Страница 113 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

ОБОЗНАЧЕНИЕ АТОМА (ИОНА)

СХЕМА ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМА (ИОНА)

А) $S^{2-}$

Б) Na

В) $K^{+}$

1) 2, 8, 3

2) 2, 8, 8

3) 2, 8, 1

4) 2, 8, 2

5) 2, 8, 4

А) $S^{2-}$ Атом серы (S) имеет порядковый номер 16, значит в нейтральном атоме содержится 16 электронов. Ион $S^{2-}$ образуется при присоединении двух электронов, поэтому общее число электронов в ионе становится $16 + 2 = 18$. Распределение этих 18 электронов по энергетическим уровням следующее: 2 электрона на первом, 8 на втором и 8 на третьем. Электронная схема: 2, 8, 8. Ответ: 2

Б) Na Атом натрия (Na) находится в периодической таблице под номером 11, следовательно, у нейтрального атома 11 электронов. Их распределение по электронным слоям выглядит так: 2 электрона на первом уровне, 8 электронов на втором и 1 электрон на внешнем, третьем уровне. Электронная схема: 2, 8, 1. Ответ: 3

В) $K^+$ Атом калия (K) имеет порядковый номер 19, что соответствует 19 электронам в нейтральном атоме. Положительно заряженный ион $K^+$ образуется при потере одного электрона с внешнего энергетического уровня. В результате у иона остается $19 - 1 = 18$ электронов. Распределение этих 18 электронов по энергетическим уровням: 2 на первом, 8 на втором и 8 на третьем. Электронная схема: 2, 8, 8. Ответ: 2

10. Объясните, почему инертные газы малоактивны. В чём это проявляется?

Почему инертные газы малоактивны.

Инертные (или благородные) газы — это химические элементы 18-й группы периодической таблицы: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn). Их очень низкая химическая активность является их главной отличительной чертой и объясняется строением их атомов, а именно их электронной конфигурацией.

Основная причина их инертности — это полностью завершённая внешняя электронная оболочка.
- У атома гелия ($He$) на внешнем (и единственном) электронном уровне находится 2 электрона ($1s^2$), что полностью заполняет этот уровень.
- У атомов всех остальных инертных газов на внешней электронной оболочке находится по 8 электронов (так называемый электронный октет), что соответствует конфигурации $ns^2np^6$.

Такая электронная конфигурация является энергетически наиболее устойчивой. Атомы других элементов стремятся достичь подобной конфигурации, отдавая, принимая или обобществляя электроны, то есть вступая в химические реакции. Поскольку атомы инертных газов уже обладают этой стабильной конфигурацией, у них нет склонности к образованию химических связей.

Это также проявляется в их физико-химических свойствах: у них очень высокие значения энергии ионизации (требуется много энергии, чтобы отнять электрон) и близкое к нулю сродство к электрону (они не склонны присоединять электроны).

Ответ: Инертные газы малоактивны, потому что их атомы имеют полностью заполненную внешнюю электронную оболочку, которая является чрезвычайно устойчивой. Это делает их несклонными к потере, приобретению или обобществлению электронов, то есть к образованию химических связей.

В чём это проявляется?

Низкая реакционная способность инертных газов проявляется в их физических и химических свойствах, а также определяет области их практического применения.

Во-первых, в их моноатомности. В отличие от многих других неметаллов, которые при нормальных условиях образуют молекулы (например, кислород $O_2$, азот $N_2$, хлор $Cl_2$), инертные газы существуют в виде отдельных, не связанных между собой атомов.

Во-вторых, в ограниченном количестве химических соединений. Долгое время инертные газы считались абсолютно неспособными к образованию соединений. Лишь в 1962 году было получено первое соединение ксенона. На сегодняшний день известно, что наиболее тяжелые инертные газы (ксенон, криптон) могут реагировать, но только в очень жестких условиях (высокое давление, УФ-облучение) и только с самыми активными элементами, такими как фтор и кислород, образуя, например, $XeF_2$, $XeF_4$, $XeF_6$, $KrF_2$. Легкие же инертные газы (гелий, неон, аргон) остаются практически полностью инертными в химическом отношении.

