Страница 123 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Расположите элементы в порядке усиления их металлических свойств.

1)$I$

2)$Sn$

3)$In$

4)$Cd$

Ответ: □□□□

Решение

Чтобы расположить химические элементы в порядке усиления их металлических свойств, нужно определить их положение в Периодической системе химических элементов и применить общие закономерности изменения свойств.

Металлические свойства характеризуют способность атома отдавать валентные электроны. Эти свойства изменяются в Периодической системе следующим образом:

1. В пределах одного периода (горизонтального ряда) при движении слева направо металлические свойства ослабевают, так как растет заряд ядра, и электроны притягиваются к нему сильнее.

2. В пределах одной группы (вертикального столбца) при движении сверху вниз металлические свойства усиливаются, так как увеличивается число электронных слоев, и внешние электроны находятся дальше от ядра, слабее с ним связаны.

Найдем данные элементы в Периодической системе:

1) I (Йод) — 5-й период, 17-я группа (VIIA). Является неметаллом.
2) Sn (Олово) — 5-й период, 14-я группа (IVA). Является металлом.
3) In (Индий) — 5-й период, 13-я группа (IIIA). Является металлом.
4) Cd (Кадмий) — 5-й период, 12-я группа (IIB). Является металлом.

Все четыре элемента находятся в 5-м периоде. Для расположения их в порядке усиления металлических свойств необходимо двигаться по периоду справа налево (от элементов с большим номером группы к элементам с меньшим номером группы).

Таким образом, ряд усиления металлических свойств будет выглядеть так:
Йод (I) → Олово (Sn) → Индий (In) → Кадмий (Cd).

Сопоставим эту последовательность с номерами, указанными в задании: I (1), Sn (2), In (3), Cd (4).

Следовательно, итоговая последовательность номеров будет 1, 2, 3, 4.

Ответ: 1234

5. Неметаллические свойства ослабевают в группе элементов:

1) $O$, $S$, $Se$

2) $C$, $N$, $O$

3) $Br$, $Cl$, $F$

4) $Ge$, $As$, $Se$

Ответ:

Решение

Неметаллические свойства химических элементов характеризуют их способность атомов присоединять электроны. Изменение этих свойств в Периодической системе Д.И. Менделеева подчиняется определенным закономерностям.

При движении по группе сверху вниз (с увеличением порядкового номера) неметаллические свойства ослабевают. Это связано с тем, что увеличивается число электронных слоев и, как следствие, радиус атома. Валентные электроны находятся дальше от ядра, слабее притягиваются к нему, поэтому способность атома присоединять чужие электроны уменьшается.

При движении по периоду слева направо (с увеличением порядкового номера) неметаллические свойства усиливаются. Это происходит потому, что заряд ядра растет, а радиус атома уменьшается, что приводит к усилению притяжения электронов к ядру.

В задании необходимо найти ряд, в котором неметаллические свойства ослабевают. Следовательно, нам нужно найти элементы, которые находятся в одной группе и перечислены в порядке сверху вниз.

1) O, S, Se

Элементы Кислород (O), Сера (S) и Селен (Se) находятся в 16-й группе (VIА-группе) Периодической системы. Кислород расположен во 2-м периоде, Сера — в 3-м, а Селен — в 4-м. Таким образом, они перечислены в порядке движения по группе сверху вниз. В этом ряду неметаллические свойства ослабевают. Этот вариант является правильным.

2) C, N, O

Элементы Углерод (C), Азот (N) и Кислород (O) находятся в одном и том же, 2-м, периоде. Они перечислены в порядке движения слева направо. В этом направлении неметаллические свойства усиливаются. Этот вариант неверный.

3) Br, Cl, F

Элементы Бром (Br), Хлор (Cl) и Фтор (F) находятся в 17-й группе (VIIА-группе). Однако они перечислены в порядке движения по группе снизу вверх: Br (4-й период), Cl (3-й период), F (2-й период). В этом направлении неметаллические свойства усиливаются. Этот вариант неверный.

4) Ge, As, Se

Элементы Германий (Ge), Мышьяк (As) и Селен (Se) находятся в одном и том же, 4-м, периоде. Они перечислены в порядке движения слева направо. В этом направлении неметаллические свойства усиливаются. Этот вариант неверный.

Ответ: 1

6. В периоде слева направо с ростом порядкового номера элементов

а) металлические свойства усиливаются

б) неметаллические свойства ослабевают

в) свойства элементов не изменяются

г) радиус атома уменьшается

Ответ: ☐

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать закономерности изменения свойств химических элементов в периодах периодической системы Д.И. Менделеева.

В периоде (горизонтальном ряду) при движении слева направо с увеличением порядкового номера элемента:

• Заряд ядра атома увеличивается (на единицу у каждого следующего элемента).

• Число энергетических уровней (электронных слоев) в атомах остается неизменным.

• Число электронов на внешнем энергетическом уровне увеличивается (от 1 у щелочных металлов до 8 у благородных газов).

• Из-за роста заряда ядра и неизменного числа электронных слоев притяжение валентных электронов к ядру усиливается.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

а) металлические свойства усиливаются

Металлические свойства характеризуют способность атома отдавать электроны. Поскольку при движении по периоду слева направо притяжение внешних электронов к ядру усиливается, атому становится труднее их отдавать. Следовательно, металлические (восстановительные) свойства ослабевают. Утверждение неверно.

