Страница 109 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Неметаллические свойства химических элементов в ряду $Si$, $P$, $S$, $Cl$

1) не изменяются

2) ослабляются

3) усиливаются

4) закономерности нет

Чтобы определить, как изменяются неметаллические свойства в ряду химических элементов Si, P, S, Cl, необходимо обратиться к их положению в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Все указанные элементы – кремний (Si), фосфор (P), сера (S) и хлор (Cl) – находятся в одном и том же, третьем, периоде. Они расположены в следующем порядке по группам:

• Si (кремний) - 14-я группа (IVA)
• P (фосфор) - 15-я группа (VA)
• S (сера) - 16-я группа (VIA)
• Cl (хлор) - 17-я группа (VIIA)

4. Самым активным неметаллом в ряду $O$, $F$, $Cl$, $Br$ является

1) фтор

2) хлор

3) бром

4) кислород

Решение

Активность неметаллов, то есть их способность принимать электроны, определяется их положением в периодической системе химических элементов. Существуют две основные закономерности изменения неметаллических свойств:

1. В пределах одного периода (горизонтального ряда) с увеличением порядкового номера (слева направо) неметаллические свойства усиливаются. Это связано с тем, что заряд ядра атома увеличивается, а количество электронных слоев остается неизменным, что приводит к более сильному притяжению валентных электронов к ядру.

2. В пределах одной группы (вертикального столбца) с увеличением порядкового номера (сверху вниз) неметаллические свойства ослабевают. Это происходит из-за увеличения числа электронных слоев и, как следствие, увеличения радиуса атома, что ослабляет притяжение внешних электронов ядром.

Рассмотрим положение данных элементов в периодической таблице:
- Кислород (O) находится во 2-м периоде, 16-й группе.
- Фтор (F) находится во 2-м периоде, 17-й группе.
- Хлор (Cl) находится в 3-м периоде, 17-й группе.
- Бром (Br) находится в 4-м периоде, 17-й группе.

Сравнивая элементы 2-го периода, кислород (O) и фтор (F), видим, что фтор расположен правее, а значит, он более активный неметалл, чем кислород.

Сравнивая элементы 17-й группы (галогены) — фтор (F), хлор (Cl) и бром (Br), — мы видим, что они расположены друг под другом. Активность неметаллов в группе уменьшается сверху вниз, поэтому фтор является самым активным в этой тройке (активность убывает в ряду F > Cl > Br).

Таким образом, из всех перечисленных элементов фтор (F) обладает наивысшей способностью принимать электроны (является самым электроотрицательным элементом) и, следовательно, является самым активным неметаллом.

Ответ: 1) фтор.

5. К кислотным относится оксид

1) магния

2) серы

3) алюминия

4) натрия

Для того чтобы определить, какой из оксидов является кислотным, необходимо проанализировать химическую природу элемента, образующего оксид.

1) магния
Оксид магния ($MgO$) образован магнием (Mg) — металлом IIА группы. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов являются основными. $MgO$ реагирует с кислотами ($MgO + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2O$), но не реагирует со щелочами. Следовательно, оксид магния — основный.

2) серы
Оксиды серы (например, $SO_2$ и $SO_3$) образованы серой (S) — типичным неметаллом. Оксиды неметаллов, как правило, являются кислотными (за исключением несолеобразующих, таких как CO, NO). Кислотные оксиды реагируют с основаниями и основными оксидами. Например, оксид серы(VI) реагирует с гидроксидом натрия с образованием соли и воды: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$. Также им соответствуют кислоты: оксиду $SO_3$ соответствует серная кислота $H_2SO_4$. Следовательно, оксид серы — кислотный.

3) алюминия
Оксид алюминия ($Al_2O_3$) образован алюминием (Al) — металлом IIIА группы. Этот оксид является амфотерным, то есть проявляет и кислотные, и основные свойства. Он реагирует как с кислотами ($Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$), так и со щелочами ($Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$). Таким образом, он не является чисто кислотным.

4) натрия
Оксид натрия ($Na_2O$) образован натрием (Na) — щелочным металлом IА группы. Это типичный основный оксид. Он активно реагирует с водой с образованием щелочи ($Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$) и с кислотами с образованием соли и воды.

Из всех перечисленных вариантов только оксид серы является кислотным оксидом.

Ответ: 2) серы.

