Страница 159 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Атомы одного элемента могут содержать

1) разное число протонов

2) разное число нейтронов

3) разное число электронов

4) только одинаковое число и протонов, и нейтронов, и электронов

Решение

Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть фундаментальные принципы строения атома и определение химического элемента. Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомного ядра, то есть с одинаковым числом протонов. Число протонов, обозначаемое как $Z$, является уникальной характеристикой каждого элемента и определяет его место в периодической таблице.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) разное число протонов
Это утверждение неверно. Если атомы содержат разное число протонов, то они по определению принадлежат разным химическим элементам. Например, атом с 6 протонами ($Z=6$) — это углерод, а атом с 7 протонами ($Z=7$) — это азот.

2) разное число нейтронов
Это утверждение верно. Атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов в ядре. Такие разновидности атомов называются изотопами. У них одинаковый атомный номер ($Z$), но разное массовое число ($A$), которое равно сумме протонов и нейтронов. Классический пример — изотопы водорода: протий ($^{1}\text{H}$, 1 протон, 0 нейтронов), дейтерий ($^{2}\text{H}$, 1 протон, 1 нейтрон) и тритий ($^{3}\text{H}$, 1 протон, 2 нейтрона).

3) разное число электронов
Это утверждение также технически верно. В нейтральном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Однако атом может терять или приобретать электроны, превращаясь в ион. Например, нейтральный атом натрия ($\text{Na}$) имеет 11 протонов и 11 электронов. После потери одного электрона он становится положительно заряженным ионом $\text{Na}^+$, который содержит 11 протонов, но уже 10 электронов. И атом, и ион являются формами одного и того же элемента.

4) только одинаковое число и протонов, и нейтронов, и электронов
Это утверждение неверно, поскольку оно противоречит существованию изотопов и ионов, что является установленным научным фактом.

Поскольку варианты 2 и 3 оба являются верными утверждениями, необходимо выбрать наиболее подходящий ответ. Вопрос касается того, что "могут содержать" атомы одного элемента. Вариация числа нейтронов (изотопы) — это фундаментальная характеристика, определяющая разнообразие самих атомных ядер. Вариация числа электронов (ионы) — это характеристика химического состояния атома, которая может меняться в зависимости от окружения. В контексте базовых определений атомной структуры, именно существование изотопов является ключевым аспектом, демонстрирующим, что атомы одного элемента не всегда идентичны по своему составу. Поэтому вариант 2 является наиболее полным и фундаментальным ответом.

Ответ: 2

2. Сумма протонов, нейтронов и электронов в атоме кальция-40 равна

1) 20

2) 4

3) 60

4) 80

Решение:

Чтобы найти сумму протонов, нейтронов и электронов в атоме, необходимо определить количество каждой из этих частиц.

1. Определение числа протонов ($N_{p^+}$).
Число протонов в ядре атома химического элемента равно его порядковому номеру ($Z$) в Периодической системе Д.И. Менделеева. Для кальция (Ca) порядковый номер равен 20.
$Z = 20$.
Следовательно, число протонов $N_{p^+} = 20$.

2. Определение числа электронов ($N_{e^-}$).
Поскольку атом является электронейтральной частицей, число электронов на его оболочках равно числу протонов в ядре.
Следовательно, число электронов $N_{e^-} = N_{p^+} = 20$.

3. Определение числа нейтронов ($N_{n^0}$).
В названии "кальций-40" число 40 обозначает массовое число ($A$) данного изотопа. Массовое число представляет собой сумму числа протонов и нейтронов в ядре атома: $A = N_{p^+} + N_{n^0}$.
Чтобы найти число нейтронов, нужно из массового числа вычесть число протонов:
$N_{n^0} = A - N_{p^+} = 40 - 20 = 20$.

4. Расчет общей суммы частиц.
Теперь сложим количество протонов, нейтронов и электронов:
Сумма = $N_{p^+} + N_{n^0} + N_{e^-} = 20 + 20 + 20 = 60$.

Ответ: 60.

3. Массовое число 90 и 52 нейтрона имеет атом

1) рубидия 2) стронция 3) теллура 4) криптона

Дано:

Массовое число атома, $A = 90$
Число нейтронов в ядре, $N = 52$

Найти:

Химический элемент, которому принадлежит данный атом.

Решение:

Массовое число $A$ атома определяется как сумма числа протонов $Z$ и числа нейтронов $N$ в его ядре. Эта связь описывается формулой:

$A = Z + N$

Число протонов $Z$ в ядре уникально для каждого химического элемента и соответствует его порядковому номеру в периодической системе Д.И. Менделеева. Чтобы определить элемент, нам необходимо рассчитать число протонов $Z$.

Выразим $Z$ из формулы:

$Z = A - N$

Теперь подставим заданные значения в формулу:

$Z = 90 - 52 = 38$

Итак, атомный номер искомого элемента равен 38. Теперь найдем, какому элементу соответствует этот номер, проверив предложенные варианты:

• 1) рубидий (Rb) имеет атомный номер $Z=37$;
• 2) стронций (Sr) имеет атомный номер $Z=38$;
• 3) теллур (Te) имеет атомный номер $Z=52$;
• 4) криптон (Kr) имеет атомный номер $Z=36$.

