Номер 19, страница 252 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.19. Неизвестный элемент встречается в природе в виде пяти изотопов. В таблице приведены их массовые числа и распространённость в земной коре в атомных процентах.

Рассчитайте относительную атомную массу элемента (с точностью до десятых) и установите, какой это элемент. Запишите его электронную конфигурацию в виде распределения электронов по энергетическим уровням.

Дано:

Массовое число изотопа 1, $A_1 = 70$; распространённость $w_1 = 22,6\%$

Массовое число изотопа 2, $A_2 = 72$; распространённость $w_2 = 27,5\%$

Массовое число изотопа 3, $A_3 = 73$; распространённость $w_3 = 7,5\%$

Массовое число изотопа 4, $A_4 = 74$; распространённость $w_4 = 35,4\%$

Массовое число изотопа 5, $A_5 = 76$; распространённость $w_5 = 7,0\%$

Найти:

1. Относительную атомную массу элемента $A_r(Э)$ с точностью до десятитысячных.

2. Неизвестный элемент.

3. Электронную конфигурацию элемента в виде распределения электронов по энергетическим уровням.

Решение:

1. Относительная атомная масса элемента ($A_r$) — это средневзвешенное значение масс его природных изотопов с учётом их распространённости. Расчёт производится по формуле:

$A_r(Э) = \sum(A_i \cdot w_i) = A_1 \cdot w_1 + A_2 \cdot w_2 + A_3 \cdot w_3 + A_4 \cdot w_4 + A_5 \cdot w_5$

где $A_i$ — массовое число i-го изотопа, а $w_i$ — его дольная распространённость.

Подставим данные значения в формулу:

$A_r(Э) = 70 \cdot 0,226 + 72 \cdot 0,275 + 73 \cdot 0,075 + 74 \cdot 0,354 + 76 \cdot 0,070$

$A_r(Э) = 15,82 + 19,80 + 5,475 + 26,196 + 5,32 = 72,611$

Согласно условию, результат необходимо представить с точностью до десятитысячных (четыре знака после запятой), следовательно:

$A_r(Э) = 72,6110$

2. Найдём в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева элемент с относительной атомной массой, близкой к рассчитанному значению $72,6110$. Этому значению соответствует элемент Германий ($Ge$), порядковый номер 32, относительная атомная масса которого равна 72,63.

3. Порядковый номер элемента Германия ($Ge$) равен 32. Это означает, что заряд ядра его атома составляет +32, а общее число электронов в атоме — 32. Распределим эти электроны по энергетическим уровням:

• Первый энергетический уровень (n=1): 2 электрона ($1s^2$)

• Второй энергетический уровень (n=2): 8 электронов ($2s^22p^6$)

• Третий энергетический уровень (n=3): 18 электронов ($3s^23p^63d^{10}$)

• Четвертый (внешний) энергетический уровень (n=4): 4 электрона ($4s^24p^2$)

Таким образом, распределение электронов по энергетическим уровням записывается как последовательность чисел: 2, 8, 18, 4.

Ответ:

Относительная атомная масса элемента равна $72,6110$.

Неизвестный элемент — Германий ($Ge$).

Распределение электронов по энергетическим уровням: 2, 8, 18, 4.