Страница 114 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Верны ли утверждения о свойствах атомов химических эле-ментов?

А. Свойства элементов в Периодической системе изменяются через определённое число элементов (период).

Б. Металлические свойства магния выражены сильнее, чем ме-таллические свойства натрия.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для выбора правильного варианта ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений.

А. Свойства элементов в Периодической системе изменяются через определённое число элементов (период).

Это утверждение является упрощенной формулировкой Периодического закона Д.И. Менделеева. Согласно этому закону, свойства химических элементов, а также свойства и формы их соединений, находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер. Это означает, что по мере увеличения порядкового номера элемента его свойства закономерно и периодически повторяются. Горизонтальные ряды элементов, в которых происходит постепенное изменение свойств от металлических к неметаллическим, называются периодами. По завершении периода свойства повторяются на новом витке (в новом периоде), например, свойства щелочного металла натрия (Na) в начале 3-го периода схожи со свойствами лития (Li) в начале 2-го периода. Таким образом, данное утверждение верно.

Б. Металлические свойства магния выражены сильнее, чем металлические свойства натрия.

Рассмотрим положение натрия (Na) и магния (Mg) в Периодической системе. Оба элемента находятся в 3-м периоде. Натрий расположен в IА группе, а магний — во IIА группе.
Металлические свойства характеризуются способностью атома отдавать электроны. В пределах одного периода при движении слева направо происходит увеличение заряда ядра и числа электронов на внешнем уровне, при этом радиус атома уменьшается. В результате притяжение валентных электронов к ядру усиливается, и атому становится труднее отдавать электроны. Следовательно, металлические свойства ослабевают.
Так как магний (Mg) находится в периоде правее натрия (Na), его металлические свойства выражены слабее. Натрий, будучи щелочным металлом, обладает более ярко выраженными металлическими свойствами, чем магний, который относится к щелочноземельным металлам. Следовательно, данное утверждение неверно.

Итак, утверждение А является верным, а утверждение Б — неверным. Соответственно, из предложенных вариантов правильным будет тот, который гласит "верно только А".

Ответ: 1

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

1) увеличением радиусов атомов

2) уменьшением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов

3) уменьшением числа нейтронов в ядрах атомов

4) увеличением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов

5) увеличением числа электронов на внешнем слое

Металлические свойства элемента определяются его способностью отдавать валентные (внешние) электроны. Чем легче атом отдает электрон, тем сильнее его металлические свойства. Эта способность связана с энергией ионизации: чем она ниже, тем элемент более активный металл.

Рассмотрим, как изменяются свойства элементов в главных подгруппах (А-группах) Периодической системы при движении сверху вниз (с возрастанием порядкового номера):

• Возрастает заряд ядра, так как увеличивается число протонов.
• Возрастает число электронных слоёв (энергетических уровней), так как каждый новый элемент вниз по группе начинает новый период.
• Число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) для элементов одной и той же главной подгруппы остается постоянным.
• Вследствие добавления новых электронных слоёв значительно увеличивается радиус атома.
• Увеличивается экранирующий эффект внутренних электронов, которые ослабляют притяжение внешних электронов к ядру.

Главными факторами, влияющими на прочность связи валентных электронов с ядром, являются увеличение радиуса и усиление экранирования. Оба эти фактора приводят к тому, что валентные электроны притягиваются к ядру слабее. Следовательно, энергия ионизации уменьшается, а способность отдавать электроны (металлические свойства) усиливается.

Теперь проанализируем предложенные варианты ответа:

1. увеличением радиусов атомов. Это верное утверждение. Увеличение радиуса атома является одной из ключевых причин ослабления связи валентных электронов с ядром и, как следствие, усиления металлических свойств.
2. уменьшением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов. Это неверно. При движении вниз по группе число электронных слоёв увеличивается.
3. уменьшением числа нейтронов в ядрах атомов. Это неверно. С ростом порядкового номера масса атома и число нейтронов, как правило, увеличиваются. К тому же, число нейтронов не определяет химические свойства элемента.
4. увеличением числа электронных слоёв в электронной оболочке атомов. Это верное утверждение. Именно добавление новых, более удалённых от ядра электронных слоёв, является фундаментальной причиной увеличения радиуса атома и усиления экранирующего эффекта.
5. увеличением числа электронов на внешнем слое. Это неверно. У элементов одной главной подгруппы число электронов на внешнем слое одинаково.

