Страница 161 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Принадлежность атома к конкретному химическому элементу определяется

1) зарядом ядра

2) количеством нейтронов в ядре

3) массой атома

4) количеством электронов на внешнем энергетическом уровне

Решение

Основополагающей характеристикой, которая однозначно определяет принадлежность атома к конкретному химическому элементу, является заряд его атомного ядра. Заряд ядра, в свою очередь, определяется количеством протонов в нём. Число протонов в ядре называется атомным номером элемента (обозначается как $Z$) и соответствует его порядковому номеру в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Рассмотрим все предложенные варианты ответов:

1) зарядом ядра
Это правильный ответ. Заряд ядра — это и есть число протонов, умноженное на элементарный заряд. Так как число протонов уникально для каждого элемента, то и заряд ядра является его уникальной характеристикой. Например, любой атом с 8 протонами в ядре является атомом кислорода, а любой атом с 79 протонами — атомом золота.

2) количеством нейтронов в ядре
Этот вариант неверен. Атомы одного и того же элемента могут содержать разное число нейтронов. Такие атомы называются изотопами. Например, существуют изотопы углерода: углерод-12 (6 протонов, 6 нейтронов) и углерод-14 (6 протонов, 8 нейтронов). Оба являются атомами углерода.

3) массой атома
Этот вариант неверен. Масса атома складывается из масс протонов и нейтронов. Поскольку у одного элемента может быть разное число нейтронов (изотопы), то и масса его атомов может варьироваться. Кроме того, существуют атомы разных элементов с одинаковой массой (изобары), например, аргон-40 и кальций-40.

4) количеством электронов на внешнем энергетическом уровне
Этот вариант неверен. Количество электронов на внешнем уровне (валентных электронов) определяет химические свойства элемента и его принадлежность к группе в периодической системе, но не сам элемент. Например, литий, натрий и калий имеют по одному валентному электрону, но это разные элементы. К тому же, атом может терять или приобретать электроны (превращаясь в ион), не меняя своей принадлежности к элементу.

Ответ: 1.

2. Число электронов в атоме равно

1) числу протонов в ядре атома

2) заряду ядра атома

3) порядковому номеру элемента

4) все ответы верны

Для того чтобы определить, какому из предложенных вариантов равно число электронов в атоме, необходимо рассмотреть основные принципы строения атома. Атом в своем основном (неионизированном) состоянии является электронейтральной частицей. Это означает, что его общий электрический заряд равен нулю.

1) числу протонов в ядре атома
Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Заряд ядра обусловлен протонами (заряд каждого $+e$), а заряд оболочки — электронами (заряд каждого $-e$). Пусть $N_p$ — число протонов, а $N_e$ — число электронов. Условие электронейтральности атома можно записать в виде уравнения:
$N_p \cdot (+e) + N_e \cdot (-e) = 0$
$N_p \cdot e = N_e \cdot e$
Следовательно, $N_p = N_e$.
Таким образом, число электронов в нейтральном атоме равно числу протонов в его ядре. Данное утверждение верно.

2) заряду ядра атома
Заряд ядра атома $Q_{ядра}$ равен сумме зарядов всех протонов в нем: $Q_{ядра} = N_p \cdot e$. В химии и ядерной физике под "зарядом ядра" часто подразумевают зарядовое число $Z$, которое численно равно количеству протонов, т.е. $Z = N_p$. Это значение является безразмерной величиной или измеряется в единицах элементарного заряда $e$. Поскольку из пункта 1 мы знаем, что $N_e = N_p$, то число электронов также равно зарядовому числу ядра: $N_e = Z$. В этом контексте данное утверждение также является верным.

3) порядковому номеру элемента
Согласно периодическому закону, порядковый номер химического элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева определяется числом протонов в ядре его атомов. Порядковый номер также обозначается буквой $Z$. Таким образом, $Z = N_p$. Так как мы уже установили, что $N_e = N_p$, то отсюда следует, что число электронов равно порядковому номеру элемента: $N_e = Z$. Данное утверждение также верно.

4) все ответы верны
Так как все утверждения, перечисленные в пунктах 1, 2 и 3, являются правильными, то единственно верным и полным ответом на поставленный вопрос является этот вариант.

Ответ: 4) все ответы верны.

3. Массовое число 19 и 10 нейтронов имеет атом

1) кремния 2) фосфора 3) неона 4) фтора

Дано:

Массовое число атома $A = 19$
Число нейтронов в ядре $N = 10$

Найти:

Химический элемент.

Решение:

Массовое число $A$ атома представляет собой общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Оно связано с зарядовым числом $Z$ (количеством протонов) и числом нейтронов $N$ следующей формулой:
$A = Z + N$
Зарядовое число $Z$ (число протонов) однозначно определяет химический элемент и его порядковый номер в периодической системе Д.И. Менделеева. Чтобы найти $Z$, выразим его из формулы:
$Z = A - N$
Подставим известные значения в формулу:
$Z = 19 - 10 = 9$
Следовательно, искомый атом имеет 9 протонов в ядре. Теперь определим, какому химическому элементу соответствует данный порядковый номер, и сравним с предложенными вариантами:
1) кремний (Si) имеет порядковый номер 14 ($Z=14$).
2) фосфор (P) имеет порядковый номер 15 ($Z=15$).
3) неон (Ne) имеет порядковый номер 10 ($Z=10$).
4) фтор (F) имеет порядковый номер 9 ($Z=9$).
Наш результат $Z=9$ соответствует фтору. Таким образом, атом с массовым числом 19 и 10 нейтронами является атомом фтора.