6. В ряду $Be(OH)_2$ → $Mg(OH)_2$ → $Ca(OH)_2$ свойства гидроксидов изменяются

1) от кислотных к амфотерным

2) от амфотерных к основным

3) от основных к кислотным

4) от кислотных к основным

Решение

Рассматриваемый ряд гидроксидов $Be(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \rightarrow Ca(OH)_2$ образован металлами одной группы (второй группы, главной подгруппы) периодической системы: бериллием (Be), магнием (Mg) и кальцием (Ca), расположенными в порядке увеличения их порядкового номера.

Согласно периодическому закону, в группах сверху вниз с увеличением заряда ядра и атомного радиуса металлические свойства элементов усиливаются. Характер их гидроксидов изменяется соответствующим образом: основные свойства усиливаются.

Проанализируем свойства каждого гидроксида в этом ряду:

1. $Be(OH)_2$ (гидроксид бериллия) — это амфотерный гидроксид. Он проявляет как основные, так и кислотные свойства, реагируя и с кислотами, и со щелочами.

2. $Mg(OH)_2$ (гидроксид магния) — это основание. Его основные свойства выражены значительно сильнее, чем у гидроксида бериллия, а кислотные свойства практически отсутствуют. Является слабым, нерастворимым в воде основанием.

3. $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) — это также основание, но уже более сильное, чем гидроксид магния. Усиление основных свойств связано с тем, что кальций — более активный металл, чем магний.

Таким образом, в ряду $Be(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \rightarrow Ca(OH)_2$ происходит переход от амфотерного соединения к основаниям, сила которых нарастает. Это означает, что свойства изменяются от амфотерных к основным.

Следовательно, верный вариант ответа находится под номером 2.

Ответ: 2) от амфотерных к основным

7. Верны ли утверждения о свойствах атомов химических элементов?

А. Свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от величины зарядов их атомных ядер.

Б. Неметаллические свойства углерода выражены слабее, чем неметаллические свойства азота.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для того чтобы определить правильный вариант ответа, необходимо проанализировать каждое утверждение.

А. Свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от величины зарядов их атомных ядер.

Это утверждение является современной формулировкой Периодического закона, открытого Д. И. Менделеевым. Закон устанавливает, что свойства химических элементов, а также свойства и формы образуемых ими простых и сложных веществ, находятся в периодической зависимости от величины заряда атомного ядра. Заряд ядра численно равен порядковому номеру элемента в Периодической системе. Следовательно, утверждение А является верным.

Б. Неметаллические свойства углерода выражены слабее, чем неметаллические свойства азота.

Чтобы проверить это утверждение, обратимся к положению углерода ($C$) и азота ($N$) в Периодической системе. Оба элемента находятся во втором периоде. Углерод имеет порядковый номер 6 и расположен в 14-й группе, а азот — порядковый номер 7 и находится в 15-й группе. В пределах одного периода при движении слева направо (с увеличением порядкового номера) неметаллические свойства усиливаются. Это объясняется увеличением заряда ядра и числа электронов на внешнем энергетическом уровне при одновременном уменьшении радиуса атома, что приводит к росту электроотрицательности (способности атома притягивать электроны). Поскольку азот расположен в периоде правее углерода, его неметаллические свойства выражены сильнее. Таким образом, утверждение о том, что неметаллические свойства углерода слабее, чем у азота, является верным.

Поскольку оба утверждения (А и Б) являются верными, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3) оба утверждения верны

8. Ослабление металлических свойств элементов одного периода Периодической системы с возрастанием порядкового номера обусловлено:

1) увеличением радиусов атомов

2) уменьшением радиусов атомов

3) увеличением числа электронных слоёв

4) увеличением числа электронов на внешнем электронном слое

5) уменьшением зарядов атомных ядер

Металлические свойства элемента определяются его способностью отдавать электроны. Чем легче атом отдает электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства. Ослабление металлических свойств означает, что атому становится труднее отдавать свои внешние (валентные) электроны. Рассмотрим, как изменяются свойства элементов в пределах одного периода Периодической системы при движении слева направо, то есть с возрастанием порядкового номера.

В одном периоде у всех элементов одинаковое число электронных слоёв (энергетических уровней). При переходе от одного элемента к другому слева направо:

• Порядковый номер увеличивается, а значит, растёт и заряд ядра (число протонов).
• Число электронов на внешнем электронном слое последовательно увеличивается на единицу.