Таким образом, и увеличение радиусов атомов (1), и увеличение числа электронных слоёв (4) являются правильными объяснениями усиления металлических свойств. Однако увеличение числа электронных слоёв является первопричиной, которая обусловливает изменение радиуса. Изменение в электронной конфигурации (добавление нового слоя) является более фундаментальной характеристикой при переходе от одного периода к другому, чем производная от неё величина — радиус. Поэтому этот вариант является наиболее полным и точным ответом на поставленный вопрос.

Ответ: 4

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

ОБОЗНАЧЕНИЕ АТОМА (ИОНА)

А) $Al$

Б) $Mg^{2+}$

В) $F^{-}$

СХЕМА ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМА (ИОНА)

1) 2, 7

2) 2, 8, 3

3) 2, 8

4) 2, 8, 2

5) 2, 6, 2

А) Для определения электронной схемы атома алюминия ($Al$) необходимо найти его порядковый номер в Периодической системе химических элементов. Порядковый номер алюминия — 13. Это означает, что в ядре атома находится 13 протонов, а на электронных оболочках — 13 электронов (поскольку атом электронейтрален). Распределение электронов по энергетическим уровням (слоям) происходит следующим образом:
- на первом энергетическом уровне помещается максимум 2 электрона;
- на втором энергетическом уровне помещается максимум 8 электронов;
- оставшиеся электроны $13 - 2 - 8 = 3$ располагаются на третьем, внешнем, энергетическом уровне.
Таким образом, схема электронного строения атома алюминия выглядит как 2, 8, 3. Эта схема соответствует варианту под номером 2.
Ответ: 2

Б) Ион магния $Mg^{2+}$ образуется из нейтрального атома магния ($Mg$) в результате потери двух электронов. Порядковый номер магния — 12. Это значит, что у нейтрального атома магния 12 протонов и 12 электронов. Электронная схема нейтрального атома магния: 2, 8, 2.
При образовании катиона $Mg^{2+}$ атом теряет 2 электрона со своего внешнего энергетического уровня. В результате у иона магния остается $12 - 2 = 10$ электронов. Их распределение по уровням будет следующим:
- на первом уровне — 2 электрона;
- на втором уровне — 8 электронов.
Следовательно, схема электронного строения иона $Mg^{2+}$: 2, 8. Эта схема соответствует варианту под номером 3.
Ответ: 3

В) Ион фтора $F^{-}$ (фторид-ион) образуется из нейтрального атома фтора ($F$) в результате присоединения одного электрона. Порядковый номер фтора — 9. Это значит, что у нейтрального атома фтора 9 протонов и 9 электронов. Электронная схема нейтрального атома фтора: 2, 7.
При образовании аниона $F^{-}$ атом принимает 1 электрон на свой внешний энергетический уровень, завершая его. В результате у иона фтора становится $9 + 1 = 10$ электронов. Их распределение по уровням будет таким:
- на первом уровне — 2 электрона;
- на втором уровне — 8 электронов.
Следовательно, схема электронного строения иона $F^{-}$: 2, 8. Эта схема соответствует варианту под номером 3.
Ответ: 3

10. Объясните словосочетания: «металлические свойства химического элемента», «неметаллические свойства химического элемента». Найдите в Периодической системе и укажите самый активный металл и самый активный неметалл.

Металлические свойства химического элемента

Металлические свойства химического элемента — это способность его атомов отдавать электроны с внешней электронной оболочки в ходе химических реакций. Эти свойства также называют восстановительными. Чем легче атом отдает свои валентные электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.

В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева металлические свойства изменяются закономерно:

• В пределах одного периода (горизонтального ряда) с увеличением заряда ядра (слева направо) металлические свойства ослабевают. Это связано с тем, что радиус атома уменьшается, и внешние электроны сильнее притягиваются к ядру.
• В пределах одной группы (вертикального столбца), в главных подгруппах, с увеличением заряда ядра (сверху вниз) металлические свойства усиливаются. Это происходит потому, что увеличивается число электронных слоев, радиус атома растет, и валентные электроны, находясь дальше от ядра, легче отрываются.

Элементы с ярко выраженными металлическими свойствами образуют простые вещества — металлы, а также основные оксиды и гидроксиды (основания).

Ответ: Металлические свойства — это способность атома химического элемента отдавать свои валентные электроны.