Ответ: 4) фтора.

4. Распределение электронов по электронным слоям соответствует

числам $2$, $8$, $1$ у атома

1) калия

2) фтора

3) аргона

4) натрия

Решение

В задаче дано распределение электронов по электронным слоям атома: 2, 8, 1. Эти числа показывают количество электронов на каждом энергетическом уровне (электронном слое), начиная с ближайшего к ядру.

• На первом слое: 2 электрона
• На втором слое: 8 электронов
• На третьем слое: 1 электрон

Чтобы определить, какому химическому элементу соответствует это распределение, необходимо найти общее число электронов в атоме. Для этого нужно сложить количество электронов на всех слоях.

Общее число электронов = $2 + 8 + 1 = 11$.

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, определяет порядковый номер элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Следовательно, искомый элемент имеет порядковый номер 11. Теперь проанализируем предложенные варианты:

1. Калий (K) имеет порядковый номер 19. Его электронная конфигурация: 2, 8, 8, 1.
2. Фтор (F) имеет порядковый номер 9. Его электронная конфигурация: 2, 7.
3. Аргон (Ar) имеет порядковый номер 18. Его электронная конфигурация: 2, 8, 8.
4. Натрий (Na) имеет порядковый номер 11. Его электронная конфигурация: 2, 8, 1.

Сравнив полученные данные, мы видим, что распределение электронов 2, 8, 1 соответствует атому натрия.

Ответ: 4) натрия

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

1) гелия

2) неона

3) натрия

4) аргона

Чтобы найти атом с таким же распределением электронов, как у иона $Mg^{2+}$, необходимо сначала определить количество электронов и их распределение по электронным слоям для иона магния.

Решение

1. Атом магния ($Mg$) в периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева имеет порядковый номер 12. Это означает, что заряд ядра его атома равен $+12$, и в нейтральном атоме содержится 12 электронов. Электронная конфигурация атома магния: $1s^22s^22p^63s^2$. Распределение электронов по электронным слоям следующее: 2 электрона на первом слое, 8 электронов на втором слое и 2 электрона на третьем (внешнем) слое.

2. Положительный ион $Mg^{2+}$ образуется из нейтрального атома магния в результате отдачи двух электронов с внешнего, третьего электронного слоя. Таким образом, общее количество электронов в ионе $Mg^{2+}$ составляет $12 - 2 = 10$ электронов.

3. Электронная конфигурация иона $Mg^{2+}$ становится $1s^22s^22p^6$. Распределение электронов по слоям: 2 электрона на первом слое и 8 электронов на втором слое. Внешний электронный слой иона $Mg^{2+}$ является завершенным.

4. Теперь сравним полученное распределение электронов (всего 10 электронов) с предложенными в вариантах ответов нейтральными атомами:

1) гелия: Атом гелия ($He$) имеет порядковый номер 2, следовательно, у него 2 электрона. Электронная конфигурация $1s^2$.

2) неона: Атом неона ($Ne$) имеет порядковый номер 10, следовательно, у него 10 электронов. Электронная конфигурация $1s^22s^22p^6$. Распределение электронов по слоям (2, 8) полностью совпадает с распределением электронов в ионе $Mg^{2+}$.

3) натрия: Атом натрия ($Na$) имеет порядковый номер 11, следовательно, у него 11 электронов. Электронная конфигурация $1s^22s^22p^63s^1$.

4) аргона: Атом аргона ($Ar$) имеет порядковый номер 18, следовательно, у него 18 электронов. Электронная конфигурация $1s^22s^22p^63s^23p^6$.

Таким образом, ион магния $Mg^{2+}$ и атом неона $Ne$ являются изоэлектронными частицами, то есть имеют одинаковое количество электронов и одинаковую электронную конфигурацию.

Ответ: 2

6. Верны ли утверждения о свойствах элементов ряда B — Al — Sr?

А. В соединениях имеют валентность, равную трём.

Б. Расположены в порядке усиления металлических свойств.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для определения верности утверждений проанализируем свойства каждого элемента в ряду B — Al — Sr на основе их положения в Периодической системе химических элементов.

А. В соединениях имеют валентность, равную трём.

Бор (B) и алюминий (Al) являются элементами 13-й (IIIА) группы. Их атомы имеют по три валентных электрона, поэтому в большинстве своих соединений они проявляют валентность, равную III (например, B₂O₃, AlCl₃). Стронций (Sr) — это элемент 2-й (IIA) группы, щелочноземельный металл. Он имеет два валентных электрона, и его валентность в соединениях постоянна и равна II (например, SrO, SrCl₂). Поскольку не все элементы в данном ряду имеют валентность III, это утверждение является неверным.

