Страница 281 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Номер периода в Периодической системе Д. И. Менделеева соответствует

1) числу энергетических уровней в атоме

2) числу валентных электронов в атоме

3) числу неспаренных электронов в атоме

4) общему числу электронов в атоме

1 Решение

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева состоит из периодов (горизонтальных рядов). Номер периода, в котором расположен элемент, напрямую связан со строением его электронной оболочки. Проанализируем каждый из предложенных вариантов ответа, чтобы определить правильный.

1) числу энергетических уровней в атоме
Это правильное утверждение. Номер периода указывает на количество энергетических уровней (электронных слоев), которые заняты электронами в атоме элемента. Например:

• Элементы 1-го периода (H, He) имеют электроны только на одном, первом энергетическом уровне.
• Элементы 2-го периода (от Li до Ne) имеют электроны на двух уровнях – первом и втором.
• Элементы 3-го периода (от Na до Ar) имеют электроны на трех уровнях.

Таким образом, номер периода соответствует главному квантовому числу $n$ внешнего, самого удаленного от ядра энергетического уровня.

2) числу валентных электронов в атоме
Это утверждение неверно. Число валентных электронов (электронов на внешнем уровне, которые участвуют в образовании химических связей) для элементов главных подгрупп равно номеру группы, а не номеру периода. Например, у лития (Li, период 2, группа 1) и у натрия (Na, период 3, группа 1) по одному валентному электрону, так как они оба находятся в 1-й группе.

3) числу неспаренных электронов в атоме
Это утверждение неверно. Количество неспаренных электронов в атоме определяется заполнением электронных орбиталей и изменяется в пределах одного периода. Например, в атомах элементов 2-го периода число неспаренных электронов изменяется: у лития (Li) – 1, у бериллия (Be) – 0, у азота (N) – 3, у неона (Ne) – 0. Это значение не совпадает с номером периода (2).

4) общему числу электронов в атоме
Это утверждение неверно. Общее число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру в таблице Менделеева. Порядковый номер увеличивается при движении по периоду и не равен номеру самого периода. Например, во 2-м периоде находятся элементы с порядковыми номерами от 3 (Li) до 10 (Ne).

Следовательно, номер периода в Периодической системе Д. И. Менделеева соответствует числу энергетических уровней в атоме.

Ответ: 1

2. Число электронов в электронной оболочке атома определяется

1) числом протонов

2) числом нейтронов

3) числом энергетических уровней

4) величиной относительной атомной массы

Решение

Атом в своем основном состоянии является электронейтральной частицей, что означает, что его общий электрический заряд равен нулю. Атом состоит из ядра (содержащего положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны) и электронной оболочки (содержащей отрицательно заряженные электроны).

Заряд одного протона по модулю равен заряду одного электрона, но имеет противоположный знак. Чтобы суммарный заряд атома был равен нулю, количество положительных зарядов (протонов) в ядре должно быть равно количеству отрицательных зарядов (электронов) в электронной оболочке.

Таким образом, число электронов в электронной оболочке атома всегда равно числу протонов в его ядре (порядковому номеру элемента в Периодической системе химических элементов).

Рассмотрим остальные предложенные варианты:

• Число нейтронов влияет на массу атома (определяет изотоп элемента), но не на его заряд.
• Число энергетических уровней, на которых располагаются электроны, само определяется общим числом электронов, а не наоборот.
• Величина относительной атомной массы — это средняя масса атома с учетом всех его изотопов, она приблизительно равна сумме числа протонов и нейтронов и не определяет напрямую число электронов.

Следовательно, верным является первый вариант.

Ответ: 1) числом протонов

3. В ряду химических элементов

$ \text{кремний} \rightarrow \text{фосфор} \rightarrow \text{сера} $

уменьшается

1) способность атома принимать электроны

2) высшая степень окисления

3) низшая степень окисления

4) радиус атома

Решение

Рассмотрим, как изменяются указанные свойства в ряду химических элементов кремний (Si) → фосфор (P) → сера (S). Все эти элементы находятся в 3-м периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева и расположены в ней последовательно слева направо.

1) способность атома принимать электроны

При движении по периоду слева направо заряд ядра атома увеличивается (у кремния +14, у фосфора +15, у серы +16), а число электронных слоев остается неизменным. Это приводит к усилению притяжения валентных электронов к ядру. Вследствие этого электроотрицательность, то есть способность атома притягивать и принимать электроны, возрастает. Таким образом, в ряду Si → P → S способность принимать электроны увеличивается.

2) высшая степень окисления

Высшая положительная степень окисления для элементов главных подгрупп, как правило, равна номеру группы. Кремний находится в 14-й (IVA) группе, его высшая степень окисления равна $+4$. Фосфор — в 15-й (VA) группе, его высшая степень окисления $+5$. Сера — в 16-й (VIA) группе, ее высшая степень окисления $+6$. Таким образом, в ряду Si → P → S высшая степень окисления увеличивается ($+4 \rightarrow +5 \rightarrow +6$).

