Страница 119 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. Распределение электронов по электронным слоям обозначается числами 2, 7 в атоме

1) азота

2) хлора

3) магния

4) неона

Решение

В вопросе указано распределение электронов по электронным слоям: 2, 7. Это означает, что атом искомого химического элемента имеет два электронных слоя. На первом слое находится 2 электрона, а на втором, внешнем (валентном) слое — 7 электронов.

Чтобы определить элемент, нужно найти общее число электронов в его атоме. Для этого сложим число электронов на всех слоях: $2 + 7 = 9$

Поскольку атом электронейтрален, число электронов в нем равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, определяет порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Таким образом, искомый элемент имеет порядковый номер 9.

Элемент с порядковым номером 9 — это фтор (F). Однако этого элемента нет в предложенных вариантах ответа, что указывает на возможную неточность в условии задачи.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов, чтобы найти наиболее подходящий:

1) азота
Азот (N) — элемент с порядковым номером 7. Его электронная конфигурация (распределение электронов по слоям) — 2, 5. Это не соответствует условию.

2) хлора
Хлор (Cl) — элемент с порядковым номером 17. Его электронная конфигурация — 2, 8, 7. На его внешнем слое находится 7 электронов, так же как и у элемента с конфигурацией 2, 7 (фтора). Элементы с одинаковым числом валентных электронов (в данном случае 7) находятся в одной группе Периодической системы (VIIA группа, галогены) и обладают сходными химическими свойствами. Вероятно, в условии была допущена ошибка, и вместо конфигурации хлора (2, 8, 7) была указана конфигурация фтора (2, 7).

3) магния
Магний (Mg) — элемент с порядковым номером 12. Его электронная конфигурация — 2, 8, 2. Это не соответствует условию.

4) неона
Неон (Ne) — элемент с порядковым номером 10. Его электронная конфигурация — 2, 8. Это не соответствует условию.

Среди всех вариантов только у хлора на внешнем электронном слое находится 7 электронов, что является ключевой характеристикой, заданной в условии (последняя цифра в распределении 2, 7). Поэтому, несмотря на несоответствие в общем числе слоев, хлор является наиболее вероятным правильным ответом.

Ответ: 2) хлора

3. Неметаллами являются все вещества в ряду

1) $Ni$, $\text{O}_2$, $S$

2) $C$, $P$, $\text{F}_2$

3) $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2$, $Ba$

4) $Si$, $C$, $Kr$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать каждый ряд веществ и определить, состоят ли они исключительно из неметаллов. Неметаллы — это химические элементы, которые, как правило, не обладают свойствами металлов (такими как ковкость, пластичность, металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность). В Периодической системе химических элементов они расположены в основном в правом верхнем углу.

1) Ni, O₂, S

В данном ряду представлены: никель (Ni), кислород ($O_2$) и сера (S). Никель (Ni) — это переходный металл. Кислород (в виде простого вещества $O_2$) и сера (S) являются неметаллами. Поскольку в ряду присутствует металл (Ni), этот вариант не является правильным.

2) C, P, F₂

В данном ряду представлены: углерод (C), фосфор (P) и фтор ($F_2$). Углерод (C) — типичный неметалл. Фосфор (P) — также является неметаллом. Фтор (в виде простого вещества $F_2$) — неметалл, относится к группе галогенов. Все вещества в этом ряду являются неметаллами, поэтому этот вариант является правильным.

3) Cl₂, H₂, Ba

В данном ряду представлены: хлор ($Cl_2$), водород ($H_2$) и барий (Ba). Хлор (в виде простого вещества $Cl_2$) и водород (в виде $H_2$) являются неметаллами. Барий (Ba) — это щелочноземельный металл. Из-за присутствия металла (Ba) этот вариант не подходит.

4) Si, C, Kr

В данном ряду представлены: кремний (Si), углерод (C) и криптон (Kr). Кремний (Si) является полуметаллом (или металлоидом), так как проявляет свойства как металлов, так и неметаллов. Углерод (C) и криптон (Kr) — неметаллы. Хотя по химическим свойствам кремний часто относят к неметаллам, его строгая классификация как металлоида делает этот ряд менее однозначно правильным по сравнению с рядом 2, где все элементы являются классическими неметаллами.

Таким образом, единственный ряд, в котором все перечисленные вещества однозначно являются неметаллами, — это ряд под номером 2.

