Страница 164 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Химические элементы N, P, As образуют летучие водородные соединения состава

1) $\text{ЭH}_2$

2) $\text{ЭH}_3$

3) $\text{ЭH}_4$

4) $\text{ЭH}$

Решение

Химические элементы Азот (N), Фосфор (P) и Мышьяк (As) находятся в 15-й группе (или VА группе) Периодической системы химических элементов. Элементы одной группы, как правило, образуют однотипные соединения.

Общая формула летучих водородных соединений для элементов главных подгрупп определяется их валентностью. Для неметаллов, к которым относятся N, P и As, низшая валентность в соединениях с водородом равна разности между 8 (число электронов на внешнем слое для завершения октета) и номером группы.

Поскольку N, P, As находятся в 15-й (V) группе, их валентность в летучих водородных соединениях составляет:
$8 - 5 = 3$

Это означает, что один атом элемента (обозначим его как Э) будет связываться с тремя атомами водорода (H). Следовательно, общая формула для их летучих водородных соединений - ЭН₃.

Рассмотрим конкретные соединения для каждого элемента:
- Для азота (N) это аммиак: $NH_3$
- Для фосфора (P) это фосфин: $PH_3$
- Для мышьяка (As) это арсин: $AsH_3$
Все эти вещества при обычных условиях являются газами, то есть летучими соединениями.

Исходя из этого, правильным вариантом ответа является формула ЭН₃.

Ответ: 2) ЭН₃

11. В ряду химических элементов литий $\rightarrow$ бериллий $\rightarrow$ бор:

1) усиливаются неметаллические свойства

2) усиливаются металлические свойства

3) увеличиваются радиусы атомов

4) валентность в оксидах одинаковая

5) увеличивается количество электронов на внешнем слое

Рассмотрим ряд химических элементов: литий (Li) → бериллий (Be) → бор (B). Все эти элементы находятся во втором периоде периодической системы. Литий - в 1-й группе, бериллий - во 2-й, бор - в 13-й (или III A) группе. При движении по периоду слева направо с увеличением порядкового номера элемента происходит изменение их свойств. Проанализируем каждое утверждение.

1) усиливаются неметаллические свойства

При движении по периоду слева направо увеличивается заряд ядра атома (у Li +3, у Be +4, у B +5), а число электронных слоев остается неизменным (равно 2). В результате притяжение валентных электронов к ядру усиливается, а способность атома отдавать электроны (металлические свойства) уменьшается. Соответственно, способность принимать электроны и образовывать ковалентные связи (неметаллические свойства) усиливается. Литий — активный щелочной металл, бериллий — менее активный щелочноземельный металл, а бор — уже неметалл (металлоид). Таким образом, это утверждение является верным.
Ответ: утверждение верное.

2) усиливаются металлические свойства

Как было показано в предыдущем пункте, при движении по периоду слева направо способность атомов отдавать электроны уменьшается из-за роста заряда ядра. Это приводит к ослаблению металлических свойств. Литий проявляет металлические свойства наиболее сильно в этом ряду.
Ответ: утверждение неверное.

3) увеличиваются радиусы атомов

В периоде с увеличением заряда ядра и сохранением того же числа электронных слоев происходит усиление притяжения внешних электронов к ядру. Это вызывает "сжатие" электронной оболочки, и, как следствие, радиус атома уменьшается. Например, атомные радиусы для данных элементов составляют: Li ≈ 152 пм, Be ≈ 112 пм, B ≈ 88 пм. Радиусы атомов уменьшаются.
Ответ: утверждение неверное.

4) валентность в оксидах одинаковая

Высшая валентность элементов главных подгрупп, как правило, равна номеру группы.

• Литий (I группа) образует оксид $Li_2O$, где его валентность равна I.
• Бериллий (II группа) образует оксид $BeO$, где его валентность равна II.
• Бор (13-я группа) образует оксид $B_2O_3$, где его валентность равна III.

5) увеличивается количество электронов на внешнем слое

Количество электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) соответствует номеру группы для элементов главных подгрупп.

• Литий (I группа) имеет 1 электрон на внешнем слое (конфигурация $2s^1$).
• Бериллий (II группа) имеет 2 электрона на внешнем слое (конфигурация $2s^2$).
• Бор (13-я группа) имеет 3 электрона на внешнем слое (конфигурация $2s^22p^1$).

12. Установите соответствие между высшим гидроксидом элемента и характером этого гидроксида.

ВЫСШИЙ ГИДРОКСИД

ХАРАКТЕР ГИДРОКСИДА

А) калия

Б) фосфора

В) магния

Г) бериллия

1) основной

2) кислотный

3) амфотерный

Решение

Чтобы установить соответствие, необходимо определить формулу высшего гидроксида для каждого элемента и его химический характер. Характер гидроксида (основный, кислотный или амфотерный) определяется свойствами элемента, в первую очередь его принадлежностью к металлам или неметаллам и положением в периодической системе.

