Страница 87 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I

1. IVA-группу составляют элементы: □, □, □, □, □.

С ростом порядкового номера в группе

увеличиваются:

а) ________

б) ________

уменьшаются:

а) ________

б) ________

Заполните схему.

Элемент IVA-группы

+ □ $\bar{e}$

□□□□□□□□□□ свойства

Степень окисления $-4$

- □ $\bar{e}$ или - □ $\bar{e}$

□□□□□□□□□□ свойства

Степень окисления $+2, +4$

1. IVA-группу составляют элементы:

Решение:

IVA-группа (или 14-я группа по современной классификации) периодической системы включает следующие элементы, перечисленные в порядке возрастания порядкового номера: углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (Pb) и флеровий (Fl).

Ответ: C, Si, Ge, Sn, Pb, Fl.

С ростом порядкового номера в группе

Решение:

При движении вниз по группе в периодической таблице наблюдаются следующие закономерности изменения свойств элементов:

увеличиваются:

а) Атомный радиус. С каждым новым периодом добавляется новый электронный слой, что приводит к увеличению размера атома.

б) Металлические свойства. Углерод – неметалл, кремний и германий – полуметаллы, а олово и свинец – типичные металлы. Усиление металлических свойств связано с уменьшением энергии ионизации и увеличением атомного радиуса, что облегчает отдачу валентных электронов.

уменьшаются:

а) Электроотрицательность. Способность атома притягивать к себе электроны уменьшается, так как валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны.

б) Неметаллические свойства. Это свойство является противоположным металлическому и, соответственно, ослабевает при движении вниз по группе.

Ответ: Увеличиваются: а) Атомный радиус, б) Металлические свойства. Уменьшаются: а) Электроотрицательность, б) Неметаллические свойства.

Заполните схему.

Решение:

Схема иллюстрирует окислительно-восстановительную двойственность элементов IVA-группы. Атомы этих элементов имеют на внешнем энергетическом уровне 4 электрона (электронная конфигурация $ns^2np^2$). Они могут как принимать 4 электрона для завершения октета (проявляя окислительные свойства), так и отдавать свои валентные электроны (проявляя восстановительные свойства).

Левая ветвь схемы:
Здесь показан процесс, в котором элемент приобретает свою низшую степень окисления, равную -4. Для этого атому в нулевой степени окисления ($Э^0$) необходимо принять 4 электрона: $Э^0 + 4e^- \rightarrow Э^{-4}$. Процесс присоединения электронов называется восстановлением, а вещество, которое их принимает, является окислителем. Следовательно, в данном процессе элемент проявляет окислительные свойства.
В пустой квадрат на стрелке вписываем число 4, а в прямоугольник над словом "свойства" — "Окислительные".

Правая ветвь схемы:
Здесь показан процесс, в котором элемент приобретает положительные степени окисления +2 или +4. Для этого атому ($Э^0$) необходимо отдать 2 или 4 валентных электрона: $Э^0 - 2e^- \rightarrow Э^{+2}$ или $Э^0 - 4e^- \rightarrow Э^{+4}$. Процесс отдачи электронов называется окислением, а вещество, которое их отдает, является восстановителем. Следовательно, в данном процессе элемент проявляет восстановительные свойства.
В пустые квадраты на стрелке вписываем числа 2 и 4, а в прямоугольник над словом "свойства" — "Восстановительные".

Ответ:
Заполнение левой ветви схемы: на стрелке "+ 4 ē"; в прямоугольнике "Окислительные свойства".
Заполнение правой ветви схемы: на стрелке "– 2 ē или – 4 ē"; в прямоугольнике "Восстановительные свойства".

2. Заполните схему.

Аллотропные модификации углерода

[...], [...], [...], [...], [...]

[...], [...], [...]

Кристаллическая решётка

Атомы углерода связаны в [...] и лежат в одной плоскости, поэтому структура [...].

Каждый атом углерода окружён [...] атомами, которые расположены в вершинах [...].

Физические свойства

$H_2O$

кислот $H_3PO_4$, $HPO_3$, $H_4P_2O_7$

фосфора(III).