Элемент с атомным номером 38 — это стронций (Sr). Таким образом, атом с массовым числом 90 и 52 нейтронами является атомом стронция.

Ответ: 2) стронция

4. Распределение электронов по электронным слоям соответствует числам 2, 7 у атома

1) углерода

2) азота

3) кислорода

4) фтора

Дано:

Распределение электронов по электронным слоям: 2, 7

Найти:

Химический элемент, которому соответствует данное распределение электронов.

Решение:

Распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням) показывает, сколько электронов находится на каждом из них. В условии задачи указано, что на первом электронном слое находятся 2 электрона, а на втором — 7 электронов.

Чтобы определить химический элемент, необходимо найти общее количество электронов в его атоме. Для этого нужно сложить число электронов на всех слоях:

$N_{e} = 2 + 7 = 9$

где $N_{e}$ — общее число электронов.

В нейтральном (электрически незаряженном) атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, соответствует порядковому (атомному) номеру элемента (Z) в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Следовательно, искомый элемент имеет порядковый номер $Z = 9$.

Теперь рассмотрим предложенные варианты ответов и их порядковые номера:

1. Углерод (C) имеет порядковый номер 6. Распределение электронов: 2, 4.
2. Азот (N) имеет порядковый номер 7. Распределение электронов: 2, 5.
3. Кислород (O) имеет порядковый номер 8. Распределение электронов: 2, 6.
4. Фтор (F) имеет порядковый номер 9. Распределение электронов: 2, 7.

Сравнивая полученные данные, мы видим, что распределение электронов 2, 7 соответствует атому фтора.

Ответ: 4) фтора

5. Распределение электронов по электронным слоям в ионе $O^{2-}$ такое же, как у атома

1) аргона

2) неона

3) гелия

4) фтора

Решение

Для того чтобы определить, у какого атома такое же распределение электронов, как и у иона $O^{2-}$, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить количество электронов в нейтральном атоме кислорода (O).
Кислород (O) — это элемент с порядковым номером 8 в Периодической системе химических элементов. Это означает, что нейтральный атом кислорода содержит 8 протонов в ядре и, соответственно, 8 электронов на электронных оболочках. Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^4$.

2. Определить количество электронов в ионе $O^{2-}$.
Ион $O^{2-}$ имеет заряд -2. Это означает, что нейтральный атом кислорода принял 2 дополнительных электрона.
Следовательно, общее количество электронов в ионе $O^{2-}$ равно:
$8$ (электроны атома O) $+ 2$ (присоединенные электроны) $= 10$ электронов.

3. Найти атом, у которого такое же количество электронов.
Теперь нужно найти в предложенных вариантах нейтральный атом, который также имеет 10 электронов. Количество электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру в Периодической системе.

• 1) аргона (Ar): Порядковый номер 18. У нейтрального атома аргона 18 электронов.
• 2) неона (Ne): Порядковый номер 10. У нейтрального атома неона 10 электронов. Это совпадает с количеством электронов в ионе $O^{2-}$. Электронная конфигурация неона — $1s^22s^22p^6$, что соответствует электронной конфигурации иона $O^{2-}$.
• 3) гелия (He): Порядковый номер 2. У нейтрального атома гелия 2 электрона.
• 4) фтора (F): Порядковый номер 9. У нейтрального атома фтора 9 электронов.

Таким образом, ион $O^{2-}$ и атом неона (Ne) являются изоэлектронными частицами, то есть имеют одинаковое строение электронной оболочки.

Ответ: 2) неона.

6. Верны ли утверждения о свойствах элементов?

А. В периоде с увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне неметаллические свойства химических элементов усиливаются.

Б) В главных подгруппах (А-группах) с увеличением заряда атомного ядра металлические свойства элементов усиливаются, так как увеличиваются радиусы атомов.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

А. В периоде с увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне неметаллические свойства химических элементов усиливаются.

Данное утверждение рассматривает изменение свойств элементов при движении по периоду в периодической системе Д.И. Менделеева. Движение по периоду слева направо характеризуется следующими закономерностями:
1. Постепенно увеличивается заряд ядра атома.
2. Число электронных слоев (энергетических уровней) у атомов элементов одного периода одинаково.
3. Число электронов на внешнем энергетическом уровне возрастает (от 1 до 8).
Вследствие увеличения заряда ядра при том же количестве энергетических уровней, притяжение внешних электронов к ядру усиливается. Это приводит к уменьшению радиуса атома и увеличению электроотрицательности — способности атома притягивать к себе электроны. Чем сильнее атом притягивает электроны и чем сложнее ему их отдать, тем сильнее выражены его неметаллические свойства. Таким образом, в периоде слева направо неметаллические свойства элементов усиливаются. Утверждение является верным.

Ответ: утверждение верно.

