Страница 107 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Атом кислорода содержит

1) 8 протонов и 16 электронов

2) 8 протонов и 8 электронов

3) 16 протонов и 8 электронов

4) 16 протонов и 16 электронов

Решение

Для определения количества протонов и электронов в атоме кислорода необходимо использовать информацию из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

1. Количество протонов ($p^+$) в ядре атома определяется его порядковым (атомным) номером ($Z$) в Периодической системе. Кислород (химический символ O) имеет порядковый номер $Z=8$. Следовательно, в ядре атома кислорода содержится 8 протонов.

2. Атом в своем основном состоянии является электрически нейтральной частицей. Это означает, что число положительно заряженных протонов в ядре равно числу отрицательно заряженных электронов ($e^-$) в электронной оболочке. Таким образом, в атоме кислорода содержится 8 электронов.

3. Число 16, которое встречается в некоторых вариантах ответа, является массовым числом ($A$) наиболее распространенного изотопа кислорода, $^{16}O$. Массовое число представляет собой сумму числа протонов и нейтронов ($n^0$) в ядре ($A = Z + N$). Для кислорода-16 число нейтронов $N = A - Z = 16 - 8 = 8$. Массовое число не определяет количество электронов в атоме.

Исходя из вышесказанного, нейтральный атом кислорода содержит 8 протонов и 8 электронов. Проанализируем предложенные варианты:

1) 8 протонов и 16 электронов – неверно. Это был бы отрицательно заряженный ион (анион) кислорода.

2) 8 протонов и 8 электронов – верно.

3) 16 протонов и 8 электронов – неверно. Атом с 16 протонами – это сера (S), а не кислород.

4) 16 протонов и 16 электронов – неверно. Это нейтральный атом серы (S).

Ответ: 2

4. Количество протонов и нейтронов в ядре самого распространенного изотопа фосфора равно соответственно

1) 31 и 15

2) 15 и 15

3) 16 и 15

4) 15 и 16

Решение:

Для того чтобы определить количество протонов и нейтронов в ядре атома, необходимо обратиться к периодической таблице химических элементов.

1. Находим в таблице химический элемент фосфор (P). Его порядковый номер равен 15. Порядковый номер элемента ($Z$) соответствует количеству протонов в ядре атома. Следовательно, в ядре атома фосфора 15 протонов.

2. В задаче указан самый распространённый изотоп фосфора. Единственным стабильным и самым распространённым изотопом фосфора является фосфор-31, его обозначение $^{31}_{15}\text{P}$. Верхний индекс 31 — это массовое число ($A$), которое показывает общее количество протонов и нейтронов в ядре.

3. Количество нейтронов ($N$) можно вычислить, отняв от массового числа ($A$) количество протонов ($Z$):

$N = A - Z$

Подставив значения, получаем:

$N = 31 - 15 = 16$

Таким образом, в ядре самого распространённого изотопа фосфора содержится 15 протонов и 16 нейтронов. Этот результат соответствует варианту ответа под номером 4.

Ответ: 4) 15 и 16

5. Порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов соответствует

1) общему числу электронов в атоме

2) числу электронов на внешнем энергетическом уровне атома

3) числу валентных электронов элемента

4) числу нейтронов в ядре атома

Порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов, также известный как атомный номер (обозначается $Z$), является его ключевой характеристикой. Он определяет положение элемента в таблице и его химические свойства.

По определению, порядковый номер равен количеству протонов в ядре атома. В электрически нейтральном атоме число протонов (положительных частиц) равно общему числу электронов (отрицательных частиц), которые вращаются вокруг ядра. Следовательно, порядковый номер также соответствует общему числу электронов в нейтральном атоме.

Проанализируем предложенные варианты:

1) общему числу электронов в атоме: Это верное утверждение. Например, элемент натрий (Na) имеет порядковый номер 11. Это означает, что в ядре его атома находится 11 протонов, а вокруг ядра вращается 11 электронов.

2) числу электронов на внешнем энергетическом уровне атома: Это неверно. Число электронов на внешнем уровне (валентных электронов) определяет номер группы (для элементов главных подгрупп) и схожесть химических свойств, но не порядковый номер. Например, и литий ($Z=3$), и натрий ($Z=11$) имеют по одному электрону на внешнем уровне, но их порядковые номера различны.

3) числу валентных электронов элемента: Это утверждение по смыслу совпадает с предыдущим и также является неверным.

