Страница 157 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Порядковый номер элемента соответствует

1) числу электронов на внешнем слое атома

2) числу нейтронов в ядре атома

3) сумме числа протонов и нейтронов в ядре

4) числу электронов в атоме

Решение

Порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, также называемый атомным номером и обозначаемый символом $Z$, является основной характеристикой химического элемента. По определению, порядковый номер равен числу протонов в ядре атома. Так как атом в целом является электронейтральной частицей, число положительно заряженных протонов в ядре равно общему числу отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра. Проанализируем каждый из предложенных вариантов ответа.

1) числу электронов на внешнем слое атома

Это утверждение неверно. Число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) определяет химическую активность элемента и его положение в группе периодической таблицы (для элементов главных подгрупп), но не его порядковый номер. Например, элементы литий ($Z=3$) и натрий ($Z=11$) оба имеют по одному электрону на внешнем слое, но их порядковые номера различны.

2) числу нейтронов в ядре атома

Это утверждение неверно. Атомы одного и того же химического элемента могут иметь разное число нейтронов в ядре. Такие разновидности атомов называются изотопами. Например, у всех изотопов углерода порядковый номер $Z=6$, но число нейтронов может быть разным (например, 6 у углерода-12 и 8 у углерода-14).

3) сумме числа протонов и нейтронов в ядре

Это утверждение неверно. Сумма числа протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом и обозначается символом $A$. Массовое число характеризует массу конкретного нуклида (изотопа), но не является порядковым номером элемента.

4) числу электронов в атоме

Это утверждение верно. Поскольку атом является электронейтральной частицей, суммарный положительный заряд всех протонов в ядре должен быть равен по модулю суммарному отрицательному заряду всех электронов в электронной оболочке. Это означает, что число протонов равно общему числу электронов. Так как порядковый номер по определению равен числу протонов, он также равен и общему числу электронов в нейтральном атоме.

Ответ: 4) числу электронов в атоме

2. Число протонов и нейтронов в ядре атома криптона-80 соответственно равно

1) $80$ и $36$

2) $36$ и $80$

3) $36$ и $44$

4) $44$ и $36$

Дано:

Атом: криптон-80 ($^{80}\text{Kr}$)

Найти:

Число протонов ($Z$) и число нейтронов ($N$).

Решение:

Состав ядра атома принято обозначать с помощью символа $^A_Z\text{X}$, где $\text{X}$ – символ химического элемента, $Z$ – зарядовое число (порядковый номер элемента в таблице Менделеева, равный числу протонов), а $A$ – массовое число (сумма числа протонов $Z$ и числа нейтронов $N$ в ядре).

В задаче указан атом криптона-80. Это значит, что речь идет об изотопе элемента криптона (Kr) с массовым числом $A = 80$.

Число протонов $Z$ в ядре определяется положением элемента в периодической таблице. Криптон (Kr) имеет порядковый номер 36, следовательно, в его ядре находится 36 протонов.

$Z = 36$

Число нейтронов $N$ можно вычислить, отняв от массового числа $A$ число протонов $Z$:

$N = A - Z$

Подставим известные значения в формулу:

$N = 80 - 36 = 44$

Таким образом, в ядре атома криптона-80 содержится 36 протонов и 44 нейтрона. Этот результат соответствует варианту ответа под номером 3.

Ответ: 3) 36 и 44.

3. В состав ядра изотопа железа входит 34 нейтрона. Массовое число этого атома равно

1) 60

2) 68

3) 34

4) 56

Дано:

Элемент: Железо (Fe)
Число нейтронов, $N = 34$

Найти:

Массовое число, $A$ — ?

Решение:

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

$A = Z + N$

Здесь $Z$ — это зарядовое число, которое равно количеству протонов в ядре и определяет химический элемент, а $N$ — это количество нейтронов.

Чтобы найти зарядовое число $Z$ для железа, необходимо обратиться к периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Железо (Fe) имеет порядковый номер 26. Это означает, что в ядре любого атома железа содержится 26 протонов.

Следовательно, $Z = 26$.

Согласно условию задачи, число нейтронов в ядре данного изотопа железа составляет $N = 34$.