В-третьих, в их широком практическом применении в качестве инертной среды. Их используют там, где необходимо исключить контакт веществ с активными компонентами воздуха (кислородом, парами воды):
- Аргон ($Ar$) используется для создания защитной атмосферы при дуговой сварке.
- Инертными газами заполняют лампы накаливания, чтобы предотвратить окисление и испарение вольфрамовой нити.
- Гелий ($He$) из-за своей легкости и негорючести используется для наполнения воздушных шаров и дирижаблей.
- Неон ($Ne$) используется в газоразрядных лампах (неоновая реклама).

Ответ: Низкая активность инертных газов проявляется в том, что они существуют в виде одноатомных газов, образуют химические соединения только в экстремальных условиях, и благодаря своей инертности широко применяются для создания защитных сред в промышленности и технике.

11. Как определяют высшую валентность химических элементов в оксидах на основании положения элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева? Напишите формулы высших оксидов химических элементов с порядковыми номерами 12, 25, 30, 33. Укажите характер каждого оксида.

Высшую валентность химических элементов в оксидах определяют по их положению в Периодической системе Д.И. Менделеева. Для большинства элементов главных подгрупп (А-групп) высшая валентность равна номеру группы, в которой они расположены. Для элементов побочных подгрупп (Б-групп) это правило также часто справедливо, особенно для групп с I по VII. Однако существуют исключения, например, для фтора (валентность всегда I), кислорода (валентность II), а также для некоторых d-элементов VIII группы.

Элемент с порядковым номером 12
Это Магний ($Mg$). Он расположен в 3-м периоде, II группе, главной подгруппе. Как элемент IIА группы, его высшая валентность равна II. Валентность кислорода в оксидах также равна II. Таким образом, формула его высшего оксида — $MgO$. Магний является типичным металлом, поэтому оксид магния ($MgO$) — это основный оксид.
Ответ: $MgO$ — основный оксид.

Элемент с порядковым номером 25
Это Марганец ($Mn$). Он расположен в 4-м периоде, VII группе, побочной подгруппе. Его высшая валентность соответствует номеру группы и равна VII. Валентность кислорода — II. Для составления формулы находим наименьшее общее кратное валентностей (VII и II), которое равно 14. Индекс для марганца будет $14/7 = 2$, а для кислорода — $14/2 = 7$. Формула высшего оксида — $Mn_2O_7$. Оксиды элементов в высших степенях окисления проявляют кислотные свойства. Оксид марганца(VII) ($Mn_2O_7$) — это типичный кислотный оксид.
Ответ: $Mn_2O_7$ — кислотный оксид.

Элемент с порядковым номером 30
Это Цинк ($Zn$). Он расположен в 4-м периоде, II группе, побочной подгруппе. Высшая (и постоянная) валентность цинка равна II. Валентность кислорода — II. Формула его высшего оксида — $ZnO$. Оксид цинка ($ZnO$) способен реагировать как с кислотами, так и со щелочами, то есть является амфотерным.
Ответ: $ZnO$ — амфотерный оксид.

Элемент с порядковым номером 33
Это Мышьяк ($As$). Он расположен в 4-м периоде, V группе, главной подгруппе. Его высшая валентность соответствует номеру группы и равна V. Валентность кислорода — II. Наименьшее общее кратное валентностей V и II равно 10. Индекс для мышьяка будет $10/5 = 2$, а для кислорода — $10/2 = 5$. Формула высшего оксида — $As_2O_5$. Оксид мышьяка(V) ($As_2O_5$) проявляет кислотные свойства.
Ответ: $As_2O_5$ — кислотный оксид.