4) числу нейтронов в ядре атома: Это неверно. Атомы одного и того же элемента могут иметь разное число нейтронов — такие атомы называются изотопами. Например, у углерода ($Z=6$) всегда 6 протонов, но число нейтронов может быть 6 (углерод-12) или 8 (углерод-14). Порядковый номер при этом не меняется.

Таким образом, из предложенных вариантов правильным является тот, который связывает порядковый номер с общим числом электронов в атоме.

Ответ: 1

6. Число электронов на внешнем энергетическом слое атома на-трия равно

1) 1

2) 2

3) 10

4) 11

Чтобы определить число электронов на внешнем энергетическом слое атома натрия (Na), необходимо рассмотреть его электронное строение, которое определяется его положением в Периодической системе химических элементов.

1. Порядковый номер натрия в таблице Менделеева — 11. Это означает, что у нейтрального атома натрия есть 11 электронов.

2. Электроны в атоме распределяются по энергетическим уровням (слоям).

• На первом энергетическом уровне помещается максимум 2 электрона.
• На втором энергетическом уровне — максимум 8 электронов.
• Оставшиеся электроны переходят на следующий уровень.

3. Распределим 11 электронов натрия по этим уровням:

• Первый уровень: 2 электрона.
• Второй уровень: 8 электронов.
• На третий уровень остается $11 - 2 - 8 = 1$ электрон.

Этот третий уровень является внешним для атома натрия, и на нем находится 1 электрон. Электронная конфигурация натрия: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$.

Также можно определить число внешних электронов по номеру группы, в которой находится элемент (для элементов главных подгрупп). Натрий находится в I группе, главной подгруппе, следовательно, у него 1 электрон на внешнем энергетическом слое.

Ответ: 1

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

1) 4 и 14

2) 13 и 18

3) 11 и 19

4) 5 и 15

Чтобы найти пару элементов с одинаковым числом электронов на внешнем электронном слое, необходимо определить их электронные конфигурации на основе порядковых номеров и сравнить количество электронов на самом высоком энергетическом уровне (внешнем слое). Порядковый номер элемента в Периодической системе равен общему числу электронов в его атоме.

1) 4 и 14

Элемент с порядковым номером 4 — это Бериллий (Be). Его электронная конфигурация: $1s^22s^2$. На внешнем, втором электронном слое, находятся 2 электрона.

Элемент с порядковым номером 14 — это Кремний (Si). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^2$. На внешнем, третьем электронном слое, находятся $2 + 2 = 4$ электрона.

Ответ: количество электронов на внешнем слое не совпадает (2 у Be и 4 у Si).

2) 13 и 18

Элемент с порядковым номером 13 — это Алюминий (Al). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^1$. На внешнем, третьем электронном слое, находятся $2 + 1 = 3$ электрона.

Элемент с порядковым номером 18 — это Аргон (Ar). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^6$. На внешнем, третьем электронном слое, находятся $2 + 6 = 8$ электронов.

Ответ: количество электронов на внешнем слое не совпадает (3 у Al и 8 у Ar).

3) 11 и 19

Элемент с порядковым номером 11 — это Натрий (Na). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^1$. На внешнем, третьем электронном слое, находится 1 электрон.

Элемент с порядковым номером 19 — это Калий (K). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. На внешнем, четвертом электронном слое, находится 1 электрон.

Ответ: количество электронов на внешнем слое совпадает и равно 1.

4) 5 и 15

Элемент с порядковым номером 5 — это Бор (B). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^1$. На внешнем, втором электронном слое, находятся $2 + 1 = 3$ электрона.

Элемент с порядковым номером 15 — это Фосфор (P). Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^3$. На внешнем, третьем электронном слое, находятся $2 + 3 = 5$ электронов.

Ответ: количество электронов на внешнем слое не совпадает (3 у B и 5 у P).

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

1) неона

2) натрия

3) аргона

4) кремния

Распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням) атома показывает, сколько электронов находится на каждом уровне, начиная от ближайшего к ядру. В данном случае распределение представлено числами 2, 8, 8. Это означает, что атом имеет три электронных слоя:

• на первом электронном слое находится 2 электрона;
• на втором электронном слое находится 8 электронов;
• на третьем электронном слое находится 8 электронов.

