Страница 103 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Атом углерода содержит

1) 6 протонов и 6 электронов

2) 12 протонов и 12 электронов

3) 6 протонов и 12 электронов

4) 12 протонов и 6 электронов

Чтобы определить состав атома химического элемента, необходимо использовать периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева.

1. Определение числа протонов. Число протонов в ядре атома равно порядковому номеру элемента в периодической таблице. Углерод (символ C) находится под номером 6. Следовательно, в ядре атома углерода содержится 6 протонов.

2. Определение числа электронов. Атом является электронейтральной частицей, то есть его суммарный электрический заряд равен нулю. Заряд протона положителен, а заряд электрона отрицателен и равен по модулю заряду протона. Для того чтобы атом был нейтральным, число отрицательно заряженных электронов должно быть равно числу положительно заряженных протонов. Таким образом, в атоме углерода содержится 6 электронов.

Число 12, которое упоминается в некоторых вариантах, является массовым числом наиболее распространенного изотопа углерода — углерода-12 ($^{12}\text{C}$). Массовое число ($A$) представляет собой сумму числа протонов ($Z$) и нейтронов ($N$) в ядре. Для углерода-12: $A = Z + N = 6 \text{ протонов} + 6 \text{ нейтронов} = 12$. Это значение не равно числу протонов или электронов.

Таким образом, правильный вариант ответа утверждает, что атом углерода содержит 6 протонов и 6 электронов.

Ответ: 1) 6 протонов и 6 электронов.

4. Число протонов и нейтронов в ядре самого распространённого изотопа калия равно соответственно

а) $40$ и $20$

б) $19$ и $21$

в) $19$ и $40$

г) $19$ и $22$

Дано:

Химический элемент: Калий (K).

Найти:

Число протонов $Z$ и число нейтронов $N$ в ядре самого распространенного изотопа калия.

Решение:

1. Для определения числа протонов в ядре атома необходимо найти порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Калий (K) имеет порядковый номер 19. Число протонов $Z$ равно порядковому номеру.

$Z = 19$

Следовательно, в ядре калия содержится 19 протонов.

2. Для определения числа нейтронов в самом распространенном изотопе нужно знать его массовое число $A$. Массовое число самого распространенного изотопа, как правило, является целым числом, наиболее близким к относительной атомной массе элемента. Относительная атомная масса калия составляет примерно 39,098 а.е.м. Ближайшее целое число — 39. Таким образом, самый распространенный изотоп калия — это калий-39 ($^{39}K$), и его массовое число $A=39$.

3. Число нейтронов $N$ вычисляется как разность между массовым числом $A$ и числом протонов $Z$:

$N = A - Z = 39 - 19 = 20$

Таким образом, в ядре самого распространенного изотопа калия содержится 19 протонов и 20 нейтронов.

4. Сравнив полученный результат с предложенными вариантами, мы видим, что ответа "19 и 20" среди них нет. Это говорит о возможной неточности в условии задачи или вариантах ответа. Вероятно, авторы задачи ошибочно приняли за массовое число самого распространенного изотопа калия число 40 (возможно, из-за неверного округления атомной массы 39,098 или имея в виду изотоп $^{40}K$).

Если предположить, что в задаче имелся в виду изотоп с массовым числом $A=40$ ($^{40}K$), то число нейтронов в нем было бы:

$N = 40 - 19 = 21$

Этот результат (19 протонов и 21 нейтрон) соответствует варианту б).

Ответ: б) 19 и 21

5. Номер периода, в котором находится элемент, соответствует

а) числу электронов на внешнем энергетическом уровне

б) числу электронных слоев в атоме

в) высшей валентности элемента

г) все ответы верны

Номер периода в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева имеет строгий физический смысл. Проанализируем каждый из предложенных вариантов, чтобы определить, какому из них он соответствует.

а) числу электронов на внешнем энергетическом уровне

Это утверждение неверно. Число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) определяет химические свойства элемента и для элементов главных подгрупп совпадает с номером группы. Например, натрий (Na) находится в 3-м периоде и 1-й группе, у него 1 электрон на внешнем уровне. Хлор (Cl) находится также в 3-м периоде, но в 17-й группе (VIIA), и у него 7 электронов на внешнем уровне. Номер периода для обоих элементов равен 3, что не совпадает с числом их валентных электронов.