1. Радиус атома уменьшается в ряду химических элементов

1) $Cl$, $S$, $Na$

2) $Na$, $S$, $Cl$

3) $Cl$, $Na$, $S$

4) $S$, $Na$, $Cl$

Решение

Изменение радиуса атома является периодическим свойством химических элементов. В периодической системе существуют следующие закономерности:
- В пределах одного периода (горизонтальный ряд) при движении слева направо радиус атома уменьшается. Это связано с тем, что при увеличении порядкового номера элемента растет заряд ядра, а количество электронных слоев остается тем же. В результате внешние электроны сильнее притягиваются к ядру, и атом "сжимается".
- В пределах одной группы (вертикальный столбец) при движении сверху вниз радиус атома увеличивается, так как с каждым новым периодом добавляется новый электронный слой.

Рассмотрим расположение данных элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева:
- Натрий (Na) - элемент №11, находится в 3-м периоде, I группе.
- Сера (S) - элемент №16, находится в 3-м периоде, VI группе.
- Хлор (Cl) - элемент №17, находится в 3-м периоде, VII группе.

Все три элемента (Na, S, Cl) находятся в одном, 3-м, периоде. Вдоль периода они располагаются в следующем порядке: Na, S, Cl.
Исходя из общей закономерности, радиус атомов в этом ряду будет уменьшаться при движении слева направо. Таким образом, самый большой радиус у натрия, затем идет сера, и самый маленький радиус у хлора.
Ряд, в котором радиус атома уменьшается, будет выглядеть так: Na, S, Cl.
Этот порядок соответствует варианту ответа 2).

Ответ: 2) Na, S, Cl.

2. Количество электронов на внешнем электронном слое увеличивается в ряду химических элементов

1) N, C, Si

2) S, O, N

3) Al, P, F

4) Be, Mg, Ca

Чтобы определить, в каком ряду химических элементов увеличивается количество электронов на внешнем электронном слое, необходимо проанализировать положение каждого элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева. У элементов главных подгрупп число валентных электронов (электронов на внешнем слое) равно номеру группы.

1) N, C, Si

• Азот (N) находится во 2-м периоде, 15-й (VА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 5.
• Углерод (C) находится во 2-м периоде, 14-й (IVА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 4.
• Кремний (Si) находится в 3-м периоде, 14-й (IVА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 4.

Последовательность количества электронов: 5, 4, 4. В этом ряду количество электронов на внешнем слое не увеличивается.

2) S, O, N

• Сера (S) находится в 3-м периоде, 16-й (VIА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 6.
• Кислород (O) находится во 2-м периоде, 16-й (VIА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 6.
• Азот (N) находится во 2-м периоде, 15-й (VА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 5.

Последовательность количества электронов: 6, 6, 5. В этом ряду количество электронов на внешнем слое не увеличивается.

3) Al, P, F

• Алюминий (Al) находится в 3-м периоде, 13-й (IIIА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 3.
• Фосфор (P) находится в 3-м периоде, 15-й (VА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 5.
• Фтор (F) находится во 2-м периоде, 17-й (VIIА) группе. Количество электронов на внешнем слое – 7.

Последовательность количества электронов: 3, 5, 7. В этом ряду количество электронов на внешнем слое последовательно увеличивается.

4) Be, Mg, Ca

• Бериллий (Be), магний (Mg) и кальций (Ca) — это элементы одной и той же, 2-й (IIA), группы (щелочноземельные металлы).
• У всех этих элементов на внешнем электронном слое находится одинаковое количество электронов – 2.

Последовательность количества электронов: 2, 2, 2. В этом ряду количество электронов на внешнем слое не изменяется.

Таким образом, единственным рядом, в котором количество электронов на внешнем слое увеличивается, является ряд Al, P, F.

Ответ: 3

3. Неметаллические свойства элементов в ряду I, Br, Cl, F

1) не изменяются

2) ослабевают

3) усиливаются

4) закономерности нет

Решение

Рассматриваемые элементы – йод ($I$), бром ($Br$), хлор ($Cl$) и фтор ($F$) – все они относятся к галогенам и расположены в 17-й (VIIA) группе периодической системы химических элементов.