Общее число электронов в атоме равно сумме электронов на всех слоях. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре, а число протонов соответствует порядковому номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Найдем общее число электронов, которое и будет являться порядковым номером ($Z$) искомого элемента:

$Z = 2 + 8 + 8 = 18$

Следовательно, мы ищем химический элемент с порядковым номером 18. Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1) неон (Ne) — элемент с порядковым номером 10. Его электронная конфигурация: 2, 8.

2) натрий (Na) — элемент с порядковым номером 11. Его электронная конфигурация: 2, 8, 1.

3) аргон (Ar) — элемент с порядковым номером 18. Его электронная конфигурация: 2, 8, 8.

4) кремний (Si) — элемент с порядковым номером 14. Его электронная конфигурация: 2, 8, 4.

Таким образом, распределение электронов 2, 8, 8 соответствует атому аргона.

Ответ: 3) аргона

9. Выберите химический элемент, которому соответствует неполная электронная схема

((+X))) n 8 3

1) алюминий

2) азот

3) магний

4) хлор

Решение

На изображении представлена неполная схема строения атома химического элемента, которая показывает распределение электронов по энергетическим уровням (электронным слоям). Схема имеет вид +X ) ) ) с указанием чисел электронов n, 8, 3. Это означает, что атом имеет 3 энергетических уровня, на которых расположены n, 8 и 3 электрона соответственно, начиная от ближайшего к ядру.

Согласно правилам заполнения электронных оболочек, первый энергетический уровень (обозначенный как n) может содержать максимум 2 электрона. Поскольку в атоме уже заполнен второй уровень, на котором находится 8 электронов (что является для него максимальной ёмкостью), то и первый уровень должен быть полностью заполнен. Следовательно, значение n равно 2.

Таким образом, полное распределение электронов по уровням для данного элемента: 2 электрона на первом уровне, 8 электронов на втором и 3 электрона на третьем (внешнем) уровне.

Общее число электронов в атоме равно сумме электронов на всех уровнях: $2 + 8 + 3 = 13$ электронов.

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов определяет заряд ядра (+X) и порядковый номер элемента (Z) в Периодической системе. Следовательно, искомый элемент имеет порядковый номер Z = 13.

Химический элемент с порядковым номером 13 — это алюминий (Al). Его электронная конфигурация $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$, что полностью соответствует распределению электронов по слоям 2, 8, 3. Этот вариант предложен под номером 1.

Для проверки рассмотрим остальные варианты:
2) азот (N) имеет порядковый номер Z=7 и распределение электронов 2, 5.
3) магний (Mg) имеет порядковый номер Z=12 и распределение электронов 2, 8, 2.
4) хлор (Cl) имеет порядковый номер Z=17 и распределение электронов 2, 8, 7.
Эти варианты не соответствуют заданной схеме.

Ответ: 1) алюминий.

10. Верны ли утверждения об атоме?

A. Атомы одного химического элемента могут отличаться числом нейтронов в ядре.

Б. Максимальное число электронов на третьем энергетическом уровне атома равно 8.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для выбора верного ответа необходимо последовательно проанализировать каждое утверждение.

А. Атомы одного химического элемента могут отличаться числом нейтронов в ядре.

Данное утверждение является верным. Химический элемент однозначно определяется количеством протонов в ядре атома (зарядом ядра). Атомы, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, называются изотопами. Изотопы являются атомами одного и того же химического элемента. Например, существуют изотопы водорода: протий ($^{1}_{1}\text{H}$), дейтерий ($^{2}_{1}\text{H}$) и тритий ($^{3}_{1}\text{H}$). Все они имеют один протон, но отличаются количеством нейтронов (0, 1 и 2 соответственно).

Б. Максимальное число электронов на третьем энергетическом уровне атома равно 8.

Данное утверждение неверно. Максимальное число электронов ($N$), которое может находиться на энергетическом уровне, определяется главным квантовым числом $n$ и рассчитывается по формуле $N = 2n^2$.Для третьего энергетического уровня главное квантовое число $n = 3$.Подставив это значение в формулу, получаем:$N = 2 \cdot 3^2 = 2 \cdot 9 = 18$.Таким образом, на третьем энергетическом уровне может находиться максимум 18 электронов. Число 8 является максимальным для второго энергетического уровня ($n=2$).

По итогам анализа, утверждение А является верным, а утверждение Б — неверным. Следовательно, из предложенных вариантов правильным будет тот, который гласит, что верно только утверждение А. Это вариант под номером 1.

Ответ: 1