Текст книги "Химия. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и строение атомов"

5. Характеристика химического элемента

На основе положения элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и строения атома можно предсказать свойства атомов элементов и образованных ими соединений. Для составления характеристики атомов химических элементов используют следующий план:

Задания

5.1. По плану дайте характеристику элементам № 16 и № 20.

5.2. Электронная формула атома ₁s² ₂s² ₂p⁶ ₃s² ₃p² а) Напишите формулу его водородного соединения. б) Напишите формулы его высшего оксида и гидроксида.

5.3. Наибольшим сходством физических и химических свойств обладают простые вещества, образованные химическими элементами: а) Li и S; б) Са и Zn; в) F и Сl; г) Na и Сl.

Обобщающая контрольная работа

Вариант 1

1. Атом – частица

а) электронейтральная

б) положительно заряженная

в) отрицательно заряженная

г) частично заряженная

2. Относительная атомная масса элемента равна

а) числу протонов

б) сумме протонов и нейтронов

в) сумме протонов и электронов

г) числу нейтронов

3. Химический элемент фтор имеет порядковый (атомный) номер

а) 2

б) 7

в) 9

г) 19

4. Выберите формулу изотопа азота 7N, содержащего 8 нейтронов

5. Симметричная восьмерка – форма электронного облака

а) s

б) р

в) d

г) f

6. По схожести строения электронного облака элементы объединяют в семейства

а) подгруппа углерода

б) щелочноземельные

в) s, р, d, f

г) галогены

7. Распределение электронов по энергетическим уровням 2e^-, 8e^-, 5e^– соответствуют строению электронной оболочки атома

а) аллюминия

б) азота

в) фосфора

г) хлора

8. Распределение электронов по энергетическим уровням в ионе Са²⁺

а) 2e^-, 8e^-, 8e^-

б) 2e^-, 8e^-, 8e^– , 4e^-

в) 2e^-, 8e^-, 10e^– , 2e^-

г) 2e^-, 8e^-, 8e^– , 2e^-

9. Электронная формула ₁s²₂s²₂р³ соответствует строению электронной оболочки атома

а) лития

б) углерода

в) азота

г) кислорода

10. В главных (А) подгруппах Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с увеличением заряда ядра атомов не изменяется

а) радиус атома

б) число энергетических уровней

в) общее число электронов

г) число электронов на внешнем энергетическом уровне

11. Краткая электронно-графическая формула

характерезует строение атома

а) бора

б) азота

в) углерода

г) кислорода

12. С увеличением заряда ядер атомов в ряду R→ Na→ К→ Rb металлические свойства

а) усиливаются

б) ослабевают

в) не изменяются

г) изменяются периодически

13. Как изменяются свойства химических элементов с увеличением заряда ядра атомов по периоду

а) металлические свойства усиливаются

б) металлические свойства ослабевают

в) свойства не изменяются

г) свойства изменяются периодически

14. Наиболее ярко выраженные неметаллические свойства проявляет

а) бериллий

б) азот

в) фтор

г) кислород

15. Высшая степень окисления элемента бора

а) +2

б) +3

в) +5

г) +10

16. Элементам VIA группы соответствует электронная формула внешнего энергетического уровня

а) ns²np⁶

б) ns²np⁴

в) ns²np⁵

г) ns²np²

17. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня общая формула высшего оксида

а) R₂O

б) R₂O₅

в) R₂O₇

г) RO₂

18. Низшая степень окисления для элементов – неметаллов равна разности

а) относительной атомной массы и заряда ядра

б) номера группы и номера периода

в) номера группы элемента и максимального номера группы

г) номера периода и номера группы

19. Общая формула газообразного водородного соединения КН₃ соответствует элементам с электронной формулой внешнего энергетического уровня

а) ns²np²

в) ns²np⁴

б) ns²np³

г) ns²np⁵

20. Как изменяются свойства оксидов, образованных элементами 2-го периода, с увеличением заряда ядра их атомов

а) от основных через амфотерные к кислотным

б) не изменяются

в) от кислотных через амфотерные к основным

г) от основных к кислотным

21. Выберите формулу наиболее сильного основания

а) RbОН

б) NaОН

в) КОН

г) LiОН

Вариант 2

1. Элементарный состав атома:

а) ядро, электронная оболочка

б) ядро, электроны

в) протоны, электроны

г) протоны, нейтроны, электроны

2. Число нейтронов в атоме

фосфора равно

а) 31

б) 16

в) 15

г) 46

3. Порядковый (атомный номер) № 4 у химического элемента

а) гелия

б) бериллия

в) углерода

г) водорода

4. Изотопы химических элементов различаются

а) числом протонов

б) числом электронов

в) числом нейтронов

г) зарядом ядра

5. Форма s– электронного облака

а) сложная

б) сферическая

в) отсутствует

г) симметричная восьмерка

6. Электронные семейства элементов называются

а) s, р, d, f

б) халькогены

в) подгруппа азота

г) щелочные

7. Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме хлора

а) 2e^-, 7e^-

б) 2e^-, 8e^-, 5e^-

в) 2e^-, 8e^-, 7e^-

г) 2e^-, 5e^-

8. Распределение электронов по энергетическим уровням в ионе S^2-

а) 2e^-, 8e^-

б) 2e^-, 8e^-, 6e^-

в) 2e^-, 8e^-, 2e^-

г) 2e^-, 8e^-, 8e^-

9. Электронная формула атома углерода

а) 1s²2s²₂p⁶

б) 1s²2s²₂p⁴

в) 1s²2s²

г) 1s²2s²₂p²

10. В главных (А) подгруппах Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с увеличением заряда ядра атомов радиус

а) увеличивается

б) уменьшается

в) не изменяется

г) изменяется периодически

11. Строение атома какого химического элемента характеризует краткая электронно-графическая формула

а) калий

б) фосфор

в) натрий

г) алюминий

12. Наиболее выраженные свойства у элемента

а) бор

б) бериллий

в) углерод

г) литий

13. Металлические свойства химических элементов с увеличением заряда ядра атомов по группе

а) усиливаются

б) ослабевают

в) не изменяются

г) изменяются периодически

14. Неметаллические свойства в ряду элементов S→Se→ Те→Ро

а) не изменяются

б) уменьшаются

в) увеличиваются

г) изменяются периодически

15. Высшая степень окисления элементов численно совпадает

а) с порядковым (атомным) номером элемента

б) с номером периода

в) с номером группы

г) со значением относительной атомной массы

16. Элементам УША группы соответствует электронная формула внешнего энергетического уровня

а) ns²пр⁶

б) ns²пр⁴

в) ns²пр⁵

г) ns²пр²

17. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня общая формула высшего оксида

а) R₂O₃

б) R₂O₅

в) R₂O₇

г) RO₃

18. Низшая степень окисления элемента азота

а) -2

б) -3

в) -5

г) -7

19. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня ns²np⁵ общая формула газообразного водородного соединения

а) H₂R

б) RH₃

в) HR

г) RH₄

20. Как изменяются свойства оксидов, образованных элементами IVA группы, с увеличением заряда ядра их атомов

а) от основных через амфотерные к кислотным

б) не изменяются

в) от кислотных через амфотерные к основным

г) от основных к кислотным

21. Выберите формулу самой сильной бескислородной кислоты

а) HF

б) HCl

в) HBr

г) HI

Ответы

Ответы к заданиям

1.2. В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева под № 29 находится химический элемент медь.

Медь

• Символ элемента Cu («купрум»).

• Относительная атомная масса А_r (C u) = 63,546.

• Элемент находитcя в 4-м большом периоде.

• В IВ группе (в I группе, побочной подруппе).

• Медь – металл.

1.3. В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во IIА группе, 2 – м периоде, находится элемент бериллий.

Символ элемента Be («бериллий»).

•Порядковый (атомный) номер элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева № 4.

•Относительная атомная масса А_r (B e) =9, 0 12 2.

•Элемент находится во 2 – м малом периоде.

• Бериллий – переходный элемент с преобладанием металлических свойств.

1.5. Цинк Zn – 11В группа, 4-й большой период.

Кадмий Сё – 11В группа, 5-й большой период;

Ртуть – 11-В группа, 6 большой период.

1.7.а) мышьяк Аs, азот N, фосфор Р – элементы VА группы. С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе неметаллические свойства ослабевают. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке убывания: Аs № 33, Р № 15, N № 7, следовательно, неметаллические свойства возрастают от мышьяка к азоту ₃₃Аs,₁₅Р, ₇N

б) Азот N, кислород О, углерод С – элементы 2-го малого (типичного) периода, поэтому с увеличением порядкового номера элемента по периоду неметаллические свойства усиливаются. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке возрастания: N № 7, О № 8, С № 6, следовательно, неметаллические свойства возрастают от углерода к кислороду ₆С, ₇N, ₈О.

1.8.Этим элементом Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева является хлор Сl, т. к. по периоду с увеличением порядкового (атомного) номера элемента неметаллические свойства возрастают. Аргон Аг – элемент VIIIA группы является инертным газом и не проявляет химической активности, хотя по физическим свойствам является неметаллом.

1.9. Этим элементом Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева является франций Fr, т. к. по группе с увеличением порядкового (атомного) номера элемента металлические свойства возрастают.

2.1.1.

2.1.2. Число протонов в ядре можно определить по (атомному) номеру элемента.

Число электронов можно определить по порядковым (атомным) номером элемента.

Число нейтронов – это разность между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).