Неметаллические свойства химического элемента

Неметаллические свойства химического элемента — это способность его атомов принимать электроны на внешнюю электронную оболочку для ее завершения. Эти свойства также называют окислительными. Чем активнее атом присоединяет к себе электроны, тем сильнее выражены его неметаллические свойства. Мерой неметаллических свойств является электроотрицательность.

В Периодической системе неметаллические свойства также изменяются закономерно, но в противоположном направлении по сравнению с металлическими:

• В пределах одного периода (слева направо) неметаллические свойства усиливаются. Это связано с уменьшением радиуса атома и увеличением заряда ядра, что усиливает способность атома притягивать электроны.
• В пределах одной группы, в главных подгруппах (сверху вниз) неметаллические свойства ослабевают. С увеличением радиуса атома ядру становится труднее притягивать чужие электроны.

Элементы с ярко выраженными неметаллическими свойствами образуют простые вещества — неметаллы, а также кислотные оксиды и соответствующие им кислоты.

Ответ: Неметаллические свойства — это способность атома химического элемента принимать электроны на свою валентную оболочку.

Самый активный металл и самый активный неметалл

Исходя из закономерностей изменения свойств элементов в Периодической системе, можно определить самые активные элементы.

Самый активный металл должен обладать наиболее выраженными металлическими свойствами. Эти свойства усиливаются в группах сверху вниз и в периодах справа налево. Следовательно, самый активный металл должен находиться в левом нижнем углу Периодической системы. Этим элементом является Франций ($Fr$), расположенный в 1-й группе, 7-м периоде. Он обладает самым большим атомным радиусом и самой низкой энергией ионизации, поэтому его атом легче всех остальных отдает свой единственный валентный электрон.

Самый активный неметалл, наоборот, должен обладать наиболее выраженными неметаллическими свойствами. Эти свойства усиливаются в периодах слева направо и в группах снизу вверх. Таким образом, самый активный неметалл должен находиться в правом верхнем углу таблицы (за исключением инертных газов 8-й группы, которые имеют завершенную электронную оболочку и химически малоактивны). Этим элементом является Фтор ($F$), расположенный во 2-м периоде, 17-й группе. Фтор обладает самой высокой электроотрицательностью среди всех элементов, то есть его атом сильнее всех притягивает электроны.

Ответ: Самый активный металл — Франций ($Fr$). Самый активный неметалл — Фтор ($F$).

11. Укажите не менее двух химических элементов, общая формула летучих водородных соединений которых $H_2\text{Э}$, а высших оксидов – $\text{ЭО}_3$. Какой характер имеют эти оксиды?

Решение

Чтобы определить химический элемент (Э), необходимо установить его положение в Периодической системе химических элементов, в частности, номер группы. Это можно сделать на основе формул его высшего оксида и летучего водородного соединения.

1. Общая формула высшего оксида — $ЭО_3$. В оксидах степень окисления кислорода равна -2. Так как молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Обозначим степень окисления элемента Э как $x$. Составим уравнение:
$x + 3 \cdot (-2) = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$
Высшая положительная степень окисления элемента главной подгруппы соответствует номеру группы. Следовательно, искомые элементы находятся в VI группе главной подгруппы (16-я группа).

2. Общая формула летучего водородного соединения — $H_2Э$. Степень окисления водорода в соединениях с более электроотрицательными неметаллами равна +1. Определим степень окисления элемента Э в этом соединении, обозначив ее как $y$:
$2 \cdot (+1) + y = 0$
$y = -2$
Для неметаллов VI группы низшая степень окисления равна $6 - 8 = -2$. Это подтверждает, что элементы принадлежат VI группе.

Элементами VIА группы являются кислород (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te). Условиям задачи соответствуют, например, сера и селен.

Для серы (S): летучее водородное соединение — сероводород $H_2S$, высший оксид — оксид серы(VI) $SO_3$.

Для селена (Se): летучее водородное соединение — селеноводород $H_2Se$, высший оксид — оксид селена(VI) $SeO_3$.

Оксиды, в которых неметаллы проявляют свою высшую степень окисления, являются кислотными. Оксид серы(VI) и оксид селена(VI) — это типичные кислотные оксиды. Они взаимодействуют с водой с образованием соответствующих кислот, а также с основаниями и основными оксидами с образованием солей.

Например, реакция с водой для оксида серы(VI):
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)

Реакция с основанием для оксида селена(VI):
$SeO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SeO_4 + H_2O$ (селенат натрия)

Ответ: Химические элементы: сера (S), селен (Se). Их высшие оксиды ($SO_3$, $SeO_3$) имеют кислотный характер.