Ответ: 2

4. Металлические свойства ослабевают в ряду

1) $Li, B, Be$

2) $Be, B, Li$

3) $B, Be, Li$

4) $Li, Be, B$

Решение

Чтобы определить, в каком ряду ослабевают металлические свойства, необходимо рассмотреть положение элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева и проанализировать закономерности изменения их свойств.

Рассматриваемые элементы:

• Литий (Li) - порядковый номер 3, находится во 2-м периоде, 1-й (IА) группе. Это щелочной металл.
• Бериллий (Be) - порядковый номер 4, находится во 2-м периоде, 2-й (IIА) группе. Это щелочноземельный металл.
• Бор (B) - порядковый номер 5, находится во 2-м периоде, 13-й (IIIА) группе. Это металлоид (проявляет свойства как металлов, так и неметаллов).

Все три элемента (Li, Be, B) расположены в одном и том же, втором, периоде.

Основная закономерность изменения металлических свойств в периодах следующая: с увеличением порядкового номера элемента, то есть при движении слева направо по периоду, металлические свойства ослабевают.

Это происходит потому, что в пределах одного периода с ростом порядкового номера:

• Увеличивается заряд ядра, что приводит к более сильному притяжению электронов внешнего слоя к ядру.
• Радиус атома уменьшается.
• Атому становится труднее отдавать валентные электроны, что и определяет металлические свойства.

Таким образом, в ряду от лития к бору металлические свойства будут последовательно ослабевать:

Li (самые сильные металлические свойства) → Be (менее выраженные металлические свойства) → B (самые слабые металлические свойства).

Следовательно, ряд, в котором металлические свойства ослабевают, выглядит так: Li, Be, B.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1. Li, B, Be - неверно, так как у бериллия (Be) металлические свойства выражены сильнее, чем у бора (B).
2. Be, B, Li - неверно, так как у лития (Li) самые сильные металлические свойства в этом ряду.
3. B, Be, Li - в этом ряду металлические свойства, наоборот, усиливаются.
4. Li, Be, B - верно, так как этот ряд соответствует положению элементов во 2-м периоде слева направо, что совпадает с закономерностью ослабления металлических свойств.

Ответ: 4

5. Неметаллические свойства усиливаются в ряду

1) $N_2$, $P$, $As$

2) $As$, $N_2$, $P$

3) $As$, $P$, $N_2$

4) $P$, $As$, $N_2$

Решение

Для того чтобы определить, в каком ряду усиливаются неметаллические свойства, необходимо рассмотреть положение элементов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и вспомнить закономерности изменения свойств элементов.

Рассматриваемые элементы — это азот ($N$), фосфор ($P$) и мышьяк ($As$). Все они находятся в одной группе — 15-й (или VА группе). Их расположение в группе сверху вниз следующее:

Азот ($N$) — 2-й период
Фосфор ($P$) — 3-й период
Мышьяк ($As$) — 4-й период

Неметаллические свойства характеризуют способность атома присоединять к себе электроны. В группах Периодической системы при движении сверху вниз неметаллические свойства ослабевают. Это происходит из-за увеличения числа электронных слоев и, как следствие, увеличения атомного радиуса. Внешние электроны находятся дальше от ядра, притягиваются к нему слабее, и атому становится труднее принимать новые электроны.

Таким образом, в ряду $N \rightarrow P \rightarrow As$ неметаллические свойства ослабевают, а металлические — усиливаются. Азот является наиболее выраженным неметаллом, а мышьяк — наименее выраженным (его относят к металлоидам).

В задании требуется найти ряд, в котором неметаллические свойства усиливаются. Это означает, что элементы должны быть расположены в порядке, обратном их положению в группе, то есть снизу вверх: $As \rightarrow P \rightarrow N$.

Проверим предложенные варианты:

1) $N_2, P, As$ — в этом ряду неметаллические свойства ослабевают.

2) $As, N_2, P$ — порядок расположения элементов нарушен.

3) $As, P, N_2$ — в этом ряду неметаллические свойства усиливаются (от мышьяка к фосфору, а затем к азоту). Это правильный порядок.

4) $P, As, N_2$ — порядок расположения элементов нарушен.

Следовательно, верным является ряд, указанный под номером 3. То, что азот записан в виде молекулы $N_2$, не меняет сути, так как речь идет о свойствах химического элемента.

Ответ: 3

6. Выберите ряд, в котором представлены формула высшего гидроксида химического элемента и формула соответствующего ему оксида.