б) числу электронных слоев в атоме

Это утверждение верно. Номер периода указывает на количество энергетических уровней (электронных слоев), на которых располагаются электроны в атоме данного элемента. У элементов первого периода (водород H, гелий He) электроны находятся на одном энергетическом уровне ($n=1$). У элементов второго периода (от лития Li до неона Ne) электроны располагаются на двух энергетических уровнях ($n=1, 2$). У элементов третьего периода (от натрия Na до аргона Ar) — на трех ($n=1, 2, 3$), и так далее. Таким образом, номер периода точно соответствует числу электронных слоев в атоме.

в) высшей валентности элемента

Это утверждение неверно. Высшая валентность элемента, как правило, совпадает с номером группы, в которой он находится (для элементов главных подгрупп). Она не связана с номером периода. Например, сера (S) находится в 3-м периоде, а селен (Se) — в 4-м. Оба элемента находятся в 16-й группе (VIA), и их высшая валентность равна VI. Номера периодов (3 и 4) не соответствуют высшей валентности (VI).

г) все ответы верны

Это утверждение неверно, поскольку варианты «а» и «в» являются ошибочными.

Ответ: б) числу электронных слоев в атоме.

6. Число электронов на внешнем слое атома кислорода равно

1) 2

2) 4

3) 6

4) 8

Дано:

Атом химического элемента - Кислород (O).

Найти:

Число электронов на внешнем слое атома кислорода.

Решение:

Для определения числа электронов на внешнем энергетическом уровне (слое) атома кислорода воспользуемся периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева.

1. Находим кислород (O) в периодической таблице. Его порядковый номер - 8. Это означает, что в ядре атома кислорода находится 8 протонов, а вокруг ядра в нейтральном атоме вращается 8 электронов.

2. Определим электронную конфигурацию атома кислорода, то есть распределение его 8 электронов по электронным оболочкам и подоболочкам. Электроны заполняют уровни в порядке возрастания их энергии.

• На первом энергетическом уровне (n=1) может находиться максимум 2 электрона на s-подуровне. Конфигурация: $1s^2$.
• Оставшиеся $8 - 2 = 6$ электронов располагаются на втором энергетическом уровне (n=2). Этот уровень состоит из s- и p-подуровней.
• На 2s-подуровне размещаются 2 электрона ($2s^2$), а на 2p-подуровне - оставшиеся 4 электрона ($2p^4$).

Таким образом, полная электронная формула атома кислорода: $1s^2 2s^2 2p^4$.

3. Внешним электронным слоем является слой с наибольшим главным квантовым числом. Для кислорода это второй слой (n=2).

4. Посчитаем общее число электронов на этом внешнем слое. Оно равно сумме электронов на 2s- и 2p-подуровнях: $2 + 4 = 6$.

Также, для элементов главных подгрупп (к которым относится кислород), число электронов на внешнем слое равно номеру группы. Кислород находится в VI группе, главной подгруппе (или 16-й группе по современной классификации), следовательно, у него 6 электронов на внешнем слое.

Сравнивая полученный результат с предложенными вариантами, видим, что он соответствует варианту 3).

Ответ: 3) 6.

7. Одинаковое число электронов на внешнем слое имеют элементы с порядковыми номерами

1) 6 и 14

2) 13 и 19

3) 7 и 17

4) 2 и 10

Для решения задачи необходимо определить количество электронов на внешнем электронном слое для атомов каждого элемента в предложенных парах. Число электронов на внешнем слое (валентных электронов) для элементов главных подгрупп совпадает с номером группы, в которой они находятся в Периодической системе Д.И. Менделеева.

1) 6 и 14

Элемент с порядковым номером 6 – это Углерод (C). Электронная формула: $1s^22s^22p^2$. Внешний слой – второй, на нем находится $2+2=4$ электрона.
Элемент с порядковым номером 14 – это Кремний (Si). Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^2$. Внешний слой – третий, на нем находится $2+2=4$ электрона.
Число электронов на внешнем слое у атомов углерода и кремния одинаково.
Ответ: элементы в данной паре имеют одинаковое число электронов на внешнем слое.

