Страница 121 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Выберите изображение металлической кристаллической решётки.

1)

2)

3)

4)

ЧАСТЬ 2

Для того чтобы выбрать изображение металлической кристаллической решётки, необходимо проанализировать строение каждого из предложенных вариантов.

1) На рисунке 1 изображена атомная кристаллическая решётка. В её узлах находятся отдельные атомы, которые соединены между собой прочными ковалентными связями. Такое строение характерно для веществ вроде алмаза, кремния, графита.

2) На рисунке 2 представлена молекулярная кристаллическая решётка. В её узлах находятся молекулы (в данном случае двухатомные, как, например, у йода $I_2$ или кислорода $O_2$ в твёрдом состоянии). Эти молекулы удерживаются в решётке слабыми межмолекулярными силами.

3) Рисунок 3 показывает ионную кристаллическую решётку. Она состоит из упорядоченно расположенных положительно заряженных ионов (катионов) и отрицательно заряженных ионов (анионов). Они удерживаются вместе силами электростатического притяжения. Пример такого вещества — поваренная соль, хлорид натрия ($NaCl$).

4) На рисунке 4 изображена схема строения металлической кристаллической решётки. Её ключевая особенность заключается в том, что в узлах решётки находятся положительно заряженные ионы металла (обозначены шариками со знаком «+»), а между ними хаотично движутся обобществлённые валентные электроны (обозначены шариками со знаком «–»), образуя так называемый «электронный газ». Именно такое строение характерно для металлов.

Ответ: 4

9. Для веществ с ионной кристаллической решёткой характерны

свойства:

1) твёрдость

2) легкоплавкость

3) пластичность

4) летучесть

5) тугоплавкость

Вещества с ионной кристаллической решёткой состоят из упорядоченно расположенных положительно заряженных ионов (катионов) и отрицательно заряженных ионов (анионов), которые связаны между собой сильными электростатическими силами — ионными связями. Эти прочные связи определяют характерные физические свойства таких веществ. Проанализируем предложенные варианты.

1) твёрдость
Это свойство является характерным для ионных соединений. Сильные силы притяжения между ионами прочно удерживают их в узлах кристаллической решётки. Чтобы поцарапать или деформировать такой кристалл, необходимо приложить значительную силу. Поэтому ионные кристаллы твёрдые. Вместе с тем они хрупкие.

2) легкоплавкость
Данное свойство нехарактерно для веществ с ионной решёткой. Легкоплавкость означает низкую температуру плавления. Поскольку ионные связи очень прочные, для их разрушения и перехода вещества в жидкое состояние требуется большое количество энергии. Следовательно, ионные соединения имеют высокие температуры плавления.

3) пластичность
Пластичность не является свойством ионных кристаллов. Пластичность — это способность вещества деформироваться под действием силы без разрушения. В ионном кристалле даже небольшое смещение слоёв приводит к тому, что одноимённо заряженные ионы оказываются друг напротив друга. Возникающие при этом сильные силы отталкивания вызывают раскол кристалла, что обуславливает его хрупкость.

4) летучесть
Летучесть — способность вещества легко переходить в газообразное состояние — нехарактерна для ионных соединений. Силы, удерживающие ионы в кристалле, очень велики, поэтому для их отрыва и перехода в газовую фазу требуется огромная энергия. Ионные вещества, как правило, нелетучи и имеют очень высокие температуры кипения.

5) тугоплавкость
Тугоплавкость, то есть высокая температура плавления, является одним из ключевых свойств веществ с ионной кристаллической решёткой. Из-за большой прочности ионных связей для разрушения кристаллической структуры и плавления вещества требуется высокая температура. Например, температура плавления хлорида натрия ($NaCl$) составляет 801 °C, а оксида магния ($MgO$) — 2825 °C.

Ответ: 1, 5.

10. Установите соответствие между веществом и типом химической связи в этом веществе.

ВЕЩЕСТВО

А) озон

Б) нитрид калия

В) бромоводород

ТИП ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

1) ионная

2) ковалентная полярная

3) ковалентная неполярная

4) металлическая

А) озон

Озон – это аллотропная модификация кислорода с химической формулой $O_3$. Молекула озона состоит из трех атомов одного и того же химического элемента-неметалла — кислорода. Химическая связь, образующаяся между атомами с одинаковой электроотрицательностью, является ковалентной неполярной.

Ответ: 3

Б) нитрид калия

Нитрид калия – это бинарное соединение с химической формулой $K_3N$. Оно образовано атомами типичного металла (калий, K, элемент I группы) и неметалла (азот, N). Связь между атомами металла и неметалла, которые значительно отличаются по электроотрицательности, является ионной. Атомы калия отдают электроны, превращаясь в катионы $K^+$, а атомы азота принимают электроны, превращаясь в анионы $N^{3-}$. Связь возникает за счет электростатического притяжения между этими ионами.

Ответ: 1

В) бромоводород

Бромоводород – это вещество с химической формулой $HBr$. Его молекула образована атомами двух разных неметаллов: водорода (H) и брома (Br). Электроотрицательности этих элементов различны, но разница не настолько велика, чтобы произошел полный переход электронов. В результате образуется общая электронная пара, которая смещена в сторону более электроотрицательного атома — брома. Такая связь, возникающая между атомами разных неметаллов, называется ковалентной полярной.

