Страница 111 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Верны ли утверждения о свойствах атомов химических элементов?

А. Металлические свойства кальция выражены сильнее, чем металлические свойства калия.

Б. Свойство атомов завершать внешний электронный слой путём присоединения электронов других атомов характерно для неметаллов.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для определения верности утверждений проанализируем каждое из них на основе закономерностей изменения свойств химических элементов в Периодической системе.

А. Металлические свойства кальция выражены сильнее, чем металлические свойства калия.

Рассмотрим положение калия ($K$) и кальция ($Ca$) в Периодической системе. Оба элемента находятся в 4-м периоде. Калий (порядковый номер 19) расположен в I группе, а кальций (порядковый номер 20) — во II группе. Металлические свойства, то есть способность атома отдавать электроны, ослабевают в периоде при движении слева направо, так как увеличивается заряд ядра и уменьшается радиус атома, что приводит к более сильному удержанию валентных электронов. Поскольку калий ($K$) стоит в I группе, а кальций ($Ca$) — во II, то есть левее, металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у кальция. Следовательно, данное утверждение является неверным.

Б. Свойство атомов завершать внешний электронный слой путём присоединения электронов других атомов характерно для неметаллов.

Атомы неметаллов, в отличие от атомов металлов, имеют на внешнем электронном слое большое число электронов (как правило, от 4 до 7). Для достижения стабильной электронной конфигурации (завершенного внешнего слоя, обычно состоящего из 8 электронов) им энергетически более выгодно принять недостающие электроны, чем отдать все свои валентные электроны. Эта способность притягивать к себе электроны (высокая электроотрицательность) является фундаментальным свойством неметаллов. Следовательно, данное утверждение является верным.

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно. Из предложенных вариантов правильным является тот, который гласит "верно только Б".

Ответ: 2

8. Ослабление неметаллических свойств элементов в главных подгруппах (А-группах) Периодической системы с возрастанием порядкового номера обусловлено:

1) увеличением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов

2) уменьшением числа электронных слоёв в электронных оболочках атомов

3) увеличением числа электронов на внешнем слое

4) увеличением радиусов атомов

5) уменьшением зарядов атомных ядер

Решение

Неметаллические свойства химических элементов определяются их способностью притягивать к себе электроны других атомов (электроотрицательностью) и присоединять их для завершения своего внешнего электронного слоя. Чем выше способность атома присоединять электроны, тем сильнее выражены его неметаллические свойства.

В главных подгруппах (А-группах) Периодической системы при движении сверху вниз (с возрастанием порядкового номера) происходят следующие закономерные изменения в строении атомов:

• Увеличивается заряд ядра, так как растет число протонов.
• Число электронов на внешнем электронном слое (валентных электронов) остается постоянным и равным номеру группы.
• Увеличивается число электронных слоёв (энергетических уровней). Каждый последующий элемент в группе, расположенный в новом периоде, имеет на один электронный слой больше.

Увеличение числа электронных слоёв приводит к двум важным последствиям:

1. Увеличивается радиус атома, так как валентные электроны находятся дальше от ядра.
2. Усиливается эффект экранирования, при котором внутренние электроны ослабляют притяжение ядра к внешним электронам.

В результате этих двух факторов (большее расстояние и экранирование), несмотря на рост заряда ядра, притяжение валентных электронов к ядру ослабевает. Это, в свою очередь, уменьшает способность атома притягивать электроны извне (электроотрицательность падает). Таким образом, неметаллические свойства ослабевают.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) увеличением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов – это верное утверждение. Увеличение числа электронных слоёв является фундаментальной причиной наблюдаемой тенденции, так как именно оно приводит к увеличению радиуса и усилению экранирования.

2) уменьшением числа электронных слоёв в электронных оболочках атомов – неверно. Число слоёв увеличивается.

3) увеличением числа электронов на внешнем слое – неверно. У элементов одной главной подгруппы число электронов на внешнем слое одинаково.