1) $H_3PO_4$, $P_2O_3$

2) $Mn(OH)_2$, $MnO$

3) $H_2SO_4$, $SO_2$

4) $Al(OH)_3$, $Al_2O_3$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать каждую пару веществ, чтобы определить, является ли гидроксид высшим для данного элемента и соответствует ли ему указанный оксид. Высший гидроксид и соответствующий ему оксид должны содержать элемент в одной и той же высшей степени окисления.

Решение

1) $H_3PO_4$, $P_2O_3$
В ортофосфорной кислоте $H_3PO_4$ степень окисления фосфора (P) равна +5. Фосфор находится в V группе, поэтому это его высшая степень окисления, и $H_3PO_4$ — его высший гидроксид (в виде кислоты). В оксиде фосфора(III) $P_2O_3$ степень окисления фосфора равна +3. Степени окисления фосфора в кислоте (+5) и в оксиде (+3) не совпадают. Высшему гидроксиду $H_3PO_4$ соответствует высший оксид $P_2O_5$. Следовательно, этот ряд неверный.
Ответ: Неверно.

2) $Mn(OH)_2$, $MnO$
В гидроксиде марганца(II) $Mn(OH)_2$ степень окисления марганца (Mn) равна +2. Марганец находится в VII группе, его высшая степень окисления равна +7 (например, в марганцовой кислоте $HMnO_4$ или оксиде марганца(VII) $Mn_2O_7$). Следовательно, $Mn(OH)_2$ не является высшим гидроксидом марганца. Хотя в оксиде марганца(II) $MnO$ степень окисления марганца также +2, пара не соответствует условию о высшем гидроксиде. Следовательно, этот ряд неверный.
Ответ: Неверно.

3) $H_2SO_4$, $SO_2$
В серной кислоте $H_2SO_4$ степень окисления серы (S) равна +6. Сера находится в VI группе, поэтому это её высшая степень окисления, и $H_2SO_4$ — её высший гидроксид (в виде кислоты). В оксиде серы(IV) $SO_2$ степень окисления серы равна +4. Степени окисления серы в кислоте (+6) и в оксиде (+4) не совпадают. Высшему гидроксиду $H_2SO_4$ соответствует высший оксид $SO_3$. Следовательно, этот ряд неверный.
Ответ: Неверно.

4) $Al(OH)_3$, $Al_2O_3$
В гидроксиде алюминия $Al(OH)_3$ степень окисления алюминия (Al) равна +3. Алюминий находится в III группе, и +3 — это его единственная и, следовательно, высшая степень окисления. $Al(OH)_3$ — высший гидроксид алюминия. В оксиде алюминия $Al_2O_3$ степень окисления алюминия также равна +3. Степени окисления алюминия в гидроксиде и оксиде совпадают и являются высшими. Гидроксиду $Al(OH)_3$ соответствует оксид $Al_2O_3$ ( $2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3 + 3H_2O$ ). Следовательно, этот ряд верный.
Ответ: Верно.

7. Летучие водородные соединения состава НЭ образуют оба химических элемента:

1) Na, Ca

2) N, P

3) Li, Be

4) Cl, Br

Решение

В задании требуется найти пару химических элементов, которые образуют летучие водородные соединения состава $H_3Э$.

Летучие водородные соединения характерны для неметаллов. Формула $H_3Э$ показывает, что в соединении с водородом элемент $Э$ проявляет валентность III. Для неметаллов главных подгрупп (A-групп) валентность в летучих водородных соединениях, как правило, равна $8 - N$, где $N$ - номер группы.

Таким образом, мы ищем элементы, находящиеся в группе $8 - 3 = 5$. Это элементы VA группы.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) Na, Ca. Натрий (Na) - щелочной металл IA группы, образует твердый ионный гидрид $NaH$. Кальций (Ca) - щелочноземельный металл IIA группы, образует твердый ионный гидрид $CaH_2$. Эти элементы не образуют летучих водородных соединений состава $H_3Э$.

2) N, P. Азот (N) и фосфор (P) - это неметаллы, которые находятся в VA группе периодической системы. Они образуют летучие водородные соединения: аммиак ($NH_3$) и фосфин ($PH_3$). Формулы обоих соединений соответствуют общей формуле $H_3Э$.

3) Li, Be. Литий (Li) - щелочной металл IA группы, образует твердый гидрид $LiH$. Бериллий (Be) - металл IIA группы, образует твердый полимерный гидрид $BeH_2$. Этот вариант не подходит.