Например:

Калий —

протонов 19; электронов 19, т. к. порядковый (атомный) номер элемента № 19; нейтронов 20 (А_г – Z = 39–19 = 20).

2.1.4. Так как число электронов в атоме численно равно порядковому (атомному) номеру элемента, то это элемент № 31 – галлий Оа. Элементарный состав атома галлия: число электронов е^- = 31, следовательно, и число протонов в ядре атома р+ = 31, т. к. атом электронейтрален.

Относительная атомная масса А_r = 70; число нейтронов в ядре атома n⁰= А_r – Z = 70–31 = 39.

2.1.5.

2.2.2. б) Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).

2.2.3. Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента № 3, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).

2.2.5. Найдем среднеарифметическое значение атомных масс с учетом распространения изотопов бора в природе:

A_r(B) = (10×19,57+11×80,43)/100 = 10,8

2.3.2. в) Элементы № 6 – углерод и № 9 – фтор находятся во втором малом периоде и имеют одинаковое число энергетических уровней – 2.

2.3.3. 1 – б); 2 – а); 3 – в); 4 – е); 5 – г); 6 – д).

2.3.4. б) Азот; в) кальций.

2.3.5.а) Литий Li(+3) 2е^-, 1е^-

Один (первый) энергетический уровень завершен, один (второй) – не завершен.

б) № 16 химический элемент сера

S (+16) 2е^-, 8е^-, 6е^-,

2 завершенных энергетических уровня (первый и второй);

1 незавершенный (третий) энергетический уровень

2.3.6.б) Химический элемент с порядковым номером № 11 – натрий находится в 3-м периоде, 1А группе.

В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 1 электрон, следовательно, натрий является металлом.

в) Химический элемент с порядковым номером № 15 – фосфор находится в 3-м периоде, VА группе.

В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 5 электронов, следовательно, фосфор является неметаллом.

2.5.2.

• 1В, сера – неметалл, т. к. всего 6 электронов на внешнем энергетическом уровне (3s²3р⁴).

• 2Д, магний – металл, т. к. всего 2 электрона на внешнем энергетическом уровне (3s²).

• 3Г, углерод – неметалл, т. к. всего 4 электрона на внешнем энергетическом уровне (2s²2p²).

• 4А, калий – металл, т. к. всего 1элек-трон на внешнем энергетическом уровне (4s¹).

• 5Б, гелий – благородный газ, т. к. завершен внешний энергетический уровень (1s²).

2.5.3.

а) № 14 – кремний, 4 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IVA группы;

б) № 8 – кислород, 6 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIA группы;

в) № 4 – бериллий, 2 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IIA группы;

г) № 9 – фтор, 5 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIIA группы;

д) № 13 – алюминий, 3 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IIIA группы.

2.5.4. г) Это элемент калий K, т. к. в атоме калия 4 энергетических уровня и один электрон на внешнем энергетическом уровне 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

2.5.5. 1Г, 2А, 3Б, 4В, 5Д.

2.6.2.

2.6.3. б) n=4 в) n=2

2.6.4.

2.7.2. Протонов р⁺ = 8, электронов e^– = 10 → это отрицательно заряженный ион (анион).

Число протонов соответствует порядковому (атомному) номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Следовательно, это ион О^2-.

2.7.4.

Ион S^2- имеет 8 электронов на третьем энергетическом уровне.

2.7.5.

3.1.

б) ₄₁Nb + 41 2e^-, 8e^-,18e^-,12e^-,1e^-…5s¹4d⁴ → d-элемент

в) ₅₃I + 53 2e^-, 8e^-,18e^-,18e^-,7e^-…5s²5p⁵→ р-элемент

г) ₂₆Fe + 26 2e^-, 8e^-,14e^-,2e^-….4s²3d⁶→ d-элемент

3.2.

б) ₅s² ₅p³– сурьма Sb, р-элемент

в) ₆s²₆р² – свинец Pb, р-элемент

г) ₃s²– магний Mg, s-элемент

д) ₃d⁴₄s²– железо Fe, d-элемент

3.3.

б) ₁₇Сl и ₃₅Вг – элементы одной группы → Ra(Сl) < Ra(Вг), Э.О.(Сl) > Э.О.(Вг)

в) ₁₂Мg и ₅₆Ва – элементы одной группы → Ra(Mg) < Иа(Ва), Э.О.(Mg) > Э.О.(Ва)

г) ₈₀Hg и ₈₅At – элементы одного периода → Ra(Hg) > Rа(Аt), Э.О.(Hg) < Э.О.(At)

3.5.

б) ₂₅Мп – элемент № 25, находится в 4-м большом периоде, в VII группе, побочной (В) подгруппе. Следовательно, он имеет на внешнем и предвнешнем энергетических уровнях атома семь валентных электронов (…₃d⁵₄s²).