2) 13 и 19

Элемент с порядковым номером 13 – это Алюминий (Al). Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^1$. На внешнем слое находится $2+1=3$ электрона.
Элемент с порядковым номером 19 – это Калий (K). Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. На внешнем слое находится 1 электрон.
Число электронов на внешнем слое у атомов алюминия и калия разное (3 и 1).
Ответ: элементы в данной паре имеют разное число электронов на внешнем слое.

3) 7 и 17

Элемент с порядковым номером 7 – это Азот (N). Электронная формула: $1s^22s^22p^3$. На внешнем слое находится $2+3=5$ электронов.
Элемент с порядковым номером 17 – это Хлор (Cl). Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^5$. На внешнем слое находится $2+5=7$ электронов.
Число электронов на внешнем слое у атомов азота и хлора разное (5 и 7).
Ответ: элементы в данной паре имеют разное число электронов на внешнем слое.

4) 2 и 10

Элемент с порядковым номером 2 – это Гелий (He). Электронная формула: $1s^2$. На внешнем (и единственном) слое находится 2 электрона.
Элемент с порядковым номером 10 – это Неон (Ne). Электронная формула: $1s^22s^22p^6$. На внешнем слое находится $2+6=8$ электронов.
Число электронов на внешнем слое у атомов гелия и неона разное (2 и 8).
Ответ: элементы в данной паре имеют разное число электронов на внешнем слое.

Из проведенного анализа следует, что правильным является вариант ответа 1, так как только у пары элементов с порядковыми номерами 6 и 14 одинаковое число электронов на внешнем слое.

8. Распределение электронов по электронным слоям обозначается числами 2, 8, 1 в атоме

а) кислорода

б) хлора

в) натрия

г) аргона

Решение

В задаче указано распределение электронов по электронным слоям в атоме некоторого химического элемента, которое обозначается числами 2, 8, 1. Эти числа показывают количество электронов на каждом энергетическом уровне, начиная с первого (ближайшего к ядру).

Чтобы определить элемент, необходимо найти его порядковый номер в Периодической системе химических элементов. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре, что соответствует порядковому номеру элемента.

Суммарное число электронов в данном атоме равно: $2 + 8 + 1 = 11$

Следовательно, мы ищем химический элемент с порядковым номером 11. Проанализируем предложенные варианты.

а) кислорода

Кислород (O) находится в Периодической системе под номером 8. Его атом содержит 8 электронов, которые распределяются по слоям как 2, 6. Это не соответствует заданному распределению.

Ответ: неверно.

б) хлора

Хлор (Cl) имеет порядковый номер 17. В его атоме 17 электронов с распределением по слоям 2, 8, 7. Это не соответствует заданному распределению.

Ответ: неверно.

в) натрия

Натрий (Na) имеет порядковый номер 11. Его атом содержит 11 электронов. Распределение электронов по слоям для натрия: 2 электрона на первом слое, 8 на втором и 1 на третьем, что записывается как 2, 8, 1. Это полностью совпадает с условием задачи.

Ответ: верно.

г) аргона

Аргон (Ar) — это инертный газ с порядковым номером 18. В его атоме 18 электронов, распределенных по слоям как 2, 8, 8. Это не соответствует заданному распределению.

Ответ: неверно.

9. Выберите химический элемент, которому соответствует неполная электронная схема

$\text{\textcircled{+X}})) \atop n \quad 8 \quad 3$

1) алюминий

2) азот

3) натрий

4) хлор

Решение:

В представленной электронной схеме (+X) ) ) ) изображена модель атома с ядром, имеющим заряд +X, и тремя электронными слоями (энергетическими уровнями). Числа n, 8, 3 соответствуют количеству электронов на каждом слое, начиная с ближайшего к ядру.

1. Первый электронный слой (самый близкий к ядру) может вместить максимум 2 электрона. Поскольку у данного атома есть второй и третий электронные слои, первый слой должен быть полностью заполнен. Следовательно, n = 2.

2. Таким образом, полное распределение электронов по слоям для данного атома: 2, 8, 3.