Ответ: 2

11. Объясните, в чём сходство и различие между связями:

а) ковалентной и металлической;

б) ионной и металлической.

а) ковалентной и металлической

Сходство и различие между ковалентной и металлической связями можно объяснить, рассмотрев природу взаимодействия атомов и поведение их валентных электронов.

Сходство:
Основное сходство этих двух типов связи заключается в том, что обе они образуются за счет обобществления валентных электронов. И в ковалентной, и в металлической связи атомы делят электроны для достижения более стабильного состояния. Природа сил, удерживающих атомы вместе, в обоих случаях электростатическая: это притяжение между положительно заряженными атомными ядрами (или ион-атомами в металлах) и отрицательно заряженными обобществленными электронами.

Различие:
Ключевое различие состоит в степени локализации этих обобществленных электронов.
• В ковалентной связи электронная пара обобществляется между двумя конкретными атомами. Эти электроны локализованы в пространстве между ядрами этих двух атомов, образуя направленную связь. Такая связь характерна для атомов неметаллов.
• В металлической связи валентные электроны слабо связаны со своими атомами и делокализуются, то есть отрываются от них и свободно перемещаются по всему объему кристалла, образуя так называемый "электронный газ". Эти электроны принадлежат не паре атомов, а сразу всем атомам в кристаллической решетке. Положительно заряженные ионы металлов удерживаются вместе за счет притяжения к этому общему "электронному газу". Связь является ненаправленной. Такая связь характерна для атомов металлов.
Это фундаментальное различие в поведении электронов определяет и разницу в свойствах веществ. Вещества с ковалентной связью часто являются диэлектриками или полупроводниками, могут быть хрупкими (алмаз) или иметь низкие температуры плавления (молекулярные кристаллы, как йод). Металлы же, благодаря подвижному "электронному газу", обладают характерными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью (ковкостью и тягучестью), металлическим блеском.

Ответ: Сходство ковалентной и металлической связей — в их электростатической природе и обобществлении валентных электронов. Различие — в том, что при ковалентной связи электроны локализованы между двумя атомами (связь направленная), а при металлической — делокализованы по всему кристаллу (связь ненаправленная), что определяет кардинально разные физические свойства веществ.

б) ионной и металлической

Сравнение ионной и металлической связи также выявляет как общие черты, так и принципиальные различия.

Сходство:
• Обе связи основаны на электростатическом притяжении между положительно и отрицательно заряженными частицами.
• В обоих случаях в узлах кристаллической решетки находятся положительно заряженные ионы (катионы), образовавшиеся в результате отдачи валентных электронов атомами.
• И ионная, и металлическая связи являются ненаправленными. Это означает, что силовое поле вокруг каждой частицы (иона) распределено равномерно во все стороны, что приводит к образованию плотноупакованных кристаллических структур.

Различие:
Главное различие кроется в природе и состоянии отрицательно заряженной компоненты связи.
• В ионной связи отрицательный заряд локализован на конкретных частицах — анионах (например, $Cl^-$ в $NaCl$). Связь возникает между разноименно заряженными ионами, которые образуются в результате полного перехода электронов от атома с низкой электроотрицательностью (металла) к атому с высокой электроотрицательностью (неметалла). Электроны жестко закреплены на ионах.
• В металлической связи, как уже было сказано, отрицательный заряд представлен делокализованным "электронным газом". Нет статических анионов; есть только катионы и общее "море" подвижных электронов, которое их связывает.
Это различие напрямую влияет на свойства. Ионные кристаллы в твердом состоянии являются диэлектриками, так как в них нет свободных носителей заряда. Они проводят ток только в расплаве или растворе, когда ионы становятся подвижными. Также они твердые, но хрупкие: сдвиг слоев решетки приводит к сближению одноименных ионов, их отталкиванию и разрушению кристалла. Металлы же, благодаря свободным электронам, отлично проводят электрический ток и тепло. Они пластичны, так как при сдвиге слоев ионов металлическая связь не разрывается — катионы продолжают "купаться" в общем "электронном газе".

Ответ: Сходство ионной и металлической связей заключается в наличии катионов в узлах решетки и в ненаправленном электростатическом притяжении. Различие — в носителе отрицательного заряда: в ионной связи это локализованные анионы, а в металлической — делокализованный "электронный газ". Это определяет разницу в электропроводности и механических свойствах (хрупкость у ионных соединений, пластичность у металлов).

12. Определите тип химической связи в веществах, формулы которых: $HCl$, $F_2$, $Na_2S$. Составьте схемы образования химических связей в этих веществах.

HCl

Тип химической связи — ковалентная полярная.
Связь образуется между атомами разных неметаллов — водорода (H) и хлора (Cl). Атомы имеют разную электроотрицательность (ЭО): ЭО(Cl) ≈ 3,16, а ЭО(H) ≈ 2,20. Из-за этого общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома хлора.

