Страница 117 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Выберите верные утверждения о химических элементах углероде и азоте:

1) электронная оболочка атомов содержит два электронных слоя

2) оба элемента образуют аллотропные модификации

3) углерод более активный неметалл, чем азот

4) общая формула высших оксидов $ЭО_2$

5) на внешнем слое атомов 4 и 5 электронов соответственно

1) электронная оболочка атомов содержит два электронных слоя
Углерод ($C$) является элементом 2-го периода периодической системы, его порядковый номер 6. Электронная формула атома углерода: $1s^22s^22p^2$. Электроны в его атоме распределены по двум электронным слоям (энергетическим уровням).
Азот ($N$) также находится во 2-м периоде, его порядковый номер 7. Электронная формула атома азота: $1s^22s^22p^3$. Электроны в его атоме также расположены на двух электронных слоях.
Следовательно, данное утверждение верно для обоих элементов.
Ответ: верно.

2) оба элемента образуют аллотропные модификации
Аллотропия — это способность химического элемента существовать в форме нескольких простых веществ, отличающихся по строению и свойствам. Углерод известен своими многочисленными аллотропными модификациями: алмаз, графит, карбин, фуллерены, графен и другие. Азот также способен образовывать аллотропные модификации. Наиболее известной и стабильной является двухатомная молекула $N_2$ (диазот), но в особых условиях могут существовать и другие формы, например, тетраазот ($N_4$) или полимерный азот. Таким образом, оба элемента образуют аллотропные модификации.
Ответ: верно.

3) углерод более активный неметалл, чем азот
Неметаллические свойства элементов, а также их электроотрицательность, в периодах периодической таблицы усиливаются при движении слева направо. Углерод (14-я группа) и азот (15-я группа) находятся в одном, 2-м, периоде. Поскольку азот расположен правее углерода, он является более электроотрицательным элементом и, следовательно, более активным неметаллом. Значение электроотрицательности по Полингу для углерода составляет примерно 2,55, а для азота — 3,04.
Ответ: неверно.

4) общая формула высших оксидов ЭО$_2$
Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп, как правило, равна номеру группы. Углерод находится в 14-й (IVA) группе, его высшая степень окисления +4. Формула его высшего оксида — $CO_2$, что соответствует общей формуле $ЭО_2$.
Азот находится в 15-й (VA) группе, его высшая степень окисления +5. Формула его высшего оксида — $N_2O_5$. Эта формула не соответствует общей формуле $ЭО_2$.
Поскольку утверждение должно быть верным для обоих элементов, оно является неверным.
Ответ: неверно.

5) на внешнем слое атомов 4 и 5 электронов соответственно
Число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) для элементов главных подгрупп равно номеру группы. Углерод находится в 14-й (IVA) группе, его электронная конфигурация внешнего слоя $2s^22p^2$, следовательно, у него 4 валентных электрона.
Азот находится в 15-й (VA) группе, его электронная конфигурация внешнего слоя $2s^22p^3$, следовательно, у него 5 валентных электронов.
Таким образом, утверждение, что у атомов углерода и азота на внешнем слое 4 и 5 электронов соответственно, является верным.
Ответ: верно.

Итого, верными являются утверждения 1, 2 и 5.

9. Установите соответствие между характером и формулой высшего оксида.

ХАРАКТЕР ОКСИДА

А) кислотный

Б) амфотерный

В) основный

ФОРМУЛА ВЫСШЕГО ОКСИДА

1) $Cl_2O_7$

2) $BeO$

3) $SeO_3$

4) $MgO$

Для установления соответствия необходимо определить химический характер каждого из предложенных оксидов.

А) кислотный

Кислотными оксидами называют оксиды, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, а также реагируют с основаниями с образованием соли и воды. Как правило, кислотные свойства проявляют оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления (от +5 и выше).

Рассмотрим оксиды неметаллов из списка:

1) $Cl_2O_7$ — оксид хлора(VII). Хлор является неметаллом, и в данном оксиде он находится в своей высшей степени окисления +7. Это типичный кислотный оксид, которому соответствует сильная хлорная кислота ($HClO_4$). $Cl_2O_7 + H_2O \rightarrow 2HClO_4$.