А) калия

Калий (K) — это щелочной металл, расположенный в I группе периодической системы. Его высшая степень окисления равна +1. Высший гидроксид калия — это гидроксид калия, $KOH$. Как и гидроксиды всех щелочных металлов, $KOH$ является сильным основанием (щёлочью). Следовательно, его характер — основный.
Ответ: 1

Б) фосфора

Фосфор (P) — это неметалл, расположенный в V группе периодической системы. Его высшая степень окисления равна +5. Высшему оксиду фосфора ($P_2O_5$) соответствует высший гидроксид — ортофосфорная кислота, $H_3PO_4$. Как следует из названия, это кислота, поэтому характер данного гидроксида — кислотный.
Ответ: 2

В) магния

Магний (Mg) — это щелочноземельный металл, расположенный во II группе периодической системы. Его высшая степень окисления равна +2. Высший гидроксид магния — это гидроксид магния, $Mg(OH)_2$. Это основание, хотя и нерастворимое в воде. Его характер — основный.
Ответ: 1

Г) бериллия

Бериллий (Be) — это металл, расположенный во II группе периодической системы. Его высшая степень окисления равна +2. Высший гидроксид бериллия — это гидроксид бериллия, $Be(OH)_2$. Бериллий является исключением среди элементов II группы. Из-за малого радиуса атома и относительно высокой электроотрицательности его гидроксид проявляет амфотерные свойства, то есть способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Следовательно, его характер — амфотерный.
Ответ: 3

13. Назовите химический элемент третьего периода, образующий водородное соединение $H_2Э$, и порядковый номер элемента. Составьте формулы высшего оксида и соответствующего гидроксида элемента, укажите их характер. Приведите не менее двух уравнений реакций, подтверждающих характер высшего оксида этого элемента.

Название химического элемента и его порядковый номер

Согласно условию, химический элемент (обозначим его как Э) расположен в третьем периоде периодической системы и образует летучее водородное соединение с общей формулой $H₂Э$.

В соединениях с неметаллами водород обычно проявляет степень окисления +1. Поскольку молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Отсюда можно определить степень окисления элемента Э: $2 \cdot (+1) + x = 0$, где $x$ — степень окисления Э. $x = -2$.

Для неметаллов главных подгрупп (A-групп) низшая степень окисления (в водородных соединениях) связана с номером группы соотношением: Степень окисления = Номер группы - 8. Используя это правило, находим номер группы для элемента Э: Номер группы = $-2 + 8 = 6$.

Следовательно, искомый элемент находится в VI группе (по новой номенклатуре — 16-я группа) и 3-м периоде. Этим элементом является сера (S). Её порядковый номер — 16.

Ответ: Химический элемент — сера (S), порядковый номер — 16.

Формулы высшего оксида и соответствующего гидроксида, их характер

Высшая положительная степень окисления элемента, как правило, совпадает с номером его группы. Для серы (VI группа) она равна +6.

Формула высшего оксида серы, где она проявляет степень окисления +6, — это $SO₃$ (оксид серы(VI) или серный ангидрид). Поскольку сера является неметаллом, её высший оксид проявляет кислотные свойства.

Кислотному оксиду соответствует кислородсодержащая кислота (гидроксид). Чтобы определить её формулу, можно мысленно добавить воду к оксиду: $SO₃ + H₂O \rightarrow H₂SO₄$. Таким образом, соответствующий гидроксид — это серная кислота ($H₂SO₄$). Она является сильной кислотой и обладает ярко выраженным кислотным характером.

Ответ: Формула высшего оксида — $SO₃$, характер — кислотный. Формула соответствующего гидроксида — $H₂SO₄$, характер — кислотный.

Уравнения реакций, подтверждающие характер высшего оксида

Кислотный характер оксида серы(VI) ($SO₃$) можно подтвердить его реакциями с веществами, обладающими основными свойствами, например, с основаниями (щелочами) и основными оксидами. В этих реакциях образуются соли.

1. Взаимодействие оксида серы(VI) с гидроксидом натрия (щелочь): $SO₃ + 2NaOH \rightarrow Na₂SO₄ + H₂O$

2. Взаимодействие оксида серы(VI) с оксидом кальция (основный оксид): $SO₃ + CaO \rightarrow CaSO₄$

Ответ:
$SO₃ + 2NaOH \rightarrow Na₂SO₄ + H₂O$
$SO₃ + CaO \rightarrow CaSO₄$

1. Заряд ядра атома равен

1) разности между числом протонов и электронов в атоме

2) числу протонов в ядре

3) числу нейтронов в ядре

4) сумме числа протонов и электронов в атоме

Решение

Атом состоит из атомного ядра и электронов, которые движутся вокруг него. Атомное ядро, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов.

Протоны ($p^+$) – это положительно заряженные частицы. Величина заряда протона называется элементарным электрическим зарядом и обозначается буквой $e$.

Нейтроны ($n^0$) – это частицы, не имеющие электрического заряда, то есть они нейтральны.

Электроны ($e^-$) – отрицательно заряженные частицы, их заряд по модулю равен заряду протона. Электроны не входят в состав ядра.

Заряд ядра атома складывается из зарядов составляющих его частиц. Поскольку в состав ядра входят только протоны и нейтроны, а нейтроны не имеют заряда, то весь заряд ядра определяется суммарным зарядом протонов. Если в ядре содержится $Z$ протонов, то заряд ядра равен $Z \cdot e$. Таким образом, заряд ядра, выраженный в единицах элементарного заряда, численно равен количеству протонов в нём. Это число также является порядковым номером химического элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Проанализируем предложенные варианты:

1) разности между числом протонов и электронов в атоме — эта величина определяет заряд всего атома (иона). В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов, и эта разность равна нулю, в то время как ядро всегда заряжено положительно.

2) числу протонов в ядре — это правильный ответ, так как именно протоны являются носителями положительного заряда в ядре.

3) числу нейтронов в ядре — нейтроны не имеют заряда, поэтому их количество не влияет на заряд ядра.

4) сумме числа протонов и электронов в атоме — эта величина не имеет физического смысла для определения заряда ядра.

Ответ: 2) числу протонов в ядре.