4) увеличением радиусов атомов – это также верное утверждение. Увеличение радиуса является прямым следствием увеличения числа слоёв и непосредственной причиной ослабления электростатического притяжения между ядром и валентными электронами.

5) уменьшением зарядов атомных ядер – неверно. Заряд ядра увеличивается с ростом порядкового номера.

Таким образом, оба варианта, 1 и 4, являются правильными и описывают причины ослабления неметаллических свойств. Вариант 1 указывает на первопричину, связанную с электронным строением, а вариант 4 — на её прямое геометрическое следствие, которое определяет силу взаимодействия.

Ответ: 1, 4.

9. Установите соответствие между обозначением атома (иона)

и схемой его электронного строения.

ОБОЗНАЧЕНИЕ АТОМА (ИОНА)

СХЕМА ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМА (ИОНА)

A) Cl

1) 2, 8

Б) $O^{2-}$

2) 2, 8, 2

В) $Na^{+}$

3) 2, 6

4) 2, 8, 1

5) 2, 8, 7

А) Cl

Атом хлора ($Cl$) находится в периодической таблице под номером 17. Порядковый номер элемента указывает на количество протонов в ядре и, для нейтрального атома, на количество электронов. Таким образом, атом хлора имеет 17 электронов. Эти электроны распределяются по энергетическим уровням (электронным слоям). На первом уровне может находиться не более 2 электронов. На втором уровне — не более 8 электронов. Оставшиеся электроны $17 - 2 - 8 = 7$ размещаются на третьем, внешнем, уровне. Таким образом, схема электронного строения атома хлора: 2, 8, 7.

Ответ: 5

Б) O²⁻

Атом кислорода ($O$) имеет порядковый номер 8, следовательно, в его ядре 8 протонов, а в нейтральном атоме — 8 электронов. Ион $O^{2-}$ образуется, когда атом кислорода принимает два электрона, приобретая отрицательный заряд. Количество электронов в ионе $O^{2-}$ равно $8 + 2 = 10$. Распределим эти 10 электронов по энергетическим уровням: 2 электрона на первом уровне и 8 электронов на втором. Схема электронного строения иона кислорода $O^{2-}$: 2, 8.

Ответ: 1

В) Na⁺

Атом натрия ($Na$) имеет порядковый номер 11. Это означает, что в его ядре 11 протонов, а в нейтральном атоме — 11 электронов. Ион $Na^{+}$ образуется, когда атом натрия теряет (отдает) один электрон со своей внешней оболочки, приобретая положительный заряд. Количество электронов в ионе $Na^{+}$ равно $11 - 1 = 10$. Распределим эти 10 электронов по энергетическим уровням: 2 электрона на первом уровне и 8 электронов на втором. Схема электронного строения иона натрия $Na^{+}$: 2, 8.

Ответ: 1

10. Объясните, почему заряд атомных ядер элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева возрастает монотонно, а их свойства изменяются периодически.

Решение

Возрастание заряда атомных ядер и периодичность свойств элементов являются следствием фундаментальных принципов строения атома и организации Периодической системы.

Заряд атомного ядра определяется количеством протонов в нём. В Периодической системе все элементы расположены в порядке строгого возрастания их атомного номера ($Z$), который как раз и равен числу протонов в ядре. При переходе от одного элемента к следующему (например, от водорода, $Z=1$, к гелию, $Z=2$, или от хлора, $Z=17$, к аргону, $Z=18$) число протонов в ядре увеличивается ровно на единицу. Этот последовательный, пошаговый прирост числа протонов и обуславливает монотонное (неубывающее) возрастание заряда ядра по всей таблице Менделеева.

В отличие от заряда ядра, химические и физические свойства элементов определяются в первую очередь строением их электронных оболочек, а именно конфигурацией валентных электронов — электронов на самом внешнем энергетическом уровне. Согласно квантовой механике, электроны в атоме занимают определенные энергетические уровни (слои), каждый из которых может вместить ограниченное число электронов. По мере увеличения атомного номера и, соответственно, общего числа электронов в нейтральном атоме, происходит последовательное заполнение этих уровней.