3) низшая степень окисления

Низшая (отрицательная) степень окисления для неметаллов вычисляется по формуле: номер группы - 18. Для кремния (группа 14): $14 - 18 = -4$. Для фосфора (группа 15): $15 - 18 = -3$. Для серы (группа 16): $16 - 18 = -2$. Ряд значений $-4 \rightarrow -3 \rightarrow -2$ представляет собой увеличение (числа становятся менее отрицательными). Таким образом, низшая степень окисления увеличивается.

4) радиус атома

При движении по периоду слева направо увеличивается заряд ядра, что усиливает притяжение электронов к нему. Поскольку электроны добавляются на тот же самый внешний энергетический уровень, происходит его "сжатие". В результате радиус атома уменьшается. Таким образом, в ряду Si → P → S радиус атома последовательно уменьшается.

Следовательно, единственная характеристика, которая уменьшается в указанном ряду, — это радиус атома.

Ответ: 4

4. У элементов А групп с увеличением атомного номера уменьшается

1) атомный радиус

2) заряд ядра атома

3) число валентных электронов в атомах

4) электроотрицательность

Решение

Рассмотрим, как изменяются перечисленные свойства элементов А групп (главных подгрупп) периодической системы Д. И. Менделеева при движении сверху вниз по группе, то есть с увеличением их атомного номера.

1) атомный радиус

При движении вниз по группе с увеличением атомного номера у каждого следующего элемента добавляется новый электронный слой (энергетический уровень). Это приводит к увеличению расстояния от ядра до внешних электронов, следовательно, атомный радиус увеличивается, а не уменьшается.

2) заряд ядра атома

Атомный номер элемента соответствует числу протонов в его ядре. Заряд ядра равен произведению числа протонов на элементарный заряд. Поскольку при движении вниз по группе атомный номер увеличивается, то и число протонов, и заряд ядра также увеличиваются.

3) число валентных электронов в атомах

У всех элементов, находящихся в одной и той же А группе, число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) одинаково и равно номеру группы. Таким образом, при увеличении атомного номера внутри группы число валентных электронов не изменяется.

4) электроотрицательность

Электроотрицательность характеризует способность атома притягивать к себе электроны в химическом соединении. При движении вниз по группе увеличивается атомный радиус, и валентные электроны оказываются дальше от ядра. Кроме того, увеличивается число внутренних электронных слоев, которые экранируют (ослабляют) притяжение валентных электронов ядром. В результате способность атома притягивать электроны ослабевает, то есть электроотрицательность уменьшается.

Таким образом, из предложенных вариантов только электроотрицательность уменьшается с увеличением атомного номера для элементов А групп.

Ответ: 4

5. В главных подгруппах Периодической системы Д. И. Менделеева снизу вверх основные свойства гидроксидов металлов

1) увеличиваются

2) уменьшаются

3) не изменяются

4) изменяются периодически

Решение

В главных подгруппах Периодической системы Д. И. Менделеева наблюдаются закономерные изменения свойств химических элементов и их соединений.

При движении по главной подгруппе сверху вниз увеличивается атомный радиус, так как возрастает число электронных оболочек. Внешние электроны находятся дальше от ядра, слабее притягиваются к нему, и поэтому легче отрываются. Это приводит к усилению металлических свойств элементов.

Основные свойства гидроксидов металлов напрямую зависят от металлических свойств самого металла. Чем активнее металл, тем сильнее выражены основные свойства его гидроксида. Это объясняется тем, что в гидроксиде $M-O-H$ с усилением металлических свойств элемента $M$ связь $M-O$ становится более ионной и менее прочной. В водном растворе такой гидроксид легче диссоциирует на ионы, отщепляя гидроксид-ион $OH^-$:

$M(OH)_n \rightarrow M^{n+} + nOH^-$

Таким образом, при движении по главной подгруппе сверху вниз основные свойства гидроксидов металлов усиливаются. Например, в IА группе сила оснований возрастает в ряду $LiOH < NaOH < KOH < RbOH < CsOH$.

В задаче требуется определить изменение свойств при движении в обратном направлении — снизу вверх по главной подгруппе. Так как при движении сверху вниз основные свойства увеличиваются, то при движении снизу вверх они будут ослабевать, то есть уменьшаться. При движении снизу вверх уменьшается атомный радиус, ослабевают металлические свойства, и, следовательно, уменьшается сила оснований, образованных этими металлами.

Ответ: 2) уменьшаются.

6. Среди элементов IVA группы максимальный радиус атома имеет

1) германий

2) углерод

3) олово

4) кремний

Решение:

Атомный радиус является периодической характеристикой химических элементов. Существуют определенные закономерности его изменения в периодической системе Д. И. Менделеева.