Эти два фактора совместно влияют на свойства атомов. Усиление заряда ядра при том же числе электронных слоёв приводит к более сильному притяжению электронов к ядру. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение радиуса атома и увеличение энергии ионизации (энергии, необходимой для отрыва электрона).

Однако ключевым фактором, определяющим химическое поведение элемента, является строение его внешней электронной оболочки. С увеличением числа электронов на внешнем слое атому становится всё менее выгодно их отдавать и всё более выгодно принимать недостающие электроны для завершения слоя до стабильной конфигурации (как правило, восьмиэлектронной).

Проанализируем предложенные варианты:

1. увеличением радиусов атомов – неверно. В периоде радиусы атомов уменьшаются слева направо.
2. уменьшением радиусов атомов – это верное наблюдение, и оно способствует ослаблению металлических свойств, но само уменьшение радиуса является следствием увеличения заряда ядра.
3. увеличением числа электронных слоёв – неверно. Число электронных слоёв в периоде постоянно.
4. увеличением числа электронов на внешнем электронном слое – это основная причина. Атом с 1-2 внешними электронами легко их отдаст (проявляя металлические свойства), в то время как атом с 6-7 внешними электронами будет стремиться их принять, а не отдать (проявляя неметаллические свойства). Именно это изменение в строении внешнего слоя и обуславливает ослабление металлических свойств.
5. уменьшением зарядов атомных ядер – неверно. Заряд ядра в периоде увеличивается.

Таким образом, наиболее полным и фундаментальным объяснением ослабления металлических свойств в периоде является увеличение числа электронов на внешнем электронном слое.

Ответ: 4

9. Установите соответствие между обозначением атома (иона) и схемой его электронного строения.

ОБОЗНАЧЕНИЕ АТОМА (ИОНА)

А) $N^{3-}$

В) $Li^{+}$

Б) Ne

СХЕМА ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМА (ИОНА)

1) 2, 5

2) 2, 8

3) 2, 8, 1

4) 2

5) 2, 1

Для установления соответствия необходимо определить количество электронов в каждом атоме или ионе и распределить их по электронным слоям (энергетическим уровням).

Атом азота (N) имеет порядковый номер 7 в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева. Это означает, что ядро атома азота содержит 7 протонов, а в нейтральном атоме вокруг ядра вращается 7 электронов. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^3$, что соответствует схеме распределения электронов по слоям: 2, 5.

Ион N³⁻ (нитрид-ион) образуется, когда нейтральный атом азота принимает 3 электрона. Заряд $3-$ указывает на наличие трех избыточных электронов по сравнению с количеством протонов.

Общее число электронов в ионе N³⁻ равно $7 + 3 = 10$.

Распределим эти 10 электронов по электронным слоям: на первом слое размещаются 2 электрона, а на втором — оставшиеся $10 - 2 = 8$ электронов.

Таким образом, схема электронного строения иона N³⁻ — это 2, 8. Это соответствует варианту 2).

Ответ: 2

Атом неона (Ne) — это инертный газ, который находится в периодической таблице под номером 10.

Нейтральный атом неона содержит 10 протонов и, следовательно, 10 электронов.

При распределении этих 10 электронов по слоям получаем: 2 электрона на первом слое и 8 электронов на втором.

Схема электронного строения атома Ne — это 2, 8. Она также соответствует варианту 2). Атом неона и ион нитрида N³⁻ являются изоэлектронными частицами, то есть имеют одинаковое количество электронов и одинаковое электронное строение.

Ответ: 2

Атом лития (Li) имеет порядковый номер 3. Нейтральный атом лития содержит 3 протона и 3 электрона. Электронная конфигурация нейтрального атома $1s^22s^1$, а схема строения — 2, 1.

Ион Li⁺ образуется, когда нейтральный атом лития теряет 1 электрон со своего внешнего слоя. Заряд $1+$ указывает на потерю одного электрона.

Общее число электронов в ионе Li⁺ равно $3 - 1 = 2$.

Эти 2 электрона располагаются на первом, теперь уже единственном, электронном слое.

Таким образом, схема электронного строения иона Li⁺ — это 2. Это соответствует варианту 4).

Ответ: 4