Периодичность свойств возникает из-за того, что структура внешнего электронного слоя периодически повторяется. Например, все щелочные металлы (Li, Na, K, ...) имеют по одному электрону на внешнем уровне. Все галогены (F, Cl, Br, ...) имеют по семь валентных электронов, и им не хватает одного электрона до завершения внешнего слоя. Когда внешний электронный слой полностью заполняется (как у инертных газов Ne, Ar, Kr, ...), достигается очень устойчивая конфигурация. Следующий элемент начинает заполнять новый энергетический уровень, и весь цикл изменения свойств повторяется снова. Таким образом, именно периодическое повторение сходных электронных конфигураций внешнего слоя является причиной периодического изменения свойств элементов.

Ответ:

Заряд атомных ядер элементов в Периодической системе возрастает монотонно, потому что он определяется количеством протонов в ядре (атомным номером $Z$), которое последовательно увеличивается на единицу при переходе от каждого элемента к следующему. Свойства же элементов изменяются периодически, так как они зависят от строения внешней электронной оболочки атома. По мере увеличения заряда ядра происходит последовательное заполнение электронных оболочек, и структура внешней оболочки периодически повторяется, что и приводит к периодическому повторению химических и физических свойств элементов.

11. Напишите формулы высших гидроксидов элементов с порядковыми номерами 13, 17, 34, 37. Укажите характер каждого гидроксида.

Для решения этой задачи необходимо определить элементы по их порядковым номерам в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, установить их положение (группу), определить высшую степень окисления и на основе этого составить формулу высшего гидроксида и указать его химический характер.

Элемент с порядковым номером 13

Элемент с порядковым номером 13 — это Алюминий ($Al$). Он расположен в 3-м периоде, 13-й группе (главная подгруппа III группы). Высшая степень окисления для элементов этой группы равна номеру группы, то есть +3. Высшему оксиду алюминия $Al_2O_3$ соответствует гидроксид алюминия. Формула высшего гидроксида: $Al(OH)_3$. Гидроксид алюминия является амфотерным соединением, так как он реагирует и с кислотами, и со щелочами.

Ответ: формула — $Al(OH)_3$, характер — амфотерный.

Элемент с порядковым номером 17

Элемент с порядковым номером 17 — это Хлор ($Cl$). Он расположен в 3-м периоде, 17-й группе (главная подгруппа VII группы). Высшая степень окисления для хлора (как и для большинства элементов VIIA группы, кроме фтора) равна +7. Высшему оксиду хлора $Cl_2O_7$ соответствует высший гидроксид — хлорная кислота. Формула высшего гидроксида: $HClO_4$. Хлорная кислота — это сильная кислота.

Ответ: формула — $HClO_4$, характер — кислотный (сильная кислота).

Элемент с порядковым номером 34

Элемент с порядковым номером 34 — это Селен ($Se$). Он расположен в 4-м периоде, 16-й группе (главная подгруппа VI группы). Высшая степень окисления для селена равна +6. Высшему оксиду селена $SeO_3$ соответствует высший гидроксид — селеновая кислота. Формула высшего гидроксида: $H_2SeO_4$. Селеновая кислота, как и серная, является сильной кислотой.

Ответ: формула — $H_2SeO_4$, характер — кислотный (сильная кислота).

Элемент с порядковым номером 37

Элемент с порядковым номером 37 — это Рубидий ($Rb$). Это щелочной металл, расположенный в 5-м периоде, 1-й группе (главная подгруппа I группы). Высшая и единственная степень окисления равна +1. Высшему оксиду рубидия $Rb_2O$ соответствует гидроксид рубидия. Формула высшего гидроксида: $RbOH$. Гидроксид рубидия является сильным основанием — щёлочью.

Ответ: формула — $RbOH$, характер — основный (сильное основание, щёлочь).