Б. Расположены в порядке усиления металлических свойств.

Металлические свойства, то есть способность атомов отдавать электроны, в периодической системе усиливаются при движении по группе сверху вниз и по периоду справа налево. Бор (B, период 2, группа 13) — металлоид. Алюминий (Al, период 3, группа 13) находится под бором, поэтому его металлические свойства выражены сильнее. Стронций (Sr, период 5, группа 2) расположен и ниже, и левее алюминия, что делает его еще более активным металлом. Таким образом, ряд B → Al → Sr выстроен в порядке последовательного усиления металлических свойств. Это утверждение является верным.

В результате анализа установлено, что утверждение А неверно, а утверждение Б — верно. Это соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2

7. Свойства высших оксидов элементов третьего периода изменяются

1) от амфотерного через основные к кислотным

2) от основных через кислотные к амфотерным

3) от основных через амфотерные к кислотным

4) от кислотных через амфотерные к основным

Решение

В периодах периодической системы химических элементов при движении слева направо происходит закономерное изменение свойств элементов и их соединений. Усиливаются неметаллические свойства и ослабевают металлические. Это напрямую влияет на кислотно-основные свойства их высших оксидов.

Рассмотрим последовательно высшие оксиды элементов третьего периода:

• Натрий (Na), элемент IA группы. Высший оксид - $Na_2O$. Это оксид типичного металла, проявляет сильные основные свойства.
• Магний (Mg), элемент IIA группы. Высший оксид - $MgO$. Также является основным оксидом, но его основные свойства выражены слабее, чем у $Na_2O$.
• Алюминий (Al), элемент IIIA группы. Высший оксид - $Al_2O_3$. Этот оксид является амфотерным, то есть он способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями.
• Кремний (Si), элемент IVA группы. Высший оксид - $SiO_2$. Это уже кислотный оксид, которому соответствует слабая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).
• Фосфор (P), элемент VA группы. Высший оксид - $P_2O_5$. Является кислотным оксидом, соответствующим фосфорной кислоте ($H_3PO_4$) средней силы.
• Сера (S), элемент VIA группы. Высший оксид - $SO_3$. Сильный кислотный оксид, ангидрид сильной серной кислоты ($H_2SO_4$).
• Хлор (Cl), элемент VIIA группы. Высший оксид - $Cl_2O_7$. Очень сильный кислотный оксид, ангидрид одной из самых сильных кислот — хлорной ($HClO_4$).

Таким образом, общая тенденция изменения свойств высших оксидов для элементов третьего периода следующая: от основных через амфотерные к кислотным.

Следовательно, верным является утверждение под номером 3.

Ответ: 3.

8. Выберите элемент, высший гидроксид которого обладает более слабыми кислотными свойствами, чем высший гидроксид фосфора.

1) азот

2) кремний

3) сера

4) хлор

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо сравнить кислотные свойства высших гидроксидов элементов, основываясь на их положении в Периодической системе химических элементов. Сила кислородсодержащих кислот, являющихся высшими гидроксидами неметаллов, зависит от положения элемента в таблице.

Основные закономерности изменения кислотных свойств высших гидроксидов:

• В пределах одного периода (горизонтальный ряд) при движении слева направо кислотные свойства усиливаются.
• В пределах одной главной подгруппы (вертикальный столбец) при движении сверху вниз кислотные свойства ослабевают.

Высший гидроксид фосфора (P), который находится в 3-м периоде, VА группе, — это ортофосфорная кислота, $H_3PO_4$. Это кислота средней силы. Сравним с ней высшие гидроксиды предложенных элементов.

1) азот

Азот (N) расположен в той же VА группе, что и фосфор, но во 2-м периоде (т.е. над фосфором). Согласно закономерности, кислотные свойства в группе ослабевают сверху вниз, поэтому высший гидроксид азота — азотная кислота ($HNO_3$) — является более сильной кислотой, чем фосфорная ($H_3PO_4$).

2) кремний

Кремний (Si) расположен в том же 3-м периоде, что и фосфор, но в IVА группе (т.е. левее фосфора). Согласно закономерности, кислотные свойства в периоде усиливаются слева направо. Следовательно, высший гидроксид кремния — кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — является более слабой кислотой, чем фосфорная ($H_3PO_4$).

3) сера

Сера (S) расположена в том же 3-м периоде, что и фосфор, но в VIА группе (т.е. правее фосфора). Согласно закономерности, кислотные свойства в периоде усиливаются слева направо. Следовательно, высший гидроксид серы — серная кислота ($H_2SO_4$) — является более сильной кислотой, чем фосфорная ($H_3PO_4$).

4) хлор

Хлор (Cl) расположен в том же 3-м периоде, что и фосфор, но в VIIА группе (т.е. правее фосфора). Согласно закономерности, кислотные свойства в периоде усиливаются слева направо. Следовательно, высший гидроксид хлора — хлорная кислота ($HClO_4$) — является более сильной кислотой, чем фосфорная ($H_3PO_4$).

Таким образом, единственный элемент из предложенных, чей высший гидроксид обладает более слабыми кислотными свойствами, чем у фосфора, это кремний.

Ответ: 2) кремний.