Ответ: неверно.

б) неметаллические свойства ослабевают

Неметаллические свойства характеризуют способность атома принимать электроны. Так как сила притяжения электронов к ядру в периоде слева направо возрастает, атому становится легче принимать недостающие электроны для завершения внешнего уровня. Таким образом, неметаллические (окислительные) свойства усиливаются. Утверждение неверно.

Ответ: неверно.

в) свойства элементов не изменяются

Это утверждение противоречит самому смыслу периодического закона. Свойства элементов изменяются закономерно: в начале периода находятся активные металлы, затем их свойства ослабевают, появляются амфотерные элементы, далее — неметаллы, активность которых растет, и завершается период благородным газом. Утверждение неверно.

Ответ: неверно.

г) радиус атома уменьшается

При движении по периоду слева направо увеличивается заряд ядра, что приводит к более сильному притяжению электронов к ядру. Поскольку электроны добавляются на один и тот же внешний энергетический уровень, это усиление притяжения вызывает "сжатие" электронной оболочки. В результате радиус атома уменьшается. Утверждение верно.

Ответ: верно.

1. Охарактеризуйте кальций (изотоп $ \text{^{40}_{20}Ca} $) по приведённому в учебнике плану характеристики элемента-металла.

1. Положение элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева

Кальций (Ca) — химический элемент с порядковым номером 20. Он расположен в 4-м периоде (большом), во II группе, главной (А) подгруппе. Относится к семейству щелочноземельных металлов.

Ответ: Кальций (Ca) находится в 4-м периоде, IIA группе Периодической системы.

2. Строение атома

Дано:

Изотоп кальция $_{20}^{40}\text{Ca}$

Найти:

Число протонов ($p^+$), нейтронов ($n^0$), электронов ($e^-$); заряд ядра; электронную формулу атома.

Решение:

Порядковый номер элемента ($Z$) в Периодической системе равен числу протонов в ядре и числу электронов в нейтральном атоме. Для кальция $Z=20$. Следовательно, число протонов $p^+=20$, и число электронов $e^-=20$. Заряд ядра определяется числом протонов и равен $+20$.

Массовое число ($A$) данного изотопа равно сумме протонов и нейтронов в ядре, $A=40$. Число нейтронов ($n^0$) можно рассчитать по формуле: $n^0 = A - Z$.

$n^0 = 40 - 20 = 20$.

Электроны в атоме кальция распределены по четырем электронным слоям (энергетическим уровням). Электронная конфигурация атома кальция записывается как $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$. На внешнем энергетическом уровне находятся 2 валентных электрона, которые атом легко отдает в химических реакциях.

Ответ: В ядре атома изотопа $_{20}^{40}\text{Ca}$ содержится 20 протонов и 20 нейтронов, заряд ядра равен $+20$. В электронной оболочке нейтрального атома находится 20 электронов. Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$.

3. Характер простого вещества

Кальций (Ca) — это простое вещество, типичный металл. Обладает серебристо-белым цветом, относительной мягкостью, ковкостью и пластичностью. Является активным металлом и сильным восстановителем, так как легко отдает два валентных электрона, образуя катион $Ca^{2+}$. В соединениях проявляет постоянную степень окисления +2.

Ответ: Простое вещество кальций — это типичный металл, проявляющий сильные восстановительные свойства.

4. Сравнение свойств с соседями по периоду и группе

Сравнение с соседями по 4-му периоду: слева от кальция стоит калий (K), справа — скандий (Sc). При движении слева направо по периоду радиус атома уменьшается, а электроотрицательность растет, поэтому металлические свойства ослабевают. Кальций менее активный металл, чем калий, но более активный, чем скандий.

Сравнение с соседями по IIA группе: над кальцием стоит магний (Mg), под ним — стронций (Sr). При движении сверху вниз по группе радиус атома увеличивается, электроотрицательность уменьшается, а металлические свойства усиливаются. Кальций является более активным металлом, чем магний, но менее активным, чем стронций.

Ответ: Металлические свойства кальция слабее, чем у K и Sr, но сильнее, чем у Sc и Mg.

5. Высший оксид, его формула и характер

Высшая степень окисления кальция равна +2. Формула его высшего оксида — $CaO$ (оксид кальция). Этот оксид является основным, так как он реагирует с кислотами с образованием соли и воды (например, $CaO + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O$) и с кислотными оксидами с образованием солей (например, $CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$).

Ответ: Высший оксид — $CaO$, оксид кальция, который проявляет ярко выраженные основные свойства.

6. Высший гидроксид, его формула и характер

Высшему оксиду кальция $CaO$ соответствует гидроксид кальция, формула которого $Ca(OH)_2$. Гидроксид кальция (гашеная известь) — это сильное основание (щелочь), хотя и ограниченно растворимое в воде. В водном растворе диссоциирует на ионы: $Ca(OH)_2 \leftrightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$.

Ответ: Высший гидроксид — $Ca(OH)_2$, гидроксид кальция, является сильным основанием (щелочью).

7. Летучее водородное соединение

Как и другие активные металлы, кальций не образует летучих водородных соединений, которые характерны для неметаллов. С водородом кальций образует твердое ионное (солеподобное) соединение — гидрид кальция ($CaH_2$), которое не является летучим.

Ответ: Кальций не образует летучего водородного соединения.