3) $SeO_3$ — оксид селена(VI). Селен также является неметаллом, его степень окисления +6. Это тоже кислотный оксид, которому соответствует селеновая кислота ($H_2SeO_4$). $SeO_3 + H_2O \rightarrow H_2SeO_4$.

Оба оксида, 1 и 3, являются кислотными. В заданиях на установление соответствия обычно для каждой буквы предусмотрен один наиболее подходящий цифровой вариант. Оба варианта верны, но мы можем соотнести букву А с первым подходящим вариантом в списке.

Ответ: 1

Б) амфотерный

Амфотерные оксиды проявляют двойственные свойства: они реагируют и с кислотами, и с основаниями (щелочами). К ним относятся оксиды таких металлов, как бериллий, цинк, алюминий, олово, свинец.

2) $BeO$ — оксид бериллия. Несмотря на то что бериллий находится во II группе, его оксид является классическим примером амфотерного соединения. Он взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами:

• Реакция с кислотой: $BeO + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$
• Реакция со щелочью: $BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$ (образуется тетрагидроксобериллат натрия)

Таким образом, оксид бериллия является амфотерным.

Ответ: 2

В) основный

Основными оксидами называют оксиды, которым соответствуют основания. Они реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Основные свойства характерны для оксидов типичных металлов (элементов IА и IIА групп, за исключением бериллия).

4) $MgO$ — оксид магния. Магний — щелочноземельный металл, его оксид проявляет ярко выраженные основные свойства. Он реагирует с кислотами, образуя соль и воду:

$MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

При взаимодействии с водой $MgO$ образует соответствующее основание — гидроксид магния $Mg(OH)_2$.

Ответ: 4

10. Массовая доля водорода в соединении с элементом четвёртой группы главной подгруппы (А-группы) равна 0,125. Определите этот элемент. Напишите формулу его высшего оксида, укажите его характер.

Дано:

Элемент Э $\in$ IV A группе

Соединение ЭH₄

$\omega(H) = 0,125$

Найти:

Элемент Э - ?

Формула высшего оксида - ?

Характер высшего оксида - ?

Решение:

Элемент (обозначим его как Э) находится в четвёртой группе главной подгруппы (A-группы). Для элементов этой группы характерна валентность IV в летучих водородных соединениях. Следовательно, общая формула такого соединения - ЭH₄.

Массовая доля водорода $\omega(H)$ в соединении ЭH₄ вычисляется по формуле:

$\omega(H) = \frac{4 \cdot Ar(H)}{Mr(ЭH_4)} = \frac{4 \cdot Ar(H)}{Ar(Э) + 4 \cdot Ar(H)}$

где $Ar(H)$ - относительная атомная масса водорода ($\approx 1$ а.е.м.), а $Ar(Э)$ - относительная атомная масса неизвестного элемента.

Подставим известные значения в формулу и найдём $Ar(Э)$:

$0,125 = \frac{4 \cdot 1}{Ar(Э) + 4 \cdot 1}$

Решим это уравнение относительно $Ar(Э)$:

$0,125 \cdot (Ar(Э) + 4) = 4$

$0,125 \cdot Ar(Э) + 0,5 = 4$

$0,125 \cdot Ar(Э) = 4 - 0,5$

$0,125 \cdot Ar(Э) = 3,5$

$Ar(Э) = \frac{3,5}{0,125} = 28$

Относительная атомная масса элемента равна 28. Согласно периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева, этот элемент - кремний (Si).

Кремний находится в IV группе, следовательно, его высшая степень окисления равна +4. Формула его высшего оксида - SiO₂ (оксид кремния(IV) или диоксид кремния).

Оксид кремния(IV) (SiO₂) является кислотным оксидом. Он проявляет кислотные свойства, реагируя со щелочами и основными оксидами с образованием солей кремниевой кислоты - силикатов.