4) Cl, Br. Хлор (Cl) и бром (Br) - это галогены, неметаллы VIIA группы. Они образуют летучие водородные соединения состава $HЭ$: хлороводород ($HCl$) и бромоводород ($HBr$). Их валентность в этих соединениях равна I.

Следовательно, единственная пара элементов, удовлетворяющая условию, - это азот и фосфор.

Ответ: 2.

8. Выберите верные утверждения о химических элементах сере и селене:

1) электронные оболочки атомов содержат три и четыре электронных слоя соответственно

2) это галогены

3) сера более активный неметалл, чем селен

4) общая формула высшего оксида $ЭO_2$

5) на внешнем слое атомов четыре электрона

Проанализируем каждое утверждение, касающееся химических элементов серы (S) и селена (Se).

1) электронные оболочки атомов содержат три и четыре электронных слоя соответственно
Сера (S) — это элемент 16-й группы, 3-го периода периодической системы. Номер периода соответствует количеству электронных слоев в атоме, следовательно, у серы их 3. Электронная конфигурация атома серы: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$.
Селен (Se) — это элемент 16-й группы, 4-го периода. Следовательно, у атома селена 4 электронных слоя. Электронная конфигурация атома селена: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^4$.
Утверждение полностью соответствует действительности.

Ответ: утверждение верное.

2) это галогены
Галогены — это элементы 17-й группы (VIIA) периодической системы (F, Cl, Br, I, At). Сера (S) и селен (Se) находятся в 16-й группе (VIA) и называются халькогенами.

Ответ: утверждение неверное.

3) сера более активный неметалл, чем селен
Сера и селен находятся в одной подгруппе (16-я группа, главная подгруппа). В группах сверху вниз неметаллические свойства (способность атома принимать электроны, электроотрицательность) ослабевают, так как увеличивается радиус атома. Сера расположена в 3-м периоде, а селен — в 4-м, то есть сера находится выше. Поэтому сера является более активным неметаллом, чем селен.

Ответ: утверждение верное.

4) общая формула высшего оксида ЭО₂
Высшая степень окисления элемента, как правило, равна номеру группы. Для серы и селена (16-я или VIA группа) высшая степень окисления равна +6. Кислород в оксидах имеет степень окисления -2. Следовательно, формула высшего оксида для элемента (Э) из этой группы будет ЭО₃ (например, SO₃, SeO₃). Формула ЭО₂ соответствует оксиду, где элемент проявляет степень окисления +4, что не является высшей.

Ответ: утверждение неверное.

5) на внешнем слое атомов четыре электрона
Число электронов на внешнем (валентном) слое для элементов главных подгрупп равно номеру группы. Сера и селен находятся в 16-й группе (VIA), следовательно, на их внешнем электронном слое находится 6 электронов. Конфигурация внешнего слоя серы — $3s^2 3p^4$ (2+4=6), селена — $4s^2 4p^4$ (2+4=6).

Ответ: утверждение неверное.

9. Установите соответствие между характером и формулой высшего оксида.

ХАРАКТЕР ОКСИДА

A) кислотный

Б) амфотерный

В) основной

ФОРМУЛА ВЫСШЕГО ОКСИДА

1) $N_2O_5$

2) $K_2O$

3) $CrO_3$

4) $Al_2O_3$

Решение

Для установления соответствия необходимо определить химический характер каждого из предложенных оксидов. Характер оксида (основный, кислотный или амфотерный) зависит от элемента, который его образует, и от его степени окисления. Высший оксид — это оксид, в котором элемент проявляет свою высшую степень окисления.

А) кислотный

Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты. Их, как правило, образуют неметаллы (например, S, N, C, P) и переходные металлы в высоких степенях окисления (например, Cr(VI), Mn(VII)).

Проанализируем оксиды из списка:

• 1) $N_2O_5$ — оксид азота(V). Азот — неметалл, его степень окисления +5 является высшей. Этому оксиду соответствует сильная азотная кислота ($HNO_3$). Следовательно, $N_2O_5$ — кислотный оксид.
• 2) $K_2O$ — оксид калия. Калий — щелочной металл. Его оксиды являются основными.
• 3) $CrO_3$ — оксид хрома(VI). Хром — переходный металл в высшей степени окисления +6. Такие оксиды проявляют кислотные свойства. Этому оксиду соответствует хромовая кислота ($H_2CrO_4$). Следовательно, $CrO_3$ — также кислотный оксид.
• 4) $Al_2O_3$ — оксид алюминия. Является классическим примером амфотерного оксида.