В пределах одной группы (вертикального столбца) при движении сверху вниз атомный радиус увеличивается. Это объясняется тем, что с каждым следующим периодом добавляется новый энергетический уровень (электронный слой), и валентные электроны оказываются все дальше от ядра. Увеличение числа электронных слоев является доминирующим фактором по сравнению с ростом заряда ядра, который также происходит при движении вниз по группе.

Все перечисленные в задаче элементы — германий (Ge), углерод (C), олово (Sn) и кремний (Si) — находятся в IVА группе (или 14-й группе по современной классификации) периодической системы.

Расположим эти элементы в порядке их нахождения в группе сверху вниз:

• Углерод (C) - 2-й период
• Кремний (Si) - 3-й период
• Германий (Ge) - 4-й период
• Олово (Sn) - 5-й период

Так как атомный радиус увеличивается при движении вниз по группе, то из представленных элементов максимальный радиус будет у олова (Sn), поскольку оно расположено ниже всех остальных в данной группе.

Ответ: 3) олово

7. Наиболее выражены металлические свойства у элемента

1) $Na$ 2) $Mg$ 3) $K$ 4) $Ca$

Решение

Металлические свойства химических элементов, то есть их способность отдавать валентные электроны, изменяются в Периодической системе Д.И. Менделеева в соответствии с определенными закономерностями.

• В периоде (горизонтальном ряду) при движении слева направо металлические свойства ослабевают, так как увеличивается заряд ядра и уменьшается радиус атома, что приводит к более сильному удержанию электронов.
• В группе (вертикальном столбце), в главной подгруппе, при движении сверху вниз металлические свойства усиливаются. Это связано с увеличением числа электронных слоев и, как следствие, увеличением радиуса атома. Валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны, поэтому легче отрываются.

Рассмотрим расположение предложенных элементов в Периодической системе:

• Натрий ($Na$) и магний ($Mg$) находятся в 3-м периоде. Натрий расположен в I группе, а магний — во II. Так как натрий левее, он является более сильным металлом, чем магний.
• Калий ($K$) и кальций ($Ca$) находятся в 4-м периоде. Калий расположен в I группе, а кальций — во II. По аналогии, калий является более сильным металлом, чем кальций.
• Натрий ($Na$) и калий ($K$) находятся в I группе. Калий расположен в 4-м периоде, то есть ниже натрия (3-й период). Следовательно, калий обладает более выраженными металлическими свойствами, чем натрий.

Обобщая, можно сказать, что металлические свойства усиливаются при движении по таблице в направлении "справа налево" и "сверху вниз". Из всех четырех элементов калий ($K$) расположен левее и ниже остальных, что указывает на самые сильные металлические свойства среди них.

Ответ: 3) K

8. Менее выраженные неметаллические свойства, чем кремний, имеет элемент

1) углерод

2) германий

3) фосфор

4) азот

Для того чтобы определить, какой из предложенных элементов обладает менее выраженными неметаллическими свойствами, чем кремний, необходимо обратиться к Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и вспомнить закономерности изменения свойств элементов.

Неметаллические свойства (способность атома присоединять электроны) в Периодической системе изменяются следующим образом:

- В периоде (горизонтальном ряду) при движении слева направо, с увеличением заряда ядра атома, неметаллические свойства усиливаются.

- В главной подгруппе (вертикальном столбце) при движении сверху вниз, с увеличением радиуса атома, неметаллические свойства ослабевают.

Кремний (Si) является элементом 14-й (IVA) группы, 3-го периода.

Теперь проанализируем положение каждого из предложенных элементов относительно кремния:

1) углерод. Элемент углерод (C) также находится в 14-й группе, но во 2-м периоде, то есть над кремнием. В группе неметаллические свойства ослабевают сверху вниз, следовательно, у углерода они выражены сильнее, чем у кремния.

2) германий. Элемент германий (Ge) также находится в 14-й группе, но в 4-м периоде, то есть под кремнием. Согласно закономерности, неметаллические свойства в группе ослабевают сверху вниз. Это означает, что германий имеет менее выраженные неметаллические свойства, чем кремний.

3) фосфор. Элемент фосфор (P) находится в одном 3-м периоде с кремнием, но в 15-й (VA) группе, то есть правее кремния. В периоде неметаллические свойства усиливаются слева направо, поэтому у фосфора они выражены сильнее, чем у кремния.

4) азот. Элемент азот (N) находится во 2-м периоде, 15-й группе. Он расположен и выше, и правее кремния. Оба фактора (положение в группе и периоде) указывают на то, что неметаллические свойства азота значительно сильнее, чем у кремния.

Таким образом, единственным элементом из списка с менее выраженными неметаллическими свойствами по сравнению с кремнием является германий.

Ответ: 2) германий.