Вариант 1, страница 67 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Щелочные металлы — это элементы IА группы периодической системы. К ним относятся литий ($Li$), натрий ($Na$), калий ($K$), рубидий ($Rb$), цезий ($Cs$) и франций ($Fr$). Из предложенных вариантов магний ($Mg$) и кальций ($Ca$) являются щелочноземельными металлами (IIA группа), цинк ($Zn$) — переходный металл (IIB группа), а рубидий ($Rb$) — щелочной металл.

Ответ: б) $Rb$.

2. Число электронов на внешнем энергетическом уровне для элементов главных подгрупп (А-групп) равно номеру группы.

а) $Li$ (IА группа) – 1 электрон, $B$ (IIIA группа) – 3 электрона.

б) $Ca$ (IIA группа) – 2 электрона, $Ga$ (IIIA группа) – 3 электрона.

в) $N$ (VA группа) – 5 электронов, $S$ (VIA группа) – 6 электронов.

г) $C$ (IVA группа) – 4 электрона, $Si$ (IVA группа) – 4 электрона.

Одинаковое число внешних электронов у углерода ($C$) и кремния ($Si$).

Ответ: г) $C$ и $Si$.

3. Атом фосфора ($P$) имеет порядковый номер 15 в периодической системе, следовательно, у него 15 протонов в ядре и 15 электронов. Фосфор находится в 3-м периоде, поэтому у его атома 3 энергетических уровня. Распределение электронов по уровням: на первом уровне — 2 электрона, на втором — 8 электронов, на третьем (внешнем) — $15 - 2 - 8 = 5$ электронов. Электронная схема атома фосфора: 2e⁻, 8e⁻, 5e⁻.

Ответ: в) 2e⁻, 8e⁻, 5e⁻.

4. Число протонов в ядре атома химического элемента определяется его порядковым номером в периодической системе. Нуклид $^{18}O$ — это изотоп кислорода. Кислород ($O$) имеет порядковый номер 8. Следовательно, в ядре любого атома кислорода, включая нуклид $^{18}O$, содержится 8 протонов. Верхний индекс 18 — это массовое число, равное сумме протонов и нейтронов ($8$ протонов $+ 10$ нейтронов $= 18$).

Ответ: в) 8.

5. Амфотерными называют свойства соединений, способных в зависимости от условий проявлять как основные, так и кислотные свойства.

а) $CaO$ (оксид кальция) — основный оксид.

б) $FeO$ (оксид железа(II)) — основный оксид.

в) $MgO$ (оксид магния) — основный оксид.

г) $Al_2O_3$ (оксид алюминия) — типичный амфотерный оксид, реагирует и с кислотами, и с щелочами.

Ответ: г) $Al_2O_3$.

6. Рассмотрим утверждения:

а) Неверно. Элементы расположены в порядке возрастания заряда ядра (числа протонов). Существуют пары элементов (например, $Ar$ и $K$), где элемент с большим порядковым номером имеет меньшую атомную массу.

б) Неверно. Подобные свойства имеют элементы одной группы (особенно главной подгруппы). В периоде свойства элементов закономерно изменяются.

в) Неверно. Третий период содержит 8 элементов, а четвертый — 18 элементов.

г) Верно. В главных подгруппах (А-группах) находятся как металлы, так и неметаллы. Например, в IVA группе углерод ($C$) — неметалл, а олово ($Sn$) и свинец ($Pb$) — металлы.

Ответ: г) в А-группах находятся металлы и неметаллы.

7. Изменение свойств оксидов от кислотных к основным происходит при движении по периоду справа налево или по группе сверху вниз. Это связано с уменьшением электроотрицательности элементов, что ведет к усилению металлических (основных) свойств.

Рассмотрим ряд б) $P_2O_5 – SiO_2 – Al_2O_3 – MgO$. Элементы $P, Si, Al, Mg$ находятся в 3-м периоде и расположены справа налево. Их оксиды меняют свойства от сильно кислотного ($P_2O_5$) через кислотный ($SiO_2$) и амфотерный ($Al_2O_3$) к основному ($MgO$). Этот ряд соответствует условию задачи.

Ответ: б) $P_2O_5 – SiO_2 – Al_2O_3 – MgO$.

8. 1) Укажите символ элемента, если формула его высшего гидроксида H₃ЭO₄.

В формуле гидроксида (кислоты) $H_3ЭO_4$ степень окисления водорода $+1$, а кислорода $-2$. Сумма степеней окисления в молекуле равна нулю. Пусть степень окисления элемента Э равна $x$. Тогда: $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Отсюда $3 + x - 8 = 0$, $x = +5$. Высшая степень окисления $+5$ характерна для элементов VA группы. Элементом VA группы, который в больших количествах содержится в костях и зубах, является фосфор ($P$). Его высший гидроксид — ортофосфорная кислота, $H_3PO_4$.