Внутри группы галогены располагаются в следующем порядке сверху вниз: фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I). Следовательно, представленный в задаче ряд $I, Br, Cl, F$ соответствует движению по группе снизу вверх.

Неметаллические свойства характеризуют способность атома принимать электроны. Эта способность напрямую связана с электроотрицательностью. В группах периодической системы неметаллические свойства и электроотрицательность изменяются закономерно: они ослабевают при движении сверху вниз и усиливаются при движении снизу вверх.

Это объясняется тем, что при движении по группе снизу вверх уменьшается количество энергетических уровней, а следовательно, и атомный радиус. Валентные электроны располагаются ближе к ядру и сильнее притягиваются к нему. В результате атому становится легче принять чужой электрон.

Таким образом, в ряду от йода к фтору ($I \rightarrow Br \rightarrow Cl \rightarrow F$) неметаллические свойства элементов закономерно усиливаются.

Ответ:

3) усиливаются

4. Самым неактивным металлом в ряду $Na$, $Mg$, $Al$, $Ca$ является

1) натрий

2) магний

3) алюминий

4) кальций

Для определения самого неактивного металла в ряду Na, Mg, Al, Ca необходимо рассмотреть их положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и воспользоваться общими закономерностями изменения свойств металлов.

Реакционная способность (или химическая активность) металлов характеризует их способность вступать в химические реакции, что связано с легкостью отдачи валентных электронов. В Периодической системе существуют следующие закономерности изменения металлических свойств:

• В пределах одного периода (горизонтального ряда) с увеличением порядкового номера (слева направо) металлические свойства и, следовательно, химическая активность металлов ослабевают. Это происходит из-за увеличения заряда ядра и усиления притяжения валентных электронов.
• В пределах одной группы (вертикального столбца), в главной подгруппе, с увеличением порядкового номера (сверху вниз) металлические свойства и химическая активность усиливаются. Это связано с увеличением числа электронных слоев и расстояния валентных электронов от ядра, что облегчает их отдачу.

Рассмотрим положение данных элементов в Периодической системе:

• Натрий (Na) — 3-й период, I группа, главная подгруппа (щелочной металл).
• Магний (Mg) — 3-й период, II группа, главная подгруппа (щелочноземельный металл).
• Алюминий (Al) — 3-й период, III группа, главная подгруппа (металл).
• Кальций (Ca) — 4-й период, II группа, главная подгруппа (щелочноземельный металл).

Сравнивая элементы 3-го периода (Na, Mg, Al), можно сделать вывод, что их активность уменьшается в ряду Na > Mg > Al. Таким образом, алюминий является наименее активным среди этих трех металлов.

Теперь сравним активность магния (Mg) и кальция (Ca), которые находятся в одной группе. Кальций расположен ниже магния, поэтому он является более активным металлом: Ca > Mg.

Объединяя эти выводы, мы видим, что натрий и кальций — очень активные металлы. Активность магния ниже, чем у натрия и кальция. Алюминий, находясь в том же периоде, что и магний, но правее, обладает еще меньшей активностью.

Этот вывод также подтверждается положением металлов в электрохимическом ряду активности (ряду напряжений):

... Ca → Na → Mg → Al → Zn → Fe → ...

В этом ряду активность металлов уменьшается слева направо. Из представленных элементов (Ca, Na, Mg, Al) алюминий находится правее всех, что указывает на его наименьшую реакционную способность.

Следовательно, самым неактивным металлом в данном ряду является алюминий.

Ответ: 3) алюминий

5. Кислотные свойства сильнее выражены у оксида, формула которого

1) $P_2O_5$

2) $SiO_2$

3) $SO_3$

4) $Al_2O_3$

Решение

Для того чтобы определить, у какого из предложенных оксидов кислотные свойства выражены сильнее, необходимо рассмотреть положение образующих их элементов в Периодической системе и учесть закономерности изменения свойств оксидов.