Б. В главных подгруппах (А-группах) с увеличением заряда атомного ядра металлические свойства элементов усиливаются, так как увеличиваются радиусы атомов.

Данное утверждение описывает изменение свойств элементов при движении по главной подгруппе (сверху вниз). Для элементов одной главной подгруппы характерно:
1. Увеличение заряда ядра.
2. Увеличение числа энергетических уровней, что ведет к увеличению радиуса атома.
3. Одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне.
С увеличением числа энергетических уровней валентные электроны оказываются все дальше от ядра. Сила их притяжения к ядру ослабевает как из-за увеличения расстояния, так и из-за экранирующего эффекта внутренних электронных слоев. В результате атому становится легче терять электроны с внешней оболочки. Способность атома легко отдавать электроны определяет его металлические свойства. Следовательно, с ростом атомного радиуса вниз по группе металлические свойства усиливаются. Утверждение и указанная в нем причинно-следственная связь являются верными.

Ответ: утверждение верно.

Оба утверждения, А и Б, являются верными. Следовательно, правильный вариант ответа находится под номером 3.

Ответ: 3

7. Выберите элемент, способный образовывать все три типа оксидов — основной, амфотерный и кислотный.

1) хлор

2) сера

3) хром

4) алюминий

Для того чтобы выбрать элемент, способный образовывать все три типа оксидов — основный, амфотерный и кислотный, — необходимо проанализировать свойства оксидов, которые образует каждый из предложенных элементов в различных степенях окисления.

Решение

1) хлор
Хлор (Cl) — это типичный неметалл. Все его оксиды (например, $Cl_2O$, $Cl_2O_7$) являются кислотными. Им соответствуют кислоты, например, оксиду $Cl_2O_7$ соответствует сильная хлорная кислота $HClO_4$. Хлор не образует основных или амфотерных оксидов.

2) сера
Сера (S) — также является неметаллом. Её наиболее известные оксиды $SO_2$ и $SO_3$ — кислотные. Им соответствуют сернистая $H_2SO_3$ и серная $H_2SO_4$ кислоты. Сера не образует оксидов с основными или амфотерными свойствами.

3) хром
Хром (Cr) — это переходный металл, который проявляет переменные степени окисления, и свойства его оксидов закономерно изменяются с их ростом. В степени окисления +2 хром образует основный оксид $CrO$. В степени окисления +3 — амфотерный оксид $Cr_2O_3$. В степени окисления +6 — кислотный оксид $CrO_3$. Таким образом, хром полностью удовлетворяет условию задачи.

4) алюминий
Алюминий (Al) — металл, образующий один устойчивый оксид $Al_2O_3$. Этот оксид проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует и с кислотами, и с щелочами. Однако алюминий не образует оксидов, которые были бы исключительно основными или кислотными.

Исходя из анализа, единственным элементом из списка, который образует все три типа оксидов, является хром.

Ответ: 3

8. Выберите элемент, гидроксид которого обладает более сильными основными свойствами, чем гидроксид кальция.

1) бериллий

2) магний

3) калий

4) алюминий

Решение

Чтобы определить, гидроксид какого элемента обладает более сильными основными свойствами, чем гидроксид кальция, необходимо проанализировать положение элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева и закономерности изменения свойств их соединений.

Основные свойства гидроксидов в Периодической системе изменяются следующим образом:

• В пределах одной группы (сверху вниз) основные свойства гидроксидов усиливаются, так как растет радиус атома и усиливаются металлические свойства элемента.
• В пределах одного периода (справа налево) основные свойства гидроксидов усиливаются, так как уменьшается электроотрицательность и усиливаются металлические свойства элемента.

Кальций ($Ca$) — элемент 2-й группы, 4-го периода. Его гидроксид, $Ca(OH)_2$, является сильным основанием (щёлочью).

Сравним с ним гидроксиды предложенных элементов:

1) Бериллий (Be) — элемент 2-й группы, 2-го периода. Находится в одной группе с кальцием, но значительно выше. Следовательно, основные свойства его гидроксида $Be(OH)_2$ выражены гораздо слабее. $Be(OH)_2$ является амфотерным гидроксидом.

2) Магний (Mg) — элемент 2-й группы, 3-го периода. Находится в одной группе с кальцием, но выше. Его гидроксид $Mg(OH)_2$ является более слабым основанием, чем $Ca(OH)_2$.

3) Калий (K) — элемент 1-й группы, 4-го периода. Находится в одном периоде с кальцием, но левее. В периоде при движении слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают. Так как калий находится левее кальция, его гидроксид $KOH$ будет обладать более сильными основными свойствами, чем $Ca(OH)_2$. $KOH$ — одна из самых сильных щелочей.

4) Алюминий (Al) — элемент 13-й группы, 3-го периода. Находится значительно правее элементов 1-й и 2-й групп. Его гидроксид $Al(OH)_3$ является амфотерным, то есть его основные свойства выражены очень слабо.

Таким образом, из предложенных элементов только гидроксид калия является более сильным основанием, чем гидроксид кальция.

Ответ: 3.