Применение

В представленной схеме необходимо заполнить информацию о двух основных кристаллических аллотропных модификациях углерода. Решение представлено для каждой ветви схемы отдельно.

Графит (левая ветвь схемы)

Название аллотропной модификации, которое необходимо вписать в верхние ячейки (6 шт.), — Графит.

Кристаллическая решётка

В ячейки (6 шт.) под этим заголовком вписывается слово атомная. Графит имеет атомную кристаллическую решётку, но со слоистой структурой. Атомы углерода находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации. Каждый атом связан прочными ковалентными связями с тремя соседними атомами, образуя плоские гексагональные (шестиугольные) сетки. Эти сетки формируют слои, которые слабо связаны между собой силами Ван-дер-Ваальса.

Исходя из этого, предложение в схеме заполняется следующим образом: "Атомы углерода связаны в гексагональные слои и лежат в одной плоскости, поэтому структура слоистая" (в слово "слоистая" 8 букв, что соответствует количеству ячеек).

Физические свойства

Слоистое строение графита определяет его характерные физические свойства. Он мягкий (слои легко смещаются друг относительно друга, что позволяет ему оставлять след на бумаге), непрозрачный, имеет серо-черный цвет с металлическим блеском, жирный на ощупь. Благодаря наличию делокализованных электронов (по одному на каждый атом углерода) графит хорошо проводит электрический ток и тепло. Является тугоплавким веществом.

Применение

Свойства графита обуславливают его широкое применение. Из него изготавливают: стержни для карандашей (благодаря мягкости), электроды для электролиза и дуговых печей (благодаря электропроводности и тугоплавкости), твердые смазочные материалы (благодаря слоистости и низкому коэффициенту трения), тигли для плавки металлов (благодаря тугоплавкости и химической инертности).

Ответ: Для левой ветви схемы (Графит): название — Графит; кристаллическая решётка — атомная; описание строения — "Атомы углерода связаны в гексагональные слои и лежат в одной плоскости, поэтому структура слоистая"; физические свойства — мягкий, серо-черный с металлическим блеском, электропроводный, жирный на ощупь; применение — стержни карандашей, электроды, смазочные материалы, тигли.

Алмаз (правая ветвь схемы)

Название аллотропной модификации для верхних ячеек (5 шт.) — Алмаз.

Кристаллическая решётка

В ячейки (8 шт.) под этим заголовком вписывается слово объемная. Алмаз, как и графит, имеет атомную кристаллическую решётку, но её тип — каркасный или объемный. Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации. Каждый атом образует четыре прочные ковалентные связи с соседними атомами, создавая жесткую трехмерную (объемную) структуру.

Исходя из этого, предложение в схеме заполняется так: "Каждый атом углерода окружён 4 (1 ячейка) атомами, которые расположены в вершинах тетраэдра" (в слово "тетраэдра" 9 букв, что соответствует количеству ячеек).

Физические свойства

Прочная каркасная структура определяет уникальные свойства алмаза. Это самое твердое из всех известных природных веществ (10 по шкале Мооса). Чистые кристаллы алмаза прозрачны, бесцветны, обладают сильным блеском и способностью сильно преломлять свет (высокий показатель преломления). Алмаз является диэлектриком (не проводит электрический ток), так как все валентные электроны задействованы в образовании прочных связей. Обладает очень высокой теплопроводностью.

Применение

Благодаря своим свойствам алмаз находит важное применение. Ограненные алмазы — бриллианты — используются как драгоценные камни в ювелирном деле. Технические алмазы (природные и синтетические) благодаря исключительной твердости применяются для изготовления режущих, буровых и шлифовальных инструментов и материалов.

Ответ: Для правой ветви схемы (Алмаз): название — Алмаз; кристаллическая решётка — объемная; описание строения — "Каждый атом углерода окружён 4 атомами, которые расположены в вершинах тетраэдра"; физические свойства — очень твердый, прозрачный, диэлектрик, сильно преломляет свет; применение — ювелирные украшения (бриллианты), режущие и абразивные инструменты.