Элементы, образующие данные оксиды — алюминий ($Al$), кремний ($Si$), фосфор ($P$) и сера ($S$) — находятся в одном, третьем, периоде. В периоде при движении слева направо происходит усиление неметаллических свойств элементов. Соответственно, характер их высших оксидов изменяется от амфотерного к кислотному, при этом сила кислотных свойств также возрастает.

Рассмотрим каждый оксид в соответствии с положением элемента в 3-м периоде:

1) $P_2O_5$

Оксид фосфора(V). Фосфор находится в 15-й группе. Это кислотный оксид, которому соответствует фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — кислота средней силы.

2) $SiO_2$

Оксид кремния(IV). Кремний находится в 14-й группе. Это кислотный оксид, которому соответствует очень слабая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).

3) $SO_3$

Оксид серы(VI). Сера находится в 16-й группе, то есть правее всех остальных рассматриваемых элементов в периоде. Это ярко выраженный кислотный оксид, которому соответствует очень сильная серная кислота ($H_2SO_4$).

4) $Al_2O_3$

Оксид алюминия. Алюминий находится в 13-й группе. Это амфотерный оксид, который проявляет как основные, так и слабокислотные свойства.

Сравнивая эти оксиды, можно выстроить ряд по усилению кислотных свойств: $Al_2O_3$ < $SiO_2$ < $P_2O_5$ < $SO_3$.

Следовательно, наиболее выраженными кислотными свойствами обладает оксид серы(VI).

Ответ: 3

6. Самые сильные основные свойства имеет гидроксид, формула которого

1) $Be(OH)_2$

2) $Ca(OH)_2$

3) $Mg(OH)_2$

4) $KOH$

Решение

Для определения гидроксида с самыми сильными основными свойствами необходимо проанализировать положение металлов, входящих в состав этих гидроксидов, в периодической системе химических элементов. Основные свойства гидроксидов усиливаются с ростом металлических свойств элемента.

Общие закономерности изменения основных свойств гидроксидов в периодической системе:

• В пределах одной группы (сверху вниз) с увеличением атомного номера радиус атома увеличивается, а электроотрицательность уменьшается. Связь между металлом и гидроксогруппой ($M-OH$) становится менее прочной, что облегчает отщепление $OH^-$-иона в растворе. Таким образом, основные свойства гидроксидов усиливаются.
• В пределах одного периода (слева направо) с увеличением атомного номера радиус атома уменьшается, а электроотрицательность растет. Связь $M-OH$ становится прочнее. Основные свойства гидроксидов ослабевают.

Рассмотрим расположение элементов из предложенных гидроксидов в периодической таблице:

• Калий (K) – 1-я группа, 4-й период.
• Бериллий (Be) – 2-я группа, 2-й период.
• Магний (Mg) – 2-я группа, 3-й период.
• Кальций (Ca) – 2-я группа, 4-й период.

1. Сравним гидроксиды элементов 2-й группы: $Be(OH)_2$, $Mg(OH)_2$ и $Ca(OH)_2$. Эти элементы расположены в одной группе в порядке $Be \rightarrow Mg \rightarrow Ca$ сверху вниз. Следовательно, сила их оснований увеличивается в этом же ряду: $Be(OH)_2 < Mg(OH)_2 < Ca(OH)_2$. Стоит отметить, что $Be(OH)_2$ является амфотерным гидроксидом.

2. Теперь сравним самый сильный из гидроксидов 2-й группы в нашем списке ($Ca(OH)_2$) с гидроксидом элемента 1-й группы ($KOH$). Калий (K) и кальций (Ca) находятся в одном, 4-м периоде. Поскольку калий находится в 1-й группе (левее кальция из 2-й группы), он обладает более выраженными металлическими свойствами. Поэтому его гидроксид, $KOH$, является более сильным основанием (щёлочью), чем гидроксид кальция $Ca(OH)_2$.

Таким образом, из всех представленных соединений гидроксид калия ($KOH$) обладает самыми сильными основными свойствами.

Ответ: 4) $KOH$