Символ элемента — $P$.

Ответ: $P$.

2) Составьте формулу высшего оксида этого элемента.

Высший оксид соответствует высшей степени окисления элемента. Для фосфора ($P$) это $+5$. Формула высшего оксида фосфора — $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)).

Ответ: $P_2O_5$.

9. Дано:

$m(\text{Э}) = 1,035 \text{ г}$

$N(\text{Э}) = 2,709 \cdot 10^{22}$

$N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$ (постоянная Авогадро)

Найти:

1) Элемент

2) Число протонов ($p^+$) и нейтронов ($n^0$)

3) Электронную схему

Решение:

1) Химический элемент массой 1,035 г содержит 2,709 ⋅ 10²² атомов. Назовите этот элемент.

1. Найдем количество вещества (ν) элемента по формуле: $ν = \frac{N}{N_A}$.

$ν = \frac{2,709 \cdot 10^{22}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 0,045 \text{ моль}$.

2. Найдем молярную массу ($M$) элемента по формуле: $M = \frac{m}{ν}$.

$M = \frac{1,035 \text{ г}}{0,045 \text{ моль}} = 23 \text{ г/моль}$.

3. Относительная атомная масса ($A_r$) элемента численно равна его молярной массе. Элемент с $A_r \approx 23$ — это натрий ($Na$).

Ответ: Натрий ($Na$).

2) Укажите число протонов и нейтронов в ядре атома данного химического элемента.

Порядковый номер натрия ($Na$) в периодической системе — 11. Следовательно, число протонов ($p^+$) в ядре равно 11.

Массовое число ($A$) для самого распространенного изотопа натрия равно 23. Число нейтронов ($n^0$) вычисляется как разность между массовым числом и числом протонов: $n^0 = A - Z = 23 - 11 = 12$.

Ответ: 11 протонов и 12 нейтронов.

3) Составьте электронную схему атома этого элемента.

Атом натрия имеет 11 электронов. Они располагаются на трех энергетических уровнях, так как натрий находится в 3-м периоде. Электронная схема: 2e⁻, 8e⁻, 1e⁻.

Ответ: 2e⁻, 8e⁻, 1e⁻.

10. 1) Определите химический элемент, если известно, что он располагается во IIA группе, а массовая доля кислорода в его оксиде составляет 40 %.

Элемент (обозначим его Э) находится во IIA группе, значит, его валентность равна II, и формула его оксида — ЭO. Массовая доля кислорода в оксиде рассчитывается по формуле:

$ω(O) = \frac{A_r(O)}{M_r(ЭO)} = \frac{A_r(O)}{A_r(Э) + A_r(O)}$

Подставим известные значения ($ω(O) = 40\% = 0,4$, $A_r(O) = 16$):

$0,4 = \frac{16}{A_r(Э) + 16}$

$0,4 \cdot (A_r(Э) + 16) = 16$

$0,4 \cdot A_r(Э) + 6,4 = 16$

$0,4 \cdot A_r(Э) = 9,6$

$A_r(Э) = \frac{9,6}{0,4} = 24$

Элемент с относительной атомной массой 24, находящийся во IIA группе, — это магний ($Mg$).

Ответ: Магний ($Mg$).

2) Составьте электронную схему атома данного химического элемента и укажите число электронов, недостающих до завершения внешнего электронного слоя.

Магний ($Mg$) имеет порядковый номер 12, следовательно, у него 12 электронов. Он находится в 3-м периоде. Электронная схема: 2e⁻, 8e⁻, 2e⁻.

На внешнем (третьем) электронном слое находится 2 электрона. Для завершения этого слоя до октета (стабильной конфигурации) необходимо 8 электронов. Таким образом, до завершения слоя недостает $8 - 2 = 6$ электронов.

Ответ: Электронная схема: 2e⁻, 8e⁻, 2e⁻. Недостает 6 электронов.

3) Составьте химическую формулу гидроксида данного элемента. Укажите характер свойств гидроксида.

Магний — металл II группы, его степень окисления в соединениях $+2$. Гидроксид-ион ($OH^-$) имеет заряд $-1$. Формула гидроксида магния — $Mg(OH)_2$. Гидроксид магния является слабым, нерастворимым в воде основанием. Характер свойств — основный.

Ответ: $Mg(OH)_2$, основный гидроксид.

4) Составьте уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить превращения веществ: гидроксид элемента → оксид элемента → хлорид элемента.

Цепочка превращений: $Mg(OH)_2 \rightarrow MgO \rightarrow MgCl_2$.

1. Гидроксид магния разлагается при нагревании на оксид и воду:

$Mg(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} MgO + H_2O$

2. Оксид магния (основный оксид) реагирует с соляной кислотой с образованием соли (хлорида магния) и воды:

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

Ответ:

$Mg(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} MgO + H_2O$

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$