Вариант 2.
1. Запишите буквенное обозначение и единицы измерения молярной массы.
Ответ: Молярная масса обозначается буквой \(M\). Единицы измерения молярной массы: грамм на моль (\(\text{г/моль}\)) или килограмм на моль (\(\text{кг/моль}\)).
2. Чему равно численное значение постоянной Авогадро, записать буквенное обозначение постоянной Авогадро.
Ответ: Постоянная Авогадро обозначается \(N_A\). Её численное значение равно \(6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}\).
3. Рассчитать молярную массу вещества – \(\text{P}_2\text{O}_5\).
Решение:
Молярная масса \(\text{P}_2\text{O}_5\) рассчитывается как сумма атомных масс всех атомов, входящих в молекулу, умноженных на их количество.
Атомная масса фосфора (\(\text{P}\)) приблизительно равна \(31 \text{ г/моль}\).
Атомная масса кислорода (\(\text{O}\)) приблизительно равна \(16 \text{ г/моль}\).
\[M(\text{P}_2\text{O}_5) = 2 \times M(\text{P}) + 5 \times M(\text{O})\]
\[M(\text{P}_2\text{O}_5) = 2 \times 31 \text{ г/моль} + 5 \times 16 \text{ г/моль}\]
\[M(\text{P}_2\text{O}_5) = 62 \text{ г/моль} + 80 \text{ г/моль}\]
\[M(\text{P}_2\text{O}_5) = 142 \text{ г/моль}\]
Ответ: Молярная масса \(\text{P}_2\text{O}_5\) равна \(142 \text{ г/моль}\).
4. К химическим реакциям относятся следующие явления:
А) пропускание углекислого газа через известковую воду;
Б) сжижение кислорода при низких температурах;
В) разделение железа и серы с помощью магнита;
Г) теплопроводность металлов;
Д) гашение соды.
Ответ: Химические реакции – это процессы, в результате которых образуются новые вещества. Из предложенных вариантов к химическим реакциям относятся:
А) пропускание углекислого газа через известковую воду (образуется карбонат кальция, который выпадает в осадок).
Д) гашение соды (реакция соды с кислотой, например, уксусной, с выделением углекислого газа).
5. Какие частицы входят в состав ядра?
Ответ: В состав ядра атома входят протоны и нейтроны.
6. Найдите число протонов, нейтронов и электронов у атома алюминия.
Решение:
Алюминий (\(\text{Al}\)) имеет порядковый номер \(13\) в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Массовое число алюминия обычно равно \(27\).
Число протонов равно порядковому номеру элемента: \(Z = 13\).
В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов: \(e^- = 13\).
Число нейтронов равно разности между массовым числом (\(A\)) и числом протонов (\(Z\)): \(N = A - Z\).
\[N = 27 - 13 = 14\]
Ответ: У атома алюминия \(13\) протонов, \(13\) электронов и \(14\) нейтронов.
7. Как меняются радиусы атомов химических элементов в периодах слева направо и в главных подгруппах сверху вниз?
Ответ:
В периодах слева направо радиусы атомов уменьшаются, так как увеличивается заряд ядра, сильнее притягивая электроны к центру.
В главных подгруппах сверху вниз радиусы атомов увеличиваются, так как увеличивается число электронных слоев.
8. Физический смысл номера группы для главных подгрупп.
Ответ: Номер группы для элементов главных подгрупп указывает на число валентных электронов на внешнем энергетическом уровне атома. Эти электроны участвуют в образовании химических связей.
9. Дан следующий ряд химических элементов: 1)\(\text{Li}\) 2)\(\text{P}\) 3)\(\text{B}\) 4)\(\text{Cu}\) 5)\(\text{N}\).
Ответом в заданиях является последовательность цифр, под которыми указаны химические элементы в данном ряду.
А) Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют на внешнем энергетическом уровне 1 электрон.
Б) Из указанных в ряду химических элементов выберите три элемента, которые в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева находятся в одном периоде. Расположите выбранные элементы в порядке уменьшения их атомного радиуса.
В) Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, степень окисления которых в оксидах может принимать значение +2.
Решение:
А) Элементы с 1 электроном на внешнем энергетическом уровне:
Литий (\(\text{Li}\)) – щелочной металл, 1 электрон на внешнем уровне.
Медь (\(\text{Cu}\)) – переходный металл, имеет сложную электронную конфигурацию, но в некоторых соединениях может проявлять степень окисления +1, что связано с одним электроном на внешнем s-подуровне.
Ответ: 1, 4.
Б) Три элемента в одном периоде в порядке уменьшения атомного радиуса:
Рассмотрим элементы: \(\text{Li}\) (1), \(\text{P}\) (2), \(\text{B}\) (3), \(\text{Cu}\) (4), \(\text{N}\) (5).
Литий (\(\text{Li}\)) находится во 2 периоде.
Бор (\(\text{B}\)) находится во 2 периоде.
Азот (\(\text{N}\)) находится во 2 периоде.
Фосфор (\(\text{P}\)) находится в 3 периоде.
Медь (\(\text{Cu}\)) находится в 4 периоде.
Элементы, находящиеся во 2 периоде: \(\text{Li}\), \(\text{B}\), \(\text{N}\).