3. Атом является электронейтральной частицей, поэтому число электронов в нем равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, определяет порядковый номер химического элемента (Z) в Периодической системе.

4. Найдем общее число электронов, сложив их количество на всех слоях:

$2 + 8 + 3 = 13$

5. Следовательно, порядковый номер искомого элемента $Z = 13$.

6. Обратимся к Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и найдем элемент с порядковым номером 13. Это алюминий (Al).

7. Проверим предложенные варианты:

• 1) алюминий (Al) – порядковый номер 13, электронная схема 2, 8, 3. Этот вариант соответствует условию.
• 2) азот (N) – порядковый номер 7, электронная схема 2, 5. Этот вариант не подходит.
• 3) натрий (Na) – порядковый номер 11, электронная схема 2, 8, 1. Этот вариант не подходит.
• 4) хлор (Cl) – порядковый номер 17, электронная схема 2, 8, 7. Этот вариант не подходит.

Ответ: 1) алюминий.

10. Верны ли утверждения об атоме?

А. Атом — это электронейтральная элементарная частица.

Б. Электронная оболочка — это совокупность отрицательно заряженных электронов вокруг ядра атома.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

А. Атом — это электронейтральная элементарная частица.
Это утверждение неверно. Атом действительно является электронейтральной частицей, так как количество протонов в ядре равно количеству электронов в электронной оболочке, и их заряды компенсируют друг друга. Однако атом не является элементарной частицей. Элементарная частица — это частица, которую нельзя разделить на составные части (в рамках Стандартной модели). Атом же состоит из ядра (которое, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов) и электронов. Протоны и нейтроны также не являются элементарными, так как состоят из кварков. Электроны, в свою очередь, являются элементарными частицами. Поскольку атом имеет сложную структуру, он не является элементарной частицей.
Ответ: утверждение неверно.

Б. Электронная оболочка — это совокупность отрицательно заряженных электронов вокруг ядра атома.
Это утверждение верно. По определению, электронная оболочка атома (или электронное облако) представляет собой совокупность всех электронов, движущихся вокруг положительно заряженного ядра. Электроны несут отрицательный элементарный заряд.
Ответ: утверждение верно.

Таким образом, верно только утверждение Б.
Ответ: 2

11. Выберите характеристики ядра атома:

1) содержит одинаковое число протонов и электронов, равное порядковому номеру химического элемента

2) не имеет заряда

3) занимает небольшой объём в атоме, но сосредоточивает в себе почти всю массу атома

4) имеет отрицательный заряд

5) содержит протоны и нейтроны

Для выбора правильных характеристик ядра атома проанализируем каждое утверждение:

1) содержит одинаковое число протонов и электронов, равное порядковому номеру химического элемента

Это утверждение неверно. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Электроны не входят в состав ядра, они формируют электронную оболочку вокруг него. В то время как число протонов в ядре действительно равно порядковому номеру элемента, электроны в ядре отсутствуют.

2) не имеет заряда

Это утверждение неверно. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов, которые не имеют заряда. Следовательно, суммарный заряд ядра всегда положителен.

3) занимает небольшой объём в атоме, но сосредоточивает в себе почти всю массу атома

Это утверждение верно. Согласно планетарной модели атома, ядро очень мало по сравнению с размерами всего атома (радиус ядра $ \sim 10^{-15} $ м, радиус атома $ \sim 10^{-10} $ м). При этом масса протонов и нейтронов значительно превышает массу электронов (примерно в 1840 раз). Поэтому более 99,9% массы атома сконцентрировано в его ядре.

4) имеет отрицательный заряд

Это утверждение неверно. Как указано выше, ядро имеет положительный заряд из-за наличия в нём протонов. Отрицательный заряд в атоме несут электроны.

5) содержит протоны и нейтроны

Это утверждение верно. Частицы, из которых состоит ядро, называются нуклонами. Нуклоны — это протоны и нейтроны. Исключением является только ядро протия (изотоп водорода $ ^{1}_{1}H $), которое состоит из одного протона, но в общем случае ядра содержат оба вида частиц.

Таким образом, верными являются утверждения 3 и 5.
Ответ: 3, 5.