Подставим известные значения в формулу для массового числа:

$A = 26 + 34 = 60$

Таким образом, массовое число этого изотопа железа равно 60. Этот изотоп можно обозначить как $^{60}_{26}\text{Fe}$. Сравнивая полученное значение с предложенными вариантами, мы видим, что оно соответствует варианту 1).

Ответ: 1) 60

4. Распределение электронов по электронным слоям соответствует числам 2, 3 у атома

1) лития

2) бериллия

3) бора

4) углерода

Решение

Распределение электронов по электронным слоям, указанное в задаче как 2, 3, означает, что в атоме данного химического элемента есть два электронных слоя. На первом слое, который ближе всего к ядру, находится 2 электрона. На втором, внешнем, слое находится 3 электрона.

Чтобы определить, какому элементу соответствует данное распределение, необходимо найти общее число электронов в атоме. Для этого нужно сложить количество электронов на каждом слое: $2 + 3 = 5$

Общее число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Таким образом, искомый элемент имеет порядковый номер 5.

Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1) Литий (Li) — элемент с порядковым номером 3. Распределение электронов по слоям: 2, 1.

2) Бериллий (Be) — элемент с порядковым номером 4. Распределение электронов по слоям: 2, 2.

3) Бор (B) — элемент с порядковым номером 5. Распределение электронов по слоям: 2, 3.

4) Углерод (C) — элемент с порядковым номером 6. Распределение электронов по слоям: 2, 4.

Следовательно, распределение электронов 2, 3 соответствует атому бора.

Ответ: 3) бора.

5. Распределение электронов по электронным слоям в ионе $K^+$ такое же, как у атома

1) гелия

2) неона

3) хлора

4) аргона

Решение

Для того чтобы определить, какому атому соответствует электронная конфигурация иона калия $K^+$, необходимо найти количество электронов в этом ионе и сравнить его с количеством электронов в предложенных атомах.

1. Атом калия (K) находится в периодической таблице под номером 19. Это означает, что нейтральный атом калия содержит 19 протонов в ядре и 19 электронов на электронных оболочках. Электронная конфигурация атома калия: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$.

2. Ион калия $K^+$ образуется, когда нейтральный атом калия теряет один электрон со своего внешнего (четвертого) энергетического уровня. Следовательно, количество электронов в ионе $K^+$ равно $19 - 1 = 18$ электронов.

3. Электронная конфигурация иона $K^+$ становится $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$. Распределение электронов по слоям: 2, 8, 8.

4. Теперь сравним количество электронов иона $K^+$ с количеством электронов в нейтральных атомах из предложенных вариантов. В нейтральном атоме число электронов равно его порядковому номеру.

• 1) гелий (He) – порядковый номер 2, имеет 2 электрона.
• 2) неон (Ne) – порядковый номер 10, имеет 10 электронов.
• 3) хлор (Cl) – порядковый номер 17, имеет 17 электронов.
• 4) аргон (Ar) – порядковый номер 18, имеет 18 электронов.

Таким образом, ион калия $K^+$ имеет 18 электронов, что соответствует количеству электронов в нейтральном атоме аргона (Ar). Электронная конфигурация аргона также $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$. Следовательно, распределение электронов в ионе $K^+$ такое же, как у атома аргона.

Ответ: 4) аргона

6. Верны ли утверждения о свойствах атомов?

А. Способность атомов отдавать или присоединять электроны определяется числом электронов на внешнем энергетическом уровне и радиусом атома.

Б. В главных подгруппах с увеличением заряда атомного ядра неметаллические свойства элементов ослабевают.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для того чтобы определить, верны ли утверждения, необходимо проанализировать каждое из них с точки зрения строения атома и периодического закона.

А. Способность атомов отдавать или присоединять электроны определяется числом электронов на внешнем энергетическом уровне и радиусом атома.