Ответ: искомый элемент - кремний (Si). Формула его высшего оксида - SiO₂. Характер оксида - кислотный.

1. Выберите химический знак элемента, массовое число атома которого равно 40, а в ядре атома содержится 22 нейтрона.

1) Ar

2) Ca

3) Ti

4) K

Дано:

Массовое число атома $A = 40$
Число нейтронов в ядре $N = 22$

Найти:

Химический знак элемента.

Решение:

Массовое число атома $A$ представляет собой общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Оно определяется по формуле:

$A = Z + N$

где $Z$ — число протонов (зарядовое число), а $N$ — число нейтронов.

Число протонов $Z$ в ядре атома определяет его принадлежность к определенному химическому элементу и соответствует порядковому номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Чтобы найти число протонов $Z$, выразим его из формулы массового числа:

$Z = A - N$

Подставим в эту формулу данные из условия задачи:

$Z = 40 - 22 = 18$

Таким образом, порядковый номер искомого элемента — 18. По Периодической системе находим, что элементом с атомным номером 18 является Аргон, химический знак которого — Ar.

Среди предложенных вариантов:

1) Ar (Аргон) имеет порядковый номер 18.
2) Ca (Кальций) имеет порядковый номер 20.
3) Ti (Титан) имеет порядковый номер 22.
4) K (Калий) имеет порядковый номер 19.

Следовательно, верный вариант ответа — 1.

Ответ: 1) Ar.

2. Распределение электронов по электронным слоям обозначается числами $2, 8, 1$ в атоме

1) кислорода

2) хлора

3) натрия

4) аргона

Решение

Распределение электронов по электронным слоям, обозначенное числами 2, 8, 1, показывает количество электронов на каждом энергетическом уровне (слое) атома, начиная от ближайшего к ядру. На первом слое находится 2 электрона, на втором – 8, на третьем (внешнем) – 1.

Чтобы определить химический элемент, необходимо найти общее число электронов в его атоме. Для этого сложим числа, указанные в условии:
$2 + 8 + 1 = 11$ электронов.

В электронейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, определяет порядковый (атомный) номер элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Таким образом, искомый элемент имеет порядковый номер 11.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) кислорода

Порядковый номер кислорода (O) – 8. Следовательно, в атоме кислорода 8 электронов. Их распределение по слоям: 2, 6. Этот вариант не соответствует условию.

2) хлора

Порядковый номер хлора (Cl) – 17. В атоме хлора 17 электронов. Их распределение по слоям: 2, 8, 7. Этот вариант не соответствует условию.

3) натрия

Порядковый номер натрия (Na) – 11. В атоме натрия 11 электронов. Их распределение по слоям: 2 электрона на первом слое, 8 на втором и 1 на третьем, что записывается как 2, 8, 1. Этот вариант полностью совпадает с указанным в задаче.

4) аргона

Порядковый номер аргона (Ar) – 18. В атоме аргона 18 электронов. Их распределение по слоям: 2, 8, 8. Этот вариант не соответствует условию.

Ответ: 3) натрия

3. Металлами являются все вещества в ряду

1) $Sr$, $Li$, $C$

2) $Fe$, $Cl_2$, $Zn$

3) $Na$, $Cu$, $Si$

4) $Mn$, $Al$, $Ca$

Для того чтобы определить, в каком ряду все вещества являются металлами, необходимо проанализировать состав каждого варианта ответа, опираясь на их положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

1) Sr, Li, C

В этом ряду находятся стронций (Sr) и литий (Li), которые являются металлами (Sr – щелочноземельный металл, Li – щелочной металл). Однако углерод (C) является типичным неметаллом. Поскольку не все вещества в ряду являются металлами, этот вариант не подходит.

2) Fe, Cl₂, Zn

В данном ряду железо (Fe) и цинк (Zn) являются металлами (оба относятся к переходным металлам). Однако хлор (Cl₂) — это простое вещество, образованное элементом-неметаллом хлором, который относится к галогенам. Следовательно, этот вариант неверный.

