Страница 120 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Запишите электронные формулы элементов с порядковыми номерами 1—20.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

Электронная формула (или электронная конфигурация) атома показывает, как электроны распределены по атомным орбиталям. Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру (Z) в Периодической таблице. Заполнение орбиталей электронами подчиняется правилу Клечковского (принципу наименьшей энергии), согласно которому орбитали заполняются в порядке увеличения суммы главного и орбитального квантовых чисел ($n+l$). Для элементов с 1 по 20 порядок заполнения следующий: $1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s$.

1) Водород (H), Z=1. Электронная формула: $1s^1$. Ответ: $1s^1$

2) Гелий (He), Z=2. Электронная формула: $1s^2$. Ответ: $1s^2$

3) Литий (Li), Z=3. Электронная формула: $1s^2 2s^1$. Ответ: $1s^2 2s^1$

4) Бериллий (Be), Z=4. Электронная формула: $1s^2 2s^2$. Ответ: $1s^2 2s^2$

5) Бор (B), Z=5. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^1$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^1$

6) Углерод (C), Z=6. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^2$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^2$

7) Азот (N), Z=7. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^3$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^3$

8) Кислород (O), Z=8. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^4$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^4$

9) Фтор (F), Z=9. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^5$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^5$

10) Неон (Ne), Z=10. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6$

11) Натрий (Na), Z=11. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$

12) Магний (Mg), Z=12. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$

13) Алюминий (Al), Z=13. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$

14) Кремний (Si), Z=14. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$

15) Фосфор (P), Z=15. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$

16) Сера (S), Z=16. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$

17) Хлор (Cl), Z=17. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$

18) Аргон (Ar), Z=18. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

19) Калий (K), Z=19. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$

20) Кальций (Ca), Z=20. Электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$. Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$

1. Заполните таблицу.

Электронные оболочки атомов и ионов

Атом или ион

Электронная оболочка

$Na$

$Cl^-$

$Al^{3+}$

$Ca$

$Ca^{2+}$

Na

Решение:

Атом натрия (Na) — это химический элемент с атомным номером $Z=11$. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, то есть 11.

Электроны распределяются по атомным орбиталям в порядке возрастания их энергии (согласно правилу Клечковского):

1. Первые 2 электрона заполняют первый энергетический уровень ($n=1$): $1s^2$.

2. Следующие 8 электронов заполняют второй энергетический уровень ($n=2$): $2s^2 2p^6$.

3. Оставшийся 1 электрон занимает самый низкий по энергии подуровень третьего энергетического уровня ($n=3$): $3s^1$.

Суммируя, получаем полную электронную конфигурацию атома натрия.

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$

Cl⁻

Решение:

Хлор (Cl) имеет атомный номер $Z=17$. Нейтральный атом хлора содержит 17 электронов и имеет конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$.

Ион хлорида Cl⁻ образуется, когда атом хлора принимает один дополнительный электрон. Таким образом, ион Cl⁻ имеет $17 + 1 = 18$ электронов.

Этот дополнительный электрон занимает вакантное место на 3p-подуровне, завершая его до 6 электронов.

Электронная конфигурация для 18 электронов:

1. Первый уровень: $1s^2$.

2. Второй уровень: $2s^2 2p^6$.

3. Третий уровень: $3s^2 3p^6$.

Эта конфигурация соответствует электронной оболочке благородного газа аргона (Ar).

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

Al³⁺

Решение:

Алюминий (Al) имеет атомный номер $Z=13$. Нейтральный атом алюминия содержит 13 электронов с конфигурацией $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$.

Катион алюминия Al³⁺ образуется при потере атомом трех валентных электронов (двух с 3s-подуровня и одного с 3p-подуровня).

Число электронов в ионе Al³⁺ составляет $13 - 3 = 10$ электронов.

Электронная конфигурация для 10 электронов:

1. Первый уровень: $1s^2$.

2. Второй уровень: $2s^2 2p^6$.

Эта конфигурация соответствует электронной оболочке благородного газа неона (Ne).

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6$

Ca

Решение:

Атом кальция (Ca) имеет атомный номер $Z=20$. Следовательно, в нейтральном атоме кальция 20 электронов.

Распределим эти 20 электронов по орбиталям:

1. Первый уровень ($n=1$): $1s^2$ (2 электрона).

2. Второй уровень ($n=2$): $2s^2 2p^6$ (8 электронов).

3. Третий уровень ($n=3$): $3s^2 3p^6$ (8 электронов).

4. После заполнения 3p-подуровня (всего 18 электронов), следующие 2 электрона, согласно правилу Клечковского, заполняют 4s-подуровень, а не 3d. Четвертый уровень ($n=4$): $4s^2$.

Таким образом, получаем полную электронную конфигурацию атома кальция.

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$

Ca²⁺

Решение:

Атом кальция (Ca) имеет атомный номер $Z=20$ и электронную конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$.

Катион кальция Ca²⁺ образуется, когда атом кальция теряет два электрона. Атомы теряют электроны с внешнего энергетического уровня. У кальция это четвертый уровень ($4s^2$).

Число электронов в ионе Ca²⁺ составляет $20 - 2 = 18$ электронов.

После потери двух 4s-электронов, электронная конфигурация иона Ca²⁺ становится такой же, как у благородного газа аргона (Ar).