в) ₅₀ – элемент № 50, находится в 5-м большом периоде, в IV группе, главной (А) подгруппе. Следовательно, он имеет на внешнем энергетическом уровне атома четыре валентных электрона (…₅s²₅р²).

4.1.

б) Cl или I – хлор № 17 и иод № 53 элементы одной группы, следовательно, у них одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне. Вывод: хлор обладает более ярко выраженными неметаллическими свойствами.

в) As или Se – мышьяк № 33 и селен № 34 элементы одного периода. Мышьяк – элемент VA группы, следовательно, в его атоме 5 электронов на внешнем энергетическом уровне. У селена 6 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIA группы. Вывод: селен обладает более ярко выраженными неметаллическими свойствами.

4.2. Расположим предложенные химические элементы по возрастанию порядковых (атомных) номеров: ₁₉K, ₂₄Cr, _2SCu, ₃₀Zn. По периоду с увеличением порядкового (атомного) номера элемента металлические свойства ослабевают. В атоме калия один электрон на внешнем энергетическом уровне… s¹, т. к. это элемент IA группы. Следовательно, у калия наиболее ярко выраженные металлические свойства.

4.3. Следовательно, свойства оксидов изменяются от основного через амфотерный оксид к кислотным. Li₂O – основный оксид; ВеО – амфотерный оксид; В₂О₃, CO₂, N₂O₅ – кислотные оксиды.

4.4. Селен – элемент 4-го периода VIA группы, находится над условной диагональю ₄Ве – ₈₅At, следовательно, это неметалл, его оксид будет проявлять кислотные свойства.

Барий – элемент IIA группы, в которой находятся только металлы, следовательно, его оксид будет проявлять основные свойства.

Алюминий – находится на условной диагонали ₄Ве – ₈₅At, следовательно, это переходный элемент, его оксид будет проявлять амфотерные свойства.

4.5. Предложенные оксиды образованы элементами: неметаллами Cl, P, S, металлами Al и Mg. Алюминий Al – переходный элемент, следовательно, его оксид будет проявлять амфотерные свойства.

4.6. а) По периоду с возрастанием порядкового (атомного) номера элемента радиус атомов уменьшается (ассоциация: «Снежная баба, смотрящая вдаль»), т. к. при одинаковом количестве энергетических уровней и увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне происходит сжатие электронной оболочки атомов.

4.7. Данные водородные соединения образованы элементами VIA группы. С увеличением порядкового (атомного) номера элемента прочность образованных ими водородных соединений уменьшается из-за увеличения радиуса атома элемента, соединенного с водородом, и увеличиваются кислотные свойства растворов данных водородных соединений. Раствор селеноводорода будет проявлять более сильные кислотные свойства.

4.8. Номер группы совпадает с высшей степенью окисления элемента в формуле высшего оксида. Определим степень окисления элементов R в предложенных формулах:

Ответ – RO₂.

Или возьмите краткую форму Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, в которой над семейством лантаноидов записаны формулы высших оксидов и летучих водородных соединений. Под IV группой в строке высших оксидов найдите необходимую формулу.

4.9.Низшую степень окисления элемента неметалла можно рассчитать, если из номера группы серы VI вычесть максимальный номер группы VIII (6–8 = -2).

Низшая степень окисления серы -2.

4.10.В водородных соединениях элементы – неметаллы проявляют низшую степень окисления, которую можно рассчитать, если из номера группы V вычесть максимальный номер группы VIII (5–8 = -3). Определим степень окисления элементов II в предложенных формулах:

Ответ – RН₃. Или возьмите краткую форму Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, в которой над семейством лантаноидов записаны формулы высших оксидов и летучих водородных соединений. Под V группой в строке летучих водородных соединений найдите необходимую формулу.

5.1. Элемент № 16 – сера.

Элемент № 20 – кальций.

5.2. ₁s²₂s²₂р⁶₃s²₃р²– это элемент кремний ₁₄S¹, т. е. общая сумма электронов 14, и равна порядковому (атомному) номеру элемента.

Проверка: 3 энергетических уровня → 3-й период, 4 электрона на внешнем энергетическом уровне → IV группа, р-элемент → главная подгруппа.

Высшая степень окисления +4 равна номеру группы.

Низшая степень окисления -4 (4–8 = -4):

а) формула его водородного соединения

– газ силан,

б) формула его высшего оксида

– оксид кремния(1V) и формула гидроксида H₂Si+⁴O₃ – кремниевая кислота.

5.3. Сходными свойствами обладают простые вещества, образованные элементами, расположенными в одной группе и подгруппе.

а) Li и S – литий – элемент IA группы, а сера – элемент VIA группы.

б) Ca и Zn – кальций – элемент IIA, а цинк – элемент IIB группы

в) F и Cl – элементы VIIA группы

г) Na и Cl – натрий – элемент IA группы, хлор – элемент VIIA группы.

Ответ: в).