В порядке уменьшения атомного радиуса (слева направо по периоду радиус уменьшается):
\(\text{Li}\) (1) > \(\text{B}\) (3) > \(\text{N}\) (5).
Ответ: 1, 3, 5.
В) Два элемента, степень окисления которых в оксидах может принимать значение +2:
Литий (\(\text{Li}\)) – в оксидах степень окисления +1 (\(\text{Li}_2\text{O}\)).
Фосфор (\(\text{P}\)) – в оксидах +3, +5 (\(\text{P}_2\text{O}_3\), \(\text{P}_2\text{O}_5\)).
Бор (\(\text{B}\)) – в оксидах +3 (\(\text{B}_2\text{O}_3\)).
Медь (\(\text{Cu}\)) – в оксидах +1, +2 (\(\text{Cu}_2\text{O}\), \(\text{CuO}\)).
Азот (\(\text{N}\)) – в оксидах +1, +2, +3, +4, +5 (\(\text{N}_2\text{O}\), \(\text{NO}\), \(\text{N}_2\text{O}_3\), \(\text{NO}_2\), \(\text{N}_2\text{O}_5\)).
Таким образом, медь (\(\text{Cu}\)) и азот (\(\text{N}\)) могут иметь степень окисления +2 в оксидах.
Ответ: 4, 5.
10. Опишите положение элемента калия в таблице Менделеева (порядковый номер, группа, подгруппа, период).
Ответ:
Порядковый номер: \(19\).
Группа: \(I\).
Подгруппа: главная (или А-группа).
Период: \(4\).
11. Рассчитайте массовые доли элементов в веществе \(\text{P}_2\text{O}_5\).
Решение:
Молярная масса \(\text{P}_2\text{O}_5\) равна \(142 \text{ г/моль}\) (рассчитано в задаче 3).
Массовая доля элемента в веществе рассчитывается по формуле:
\[\omega(\text{элемента}) = \frac{n \times M(\text{элемента})}{M(\text{вещества})} \times 100\%\]
где \(n\) – число атомов элемента в молекуле.
Массовая доля фосфора (\(\text{P}\)):
\[\omega(\text{P}) = \frac{2 \times M(\text{P})}{M(\text{P}_2\text{O}_5)} \times 100\%\]
\[\omega(\text{P}) = \frac{2 \times 31 \text{ г/моль}}{142 \text{ г/моль}} \times 100\% = \frac{62}{142} \times 100\% \approx 43,66\%\]
Массовая доля кислорода (\(\text{O}\)):
\[\omega(\text{O}) = \frac{5 \times M(\text{O})}{M(\text{P}_2\text{O}_5)} \times 100\%\]
\[\omega(\text{O}) = \frac{5 \times 16 \text{ г/моль}}{142 \text{ г/моль}} \times 100\% = \frac{80}{142} \times 100\% \approx 56,34\%\]
Проверка: \(43,66\% + 56,34\% = 100\%\).
Ответ: Массовая доля фосфора (\(\text{P}\)) в \(\text{P}_2\text{O}_5\) составляет примерно \(43,66\%\), массовая доля кислорода (\(\text{O}\)) – примерно \(56,34\%\).
12. Найдите массу сернистого газа, объем которого равен \(89,6\) литра.
Решение:
Сернистый газ – это диоксид серы (\(\text{SO}_2\)).
Молярный объем любого газа при нормальных условиях (\(\text{н.у.}\)) равен \(22,4 \text{ л/моль}\).
Сначала найдем количество вещества (\(n\)) сернистого газа:
\[n(\text{SO}_2) = \frac{V}{V_m}\]
где \(V\) – объем газа, \(V_m\) – молярный объем.
\[n(\text{SO}_2) = \frac{89,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 4 \text{ моль}\]
Теперь найдем молярную массу сернистого газа (\(\text{SO}_2\)):
Атомная масса серы (\(\text{S}\)) приблизительно равна \(32 \text{ г/моль}\).
Атомная масса кислорода (\(\text{O}\)) приблизительно равна \(16 \text{ г/моль}\).
\[M(\text{SO}_2) = M(\text{S}) + 2 \times M(\text{O})\]
\[M(\text{SO}_2) = 32 \text{ г/моль} + 2 \times 16 \text{ г/моль} = 32 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}\]
Масса вещества (\(m\)) рассчитывается по формуле:
\[m = n \times M\]
\[m(\text{SO}_2) = 4 \text{ моль} \times 64 \text{ г/моль} = 256 \text{ г}\]
Ответ: Масса сернистого газа объемом \(89,6\) литра составляет \(256 \text{ г}\).
13. Составить электронную формулу для атома хлора.
Решение:
Хлор (\(\text{Cl}\)) имеет порядковый номер \(17\), что означает, что у него \(17\) электронов.
Электроны распределяются по энергетическим уровням и подуровням в соответствии с принципом Паули, правилом Хунда и принципом наименьшей энергии.
1-й энергетический уровень: \(1s^2\)
2-й энергетический уровень: \(2s^2 2p^6\)
3-й энергетический уровень: \(3s^2 3p^5\)
Сумма электронов: \(2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17\).
Ответ: Электронная формула атома хлора: \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5\).