Схема образования связи:
Атом водорода ($H$) имеет 1 валентный электрон. Атом хлора ($Cl$) имеет 7 валентных электронов. Для образования устойчивой электронной оболочки (дуплета у водорода и октета у хлора) атомы образуют одну общую электронную пару (ковалентную связь).
$H \cdot + \cdot \ddot{Cl}: \longrightarrow H:\ddot{Cl}:$
Так как электронная плотность смещена к атому хлора, на нем возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атоме водорода — частичный положительный заряд ($\delta+$).
$H^{\delta+} - Cl^{\delta-}$

Ответ: В HCl связь ковалентная полярная. Схема образования: $H \cdot + \cdot \ddot{Cl}: \longrightarrow H:\ddot{Cl}:$.

$F_2$

Тип химической связи — ковалентная неполярная.
Связь образуется между двумя атомами одного и того же неметалла — фтора (F). Так как электроотрицательность атомов одинакова, общая электронная пара располагается симметрично между ядрами и не смещается ни к одному из них.

Схема образования связи:
Каждый атом фтора ($F$) имеет 7 валентных электронов. Для завершения внешнего электронного слоя до октета (8 электронов) два атома фтора объединяют по одному неспаренному электрону, образуя одну общую электронную пару.
$: \ddot{F} \cdot + \cdot \ddot{F}: \longrightarrow : \ddot{F} : \ddot{F}:$
Структурная формула: $F-F$

Ответ: В $F_2$ связь ковалентная неполярная. Схема образования: $: \ddot{F} \cdot + \cdot \ddot{F}: \longrightarrow : \ddot{F} : \ddot{F}:$.

$Na_2S$

Тип химической связи — ионная.
Связь образуется между атомами типичного металла — натрия (Na) и типичного неметалла — серы (S). Разница в их электроотрицательности очень велика (ЭО(Na) ≈ 0,93, ЭО(S) ≈ 2,58), что приводит к полному переходу электронов от атомов металла к атому неметалла.

Схема образования связи:
Атом натрия, как элемент I группы, имеет на внешнем уровне 1 электрон и легко отдает его, превращаясь в положительно заряженный ион (катион) $Na^+$.
$Na^0 - 1e^- \longrightarrow Na^+$
Атом серы, как элемент VI группы, имеет на внешнем уровне 6 электронов. Для завершения октета ему необходимо принять 2 электрона. Он забирает по одному электрону у двух атомов натрия, превращаясь в отрицательно заряженный ион (анион) $S^{2-}$.
$S^0 + 2e^- \longrightarrow S^{2-}$
Образовавшиеся разноименно заряженные ионы $Na^+$ и $S^{2-}$ притягиваются друг к другу за счет электростатических сил, образуя ионное соединение.
$2Na \cdot + \cdot \ddot{S} \cdot \longrightarrow 2Na^+ [: \ddot{S} :] ^{2-}$

Ответ: В $Na_2S$ связь ионная. Схема образования: два атома натрия отдают по одному электрону атому серы, в результате чего образуются два катиона $Na^+$ и один анион $S^{2-}$, которые притягиваются друг к другу.

1. Верны ли утверждения о химической связи?

А. Ионная связь образуется между типичными металлами и типичными неметаллами.

Б. Ковалентная связь образуется только между атомами разных неметаллов.

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. Ионная связь образуется между типичными металлами и типичными неметаллами.
Это утверждение верно. Ионная связь — это химическая связь, возникающая за счет электростатического притяжения между противоположно заряженными ионами. Она формируется между атомами, электроотрицательность которых значительно различается (как правило, разница больше 1.7 по шкале Полинга). Типичные металлы (элементы IА и IIА групп) имеют низкую электроотрицательность, они легко отдают валентные электроны и превращаются в положительные ионы (катионы). Типичные неметаллы (элементы VIА и VIIА групп) обладают высокой электроотрицательностью, они склонны принимать электроны, превращаясь в отрицательные ионы (анионы). Взаимодействие между такими атомами приводит к передаче электронов и образованию ионной связи. Например, в соединении NaCl атом натрия (металл) отдает электрон атому хлора (неметалл).

Б. Ковалентная связь образуется только между атомами разных неметаллов.
Это утверждение неверно. Ковалентная связь возникает при обобществлении электронов между атомами, как правило, неметаллов. Существует два основных типа ковалентной связи:
1. Ковалентная полярная связь, которая образуется между атомами разных неметаллов (например, H-Cl, H-O). В этом случае общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому.
2. Ковалентная неполярная связь, которая образуется между атомами одного и того же неметалла (например, H-H в молекуле H₂, O=O в O₂, N≡N в N₂). В этом случае электроотрицательность атомов одинакова, и электронная плотность распределена симметрично.
Наличие ковалентной неполярной связи, образующейся между одинаковыми атомами неметаллов, опровергает утверждение, что ковалентная связь образуется только между атомами разных неметаллов.

Таким образом, утверждение А является верным, а утверждение Б — неверным. Следовательно, из предложенных вариантов правильным будет тот, в котором указано, что верно только А. Это вариант под номером 1.

Ответ: 1