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

2. Атомам или ионам соответствуют электронные формулы?

a) Li $2\bar{e}$

б) Mg $2\bar{e}$, $8\bar{e}$, $2\bar{e}$

в) F $2\bar{e}$, $8\bar{e}$

г) Ne $2\bar{e}$, $8\bar{e}$

д) Ar $2\bar{e}$, $8\bar{e}$, $8\bar{e}$

e) Ca $2\bar{e}$, $8\bar{e}$, $8\bar{e}$

а) Li 2e⁻

Чтобы определить, атому или иону соответствует данная электронная формула, необходимо сравнить общее число электронов в ней с порядковым номером элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Порядковый номер элемента равен числу протонов в ядре и, для нейтрального атома, числу электронов.
Порядковый номер лития (Li) — 3. Это означает, что в нейтральном атоме лития должно быть 3 электрона. В представленной формуле $2e⁻$ указано 2 электрона. Так как число электронов (2) меньше числа протонов (3) на единицу, эта частица потеряла один электрон и является положительно заряженным ионом (катионом) лития с зарядом +1.
Ответ: ион лития $Li^+$.

б) Mg 2e⁻, 8e⁻, 2e⁻

Порядковый номер магния (Mg) — 12. Следовательно, нейтральный атом магния имеет 12 электронов. Посчитаем общее число электронов в предложенной конфигурации: $2 + 8 + 2 = 12$ электронов. Поскольку число электронов совпадает с порядковым номером, данная электронная формула соответствует нейтральному атому магния.
Ответ: атом магния $Mg$.

в) F 2e⁻, 8e⁻

Порядковый номер фтора (F) — 9, значит в нейтральном атоме фтора 9 электронов. В указанной конфигурации общее число электронов составляет $2 + 8 = 10$. Число электронов (10) на единицу больше числа протонов (9), следовательно, частица приняла один электрон и является отрицательно заряженным ионом (анионом) фтора с зарядом -1.
Ответ: ион фтора (фторид-ион) $F^-$.

г) Ne 2e⁻, 8e⁻

Порядковый номер неона (Ne) — 10. В нейтральном атоме неона 10 электронов. Суммарное число электронов в конфигурации $2e⁻, 8e⁻$ равно $2 + 8 = 10$. Число электронов равно числу протонов, значит, это нейтральный атом.
Ответ: атом неона $Ne$.

д) Ar 2e⁻, 8e⁻, 8e⁻

Порядковый номер аргона (Ar) — 18. Нейтральный атом аргона содержит 18 электронов. В данной конфигурации общее число электронов составляет $2 + 8 + 8 = 18$. Так как число электронов совпадает с порядковым номером, эта формула соответствует нейтральному атому аргона.
Ответ: атом аргона $Ar$.

е) Ca 2e⁻, 8e⁻, 8e⁻

Порядковый номер кальция (Ca) — 20, что соответствует 20 электронам в нейтральном атоме. В предложенной электронной конфигурации общее число электронов равно $2 + 8 + 8 = 18$. Число электронов (18) на два меньше числа протонов (20). Это означает, что атом кальция отдал два электрона, превратившись в положительно заряженный ион (катион) с зарядом +2.
Ответ: ион кальция $Ca^{2+}$.

3. Из предложенного перечня выберите две пары, у которых строение электронных оболочек одинаково.

1) атом хлора и ион калия

2) атом хлора и атом брома

3) ион хлора и атом аргона

4) ион кислорода и атом аргона

5) атом аргона и ион калия

Ответ: □□

Чтобы определить пары частиц с одинаковым строением электронных оболочек, необходимо сравнить их количество электронов. Частицы, имеющие одинаковое число электронов (изоэлектронные частицы), обладают одинаковым строением электронных оболочек. Для определения числа электронов воспользуемся Периодической системой химических элементов. Порядковый номер элемента равен числу протонов в ядре и числу электронов в нейтральном атоме.

1) атом хлора и ион калия
Атом хлора ($Cl$) имеет порядковый номер 17, следовательно, у него 17 электронов. Атом калия ($K$) имеет порядковый номер 19. Ион калия ($K^+$) образуется при потере одного электрона, поэтому он содержит $19 - 1 = 18$ электронов. Количество электронов у частиц разное (17 и 18).

Ответ: пара не подходит.

2) атом хлора и атом брома
Атом хлора ($Cl$) имеет 17 электронов. Атом брома ($Br$) имеет порядковый номер 35, следовательно, у него 35 электронов. Количество электронов разное.

Ответ: пара не подходит.

3) ион хлора и атом аргона
Ион хлора ($Cl^-$) образуется, когда атом хлора (17 электронов) принимает один электрон. Число электронов в ионе $Cl^-$ равно $17 + 1 = 18$. Атом аргона ($Ar$) имеет порядковый номер 18, следовательно, у него 18 электронов. Количество электронов одинаковое. Обе частицы имеют электронную конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

Ответ: пара подходит.

4) ион кислорода и атом аргона
Атом кислорода ($O$) имеет порядковый номер 8. Ион кислорода ($O^{2-}$) образуется при принятии двух электронов, поэтому он содержит $8 + 2 = 10$ электронов. Атом аргона ($Ar$) имеет 18 электронов. Количество электронов разное (10 и 18).

Ответ: пара не подходит.

5) атом аргона и ион калия
Атом аргона ($Ar$) имеет 18 электронов. Ион калия ($K^+$) содержит $19 - 1 = 18$ электронов. Количество электронов одинаковое. Обе частицы имеют электронную конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

Ответ: пара подходит.

Таким образом, две пары с одинаковым строением электронных оболочек указаны под номерами 3 и 5.

Ответ: 35