Для категории "кислотный" подходят два оксида: $N_2O_5$ и $CrO_3$. Однако, если исходить из того, что каждому буквенному обозначению (А, Б, В) должен соответствовать уникальный номер, то нужно сделать выбор. Поскольку пункт Б (амфотерный) однозначно соответствует оксиду $Al_2O_3$ (4), а пункт В (основный) — оксиду $K_2O$ (2), для пункта А мы можем выбрать один из оставшихся кислотных оксидов. В школьном курсе химии $N_2O_5$ как оксид неметалла является более классическим примером кислотного оксида.

Ответ: 1

Б) амфотерный

Амфотерные оксиды проявляют и кислотные, и основные свойства, то есть способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Типичные представители — оксиды алюминия, цинка, бериллия.

• 4) $Al_2O_3$ — оксид алюминия. Это высший оксид алюминия (степень окисления +3). Он реагирует и с кислотами, и со щелочами, что подтверждает его амфотерный характер.

Например, реакция с соляной кислотой: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$.

Реакция с гидроксидом натрия (при сплавлении): $Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$.

Среди предложенных вариантов это единственный амфотерный оксид.

Ответ: 4

В) основный

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания. Их образуют металлы с низкой степенью окисления, в первую очередь щелочные и щелочноземельные металлы.

• 2) $K_2O$ — оксид калия. Калий — щелочной металл I группы. Его высший оксид (степень окисления +1) проявляет ярко выраженные основные свойства. Ему соответствует сильное основание — гидроксид калия ($KOH$).

Например, реакция с водой: $K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$.

Это единственный основный оксид в списке.

Ответ: 2

10. Оксид некоторого элемента отвечает формуле $Э_2O_3$. Массовая доля элемента в нём составляет 31,07 %. Определите элемент и напишите формулу гидроксида, соответствующего этому оксиду. Укажите характер оксида и гидроксида элемента.

Дано:

Формула оксида: $Э_2O_3$

Массовая доля элемента Э, $w(Э) = 31,07 \% = 0,3107$

Найти:

1. Неизвестный элемент Э.

2. Формулу гидроксида, соответствующего оксиду $Э_2O_3$.

3. Характер оксида и гидроксида.

Решение

Определите элемент

Массовая доля элемента ($w$) в соединении вычисляется по формуле:

$w(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(Э_2O_3)}$

где $n$ — число атомов элемента в формульной единице (в данном случае $n = 2$), $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента Э, $Mr(Э_2O_3)$ — относительная молекулярная масса оксида.

Относительная молекулярная масса оксида $Э_2O_3$ равна:

$Mr(Э_2O_3) = 2 \cdot Ar(Э) + 3 \cdot Ar(O)$

Примем относительную атомную массу кислорода $Ar(O)$ равной 16 а.е.м. Обозначим искомую относительную атомную массу элемента Э за $x$. Тогда формула для массовой доли примет вид:

$w(Э) = \frac{2 \cdot x}{2 \cdot x + 3 \cdot 16} = \frac{2x}{2x + 48}$

Подставим известное значение массовой доли (в долях от единицы) и решим уравнение относительно $x$:

$0,3107 = \frac{2x}{2x + 48}$

$0,3107 \cdot (2x + 48) = 2x$

$0,6214x + 14,9136 = 2x$

$2x - 0,6214x = 14,9136$

$1,3786x = 14,9136$

$x = \frac{14,9136}{1,3786} \approx 10,82$

Согласно периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, элемент с относительной атомной массой, близкой к 10,82, — это Бор (B).

Ответ: Неизвестный элемент — Бор (B).

напишите формулу гидроксида, соответствующего этому оксиду

Оксид бора имеет формулу $B_2O_3$. В этом оксиде бор проявляет степень окисления +3. Гидроксид, соответствующий оксиду в данной степени окисления, — это борная кислота. Её формула — $H_3BO_3$, которую также можно представить в виде $B(OH)_3$.

Ответ: Формула гидроксида — $H_3BO_3$ (или $B(OH)_3$).

Укажите характер оксида и гидроксида элемента

Оксид бора ($B_2O_3$) является оксидом неметалла, которому соответсвует кислота. Следовательно, $B_2O_3$ — это кислотный оксид (борный ангидрид).

Гидроксид бора ($H_3BO_3$) — это борная кислота, которая является очень слабой неорганической кислотой. Следовательно, гидроксид проявляет кислотные свойства.

Ответ: Оксид $B_2O_3$ — кислотный. Гидроксид $H_3BO_3$ — кислотный (является слабой кислотой).