Данное утверждение является верным. Способность атома отдавать или присоединять электроны (т.е. его металлические или неметаллические свойства) является фундаментальной характеристикой, которая определяется строением его электронной оболочки. Два главных фактора влияют на это:

1. Число электронов на внешнем уровне. Атомы с небольшим числом электронов на внешнем уровне (1, 2, 3) стремятся их отдать, чтобы достичь стабильной конфигурации предыдущего завершенного уровня. Это поведение характерно для металлов. Атомы с почти заполненным внешним уровнем (5, 6, 7 электронов) стремятся принять электроны, чтобы завершить свой уровень до стабильных восьми. Это характерно для неметаллов.

2. Радиус атома. Радиус определяет расстояние от ядра до внешних электронов. Чем больше радиус, тем слабее ядро притягивает внешние электроны, и тем легче их отдать. Наоборот, чем меньше радиус, тем сильнее ядро может притянуть как свои, так и чужие электроны. Таким образом, с увеличением радиуса металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.

Оба фактора являются ключевыми, поэтому утверждение А корректно.

Б. В главных подгруппах с увеличением заряда атомного ядра неметаллические свойства элементов ослабевают.

Данное утверждение также является верным. В главных подгруппах (вертикальных столбцах) периодической системы при движении сверху вниз порядковый номер элемента увеличивается, а значит, растет и заряд его ядра. Одновременно с этим увеличивается число электронных слоев. Добавление новых электронных слоев приводит к значительному увеличению радиуса атома, и этот эффект преобладает над увеличением заряда ядра. Из-за увеличения радиуса и экранирующего действия внутренних электронов, притяжение внешних электронов к ядру ослабевает. Неметаллические свойства, которые характеризуются способностью атома принимать электроны (электроотрицательностью), с движением вниз по группе уменьшаются. В то же время способность отдавать электроны (металлические свойства) возрастает. Например, в 14-й группе углерод (C) вверху является типичным неметаллом, а свинец (Pb) внизу группы — металлом.

Таким образом, утверждение Б корректно.

Поскольку оба утверждения, А и Б, являются верными, правильным вариантом ответа является тот, который гласит, что оба утверждения верны.

Ответ: 3

7. Выберите элемент, высший оксид которого проявляет наиболее сильные основные свойства.

1) цезий 2) барий 3) кальций 4) алюминий

Решение

Оснóвные свойства высших оксидов элементов определяются металлическими свойствами самих элементов. Чем более ярко выражены металлические свойства у элемента, тем более сильные оснóвные свойства проявляет его высший оксид.

В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева металлические свойства усиливаются в группах сверху вниз и ослабевают в периодах слева направо. Таким образом, самые активные металлы, образующие наиболее сильные оснóвные оксиды и гидроксиды, находятся в левом нижнем углу таблицы.

Рассмотрим предложенные элементы и их положение в периодической системе, а также формулы их высших оксидов:

• 1) Цезий (Cs) находится в I группе, 6 периоде. Это щелочной металл. Формула высшего оксида: $Cs_2O$.
• 2) Барий (Ba) находится во II группе, 6 периоде. Это щелочноземельный металл. Формула высшего оксида: $BaO$.
• 3) Кальций (Ca) находится во II группе, 4 периоде. Это щелочноземельный металл. Формула высшего оксида: $CaO$.
• 4) Алюминий (Al) находится в III группе, 3 периоде. Его высший оксид, $Al_2O_3$, является амфотерным, то есть проявляет как оснóвные, так и кислотные свойства. Его оснóвные свойства выражены слабее, чем у оксидов металлов I и II групп.

Теперь сравним оставшиеся элементы: цезий, барий и кальций.

Сравнивая барий и кальций (оба во II группе), мы видим, что барий находится ниже кальция. Следовательно, барий — более активный металл, и его оксид $BaO$ проявляет более сильные оснóвные свойства, чем оксид кальция $CaO$.

Сравнивая цезий и барий (оба в 6 периоде), мы видим, что цезий (I группа) находится левее бария (II группа). В периоде слева направо металлические свойства ослабевают. Значит, цезий является более активным металлом, чем барий.

Таким образом, из всех перечисленных элементов цезий обладает наиболее выраженными металлическими свойствами, а его высший оксид $Cs_2O$ проявляет наиболее сильные оснóвные свойства.

Ответ: 1) цезий.