30% oxi về khối lượng. Tìm R.
Giải: Công thức R2O3. Ta có 48 : (2R + 48) = 0,3 ⇒ 2R + 48 = 160 ⇒ R = 56. R là sắt (Fe).
Ví dụ 12. Oxit của R hóa trị II có 60% R về khối lượng. Tìm R.
Giải: Công thức RO. R : (R + 16) = 0,6 ⇒ 0,4R = 9,6 ⇒ R = 24. R là magie (Mg).
Ví dụ 13. Oxit R2On chứa 47,06% oxi. Tìm R.
Giải: 16n : (2R + 16n) = 0,4706 ⇒ 2R + 16n = 34n ⇒ R = 9n.
| n | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| R | 9 (Be có hóa trị II, loại) | 18 (không có, loại) | 27 (Al, nhận) |
Vậy R là nhôm, oxit là Al2O3. Kiểm tra lại: 48 : 102 ≈ 47,06%.
Dạng 5: Xác định nguyên tố dựa vào phương trình phản ứng
Phương pháp
- Tính số mol chất đã biết (khí ở đktc: n = V : 22,4; theo chương trình mới ở điều kiện chuẩn 25 °C, 1 bar: n = V : 24,79).
- Viết phương trình, suy ra số mol nguyên tố cần tìm.
- M = m : n, tra bảng.
- Với hỗn hợp hai nguyên tố cùng nhóm, thuộc hai chu kì liên tiếp: tính NTK trung bình, hai nguyên tố có NTK nằm hai phía của giá trị trung bình.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 14. Cho 4,8 g kim loại M (hóa trị II) tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 4,48 lít H2 (đktc). Tìm M.
Giải: M + 2HCl → MCl2 + H2↑. nH2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol ⇒ nM = 0,2 mol ⇒ M = 4,8 : 0,2 = 24. M là magie (Mg). (Nếu đề cho 4,958 lít ở điều kiện chuẩn thì vẫn ra 0,2 mol.)
Ví dụ 15 (nâng cao). Cho 3,1 g hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp tác dụng hết với nước, thu được 1,12 lít H2 (đktc). Xác định hai kim loại.
Giải: Gọi kí hiệu chung là R: 2R + 2H2O → 2ROH + H2↑. nH2 = 0,05 mol ⇒ nR = 0,1 mol ⇒ NTK trung bình = 3,1 : 0,1 = 31. Hai kim loại kiềm liên tiếp có NTK kẹp số 31 là Na (23) và K (39).
Chú ý: kim loại nhóm IIIA (như Al) phản ứng theo tỉ lệ 2M + 6HCl → 2MCl3 + 3H2, tức nM = 2/3·nH2. Muốn cân bằng đúng, em phải viết đúng hóa trị của muối.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm chiều so sánh: “X nhẹ hơn Y 2 lần” thì X = Y : 2, không phải X = 2Y.
- Quên chỉ số: tính PTK của Fe2O3 mà chỉ cộng 56 + 16.
- Nhầm hạt mang điện: hạt mang điện gồm cả proton và electron (2Z), không chỉ proton.
- Viết sai công thức theo hóa trị nên tính sai phần trăm khối lượng.
- Không kiểm tra lại: ra NTK lẻ như 53,3 thì gần như chắc chắn em đã lập sai phương trình.
Bài tập tự luyện có đáp án
- Nguyên tử X nặng gấp 8 lần nguyên tử heli. Xác định X.
- Hợp chất XCl2 có phân tử khối 111. Xác định X.
- Nguyên tử Y có tổng số hạt 52, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Xác định Y.
- Oxit RO2 chứa 50% oxi về khối lượng. Xác định R.
- Cho 6,5 g kim loại hóa trị II tác dụng với HCl dư, thu được 2,24 lít H2 (đktc). Xác định kim loại.
- Cho 2,7 g kim loại hóa trị III tác dụng với HCl dư, thu được 3,36 lít H2 (đktc). Xác định kim loại.
Đáp án
- X = 8·4 = 32 ⇒ lưu huỳnh (S).
- X + 2·35,5 = 111 ⇒ X = 40 ⇒ canxi (Ca).
- 2Z + N = 52; 2Z − N = 16 ⇒ Z = 17, N = 18 ⇒ clo (Cl).
- 32 : (R + 32) = 0,5 ⇒ R = 32 ⇒ lưu huỳnh (S), oxit SO2.
- nH2 = 0,1 mol = nKL ⇒ M = 65 ⇒ kẽm (Zn).
- nH2 = 0,15 mol ⇒ nKL = 0,1 mol ⇒ M = 27 ⇒ nhôm (Al).
Để nắm chắc nền tảng trước khi làm bài, em có thể ôn lại lý thuyết và bài tập về nguyên tử, luyện thêm 35 câu trắc nghiệm Nguyên tử hoặc học trọn chuyên đề Chất – Nguyên tử – Phân tử.
Câu hỏi thường gặp
Muốn xác định nguyên tố hóa học cần tìm đại lượng nào?
Cần tìm nguyên tử khối hoặc số proton Z của nguyên tố, sau đó tra bảng để biết tên và kí hiệu hóa học.
Khi chỉ biết tổng số hạt trong nguyên tử thì làm thế nào?
Dùng điều kiện 1 ≤ N/Z ≤ 1,5 để suy ra S/3,5 ≤ Z ≤ S/3, chọn Z nguyên rồi kiểm tra lại. Ví dụ tổng số hạt bằng 13 thì Z = 4, nguyên tố là beri.
Chưa biết hóa trị của nguyên tố thì xác định bằng cách nào?
Gọi hóa trị là n, rút nguyên tử khối R theo n, rồi lập bảng thử n = 1, 2, 3 và chọn giá trị ứng với một nguyên tố có thật, đúng hóa trị.
Hỗn hợp hai kim loại cùng nhóm, thuộc hai chu kì liên tiếp thì tìm thế nào?
Tính nguyên tử khối trung bình bằng tổng khối lượng chia tổng số mol. Hai kim loại cần tìm có nguyên tử khối nằm hai phía của giá trị trung bình, ví dụ trung bình bằng 31 thì đó là Na và K.