3) Na, Cu, Si

В этом ряду натрий (Na) — щелочной металл, и медь (Cu) — переходный металл. Однако кремний (Si) является металлоидом (полуметаллом), который занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами и обладает их свойствами. В контексте данного вопроса он не классифицируется как истинный металл. Таким образом, этот вариант не подходит.

4) Mn, Al, Ca

Рассмотрим вещества в этом ряду: марганец (Mn) — переходный металл, алюминий (Al) — лёгкий металл главной подгруппы III группы, кальций (Ca) — щелочноземельный металл. Все три элемента являются металлами.

Ответ: 4

4. Неметаллические свойства усиливаются в ряду

1) $Cl_2$, S, P

2) P, S, $Cl_2$

3) S, P, $Cl_2$

4) P, $Cl_2$, S

Решение

Неметаллические свойства химических элементов характеризуют их способность принимать электроны. Чтобы определить, как эти свойства изменяются в ряду элементов, необходимо проанализировать их положение в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Рассмотрим элементы, предложенные в задании: фосфор (P), сера (S) и хлор (Cl).

• Фосфор (P) находится в 3-м периоде, 15-й группе (VA).
• Сера (S) находится в 3-м периоде, 16-й группе (VIA).
• Хлор (Cl) находится в 3-м периоде, 17-й группе (VIIA).

Все три элемента расположены в одном периоде. В периоде при движении слева направо (с увеличением порядкового номера элемента) происходит увеличение заряда ядра атома при неизменном числе электронных слоев. Это приводит к усилению притяжения валентных электронов к ядру, уменьшению радиуса атома и, как следствие, увеличению электроотрицательности. Увеличение электроотрицательности означает усиление способности атома принимать электроны, то есть усиление неметаллических свойств.

Таким образом, в ряду P → S → Cl неметаллические свойства усиливаются.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1. Cl₂, S, P — в этом ряду неметаллические свойства ослабевают.
2. P, S, Cl₂ — в этом ряду элементы расположены в порядке усиления неметаллических свойств (слева направо в 3-м периоде).
3. S, P, Cl₂ — порядок расположения элементов нарушен.
4. P, Cl₂, S — порядок расположения элементов нарушен.

Следовательно, правильный ряд, в котором неметаллические свойства усиливаются, соответствует варианту 2. То, что хлор записан в виде молекулы Cl₂, не меняет сути, так как рассматриваются свойства самого элемента.

Ответ: 2) P, S, Cl₂

5. Металлические свойства ослабевают в ряду

1) Rb, Cs, K

2) Cs, K, Rb

3) Cs, Rb, K

4) K, Rb, Cs

Решение

Металлические свойства химических элементов характеризуют их способность отдавать валентные электроны. Эти свойства закономерно изменяются в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

В пределах одной группы (вертикального столбца), особенно в главных подгруппах, при движении сверху вниз металлические свойства усиливаются. Это связано с тем, что увеличивается число электронных слоев, а значит, и радиус атома. Внешние электроны находятся дальше от положительно заряженного ядра, притяжение между ними ослабевает, и атом легче отдает электроны, проявляя более сильные металлические свойства.

Элементы, указанные в задаче, — калий (K), рубидий (Rb) и цезий (Cs) — являются щелочными металлами и находятся в I группе главной подгруппы. Их расположение в периодической таблице сверху вниз следующее:
1. Калий (K) — 4-й период
2. Рубидий (Rb) — 5-й период
3. Цезий (Cs) — 6-й период

Согласно вышеописанной закономерности, металлические свойства в этом ряду усиливаются от калия к цезию: K → Rb → Cs.

В вопросе требуется найти ряд, в котором металлические свойства, наоборот, ослабевают. Для этого необходимо расположить элементы в порядке, обратном их положению в группе сверху вниз, то есть от самого активного металла к наименее активному из предложенных.

Таким образом, ряд, в котором металлические свойства ослабевают, выглядит так: Cs → Rb → K.

Среди предложенных вариантов ответов этот порядок соответствует варианту под номером 3.

Ответ: 3) Cs, Rb, K