Конспект параграфа 33 по химии 8 класс «Характеристика элемента по его положению в Периодической системе» УМК Габриелян Базовый уровень с 2023 года + Ответы на вопросы в конце параграфа. Цитаты из пособия использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения. Код материалов: Химия Габриелян Конспект §33 Базовый уровень.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
Химия 8 класс Габриелян (баз.)
Конспект § 33. Характеристика элемента по его
положению в Периодической системе.
Периодический закон и система Д. И. Менделеева позволяют прогнозировать свойства элементов и их соединений.
План характеристики элемента:
- Положение в Периодической системе (номер, период, группа).
- Строение атома (заряд ядра, число протонов, нейтронов, электронов; распределение электронов по уровням).
- Характер простого вещества (металл или неметалл).
- Сравнение свойств с соседями по группе.
- Сравнение свойств с соседями по периоду.
- Максимальная валентность, формула и характер высшего оксида (основный, амфотерный, кислотный).
- Формула и характер высшего гидроксида (основание, амфотерный гидроксид, кислота).
- Формула летучего водородного соединения (для неметаллов).
План поясняется на примерах металла и неметалла.
Характеристика металла.
Кальций — элемент IIА-группы, 4-го периода. Его атомный номер Z = 20, заряд ядра +20. Ядро содержит 20 протонов и 20 нейтронов, а на электронной оболочке — 20 электронов, распределённых по уровням: 2е; 8е; 8е; 2е.
На внешнем уровне находятся два валентных электрона, поэтому кальций является металлом. Как простое вещество, он обладает тепло- и электропроводностью, пластичностью и металлическим блеском. Металлические свойства кальция выражены сильнее, чем у магния, но слабее, чем у стронция (из-за роста радиуса атома). В сравнении с соседями по периоду: у магния свойства слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у алюминия (из-за увеличения числа внешних электронов).
Максимальная валентность кальция равна II. Высший оксид — CaO (основный оксид), взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и водой. Гидроксид — Ca(OH)₂ (щёлочь), реагирует с кислотами, кислотными оксидами и солями.
Летучего водородного соединения кальций не образует, но даёт твёрдое ионное соединение — гидрид кальция CaH₂.
Характеристика неметалла.
Характеристика неметалла на примере фосфора (³¹₁₅Р)
- Фосфор имеет атомный номер 15 (Z=15), находится в VA-группе, 3-м периоде. Заряд ядра +15, содержит 15 протонов и 16 нейтронов, на оболочке 15 электронов (распределение: 2е, 8е, 5е).
- Для фосфора характерна аллотропия — он образует несколько простых веществ-неметаллов.
- Неметаллические свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у мышьяка (из-за роста радиуса атома в ряду N—P—As). Они также сильнее, чем у кремния, но слабее, чем у серы (из-за увеличения числа электронов на внешнем уровне в ряду Si—P—S).
- Максимальная валентность фосфора — V (пять электронов на внешнем уровне). Формула высшего оксида — P₂O₅ (кислотный оксид). Он взаимодействует с водой, щелочами и основными оксидами.
- Гидроксид фосфора(V) — фосфорная кислота H₃PO₄. Взаимодействует с основаниями, основными оксидами и солями.
- Формула летучего водородного соединения — PH₃ (исправлено с PH₈, так как у фосфора степень окисления -III, аналогично аммиаку NH₃ для азота).
Важное дополнение: По данному плану можно охарактеризовать большинство элементов A-групп. Однако не каждому металлу соответствует только основный оксид и основание: некоторые металлы образуют кислотные оксиды, кислоты и амфотерные соединения.
ОТВЕТЫ на вопросы на странице 146
№ 1. По приведённому в параграфе плану дайте характеристику химических элементов: а) калия; б) магния; в) серы; г) хлора.
План характеристики элемента (по параграфу):
1. Положение в Периодической системе (номер периода, группа, подгруппа).
2. Строение атома (заряд ядра, число протонов, нейтронов, электронов).
3. Число электронов на внешнем уровне (валентные электроны).
4. Формула высшего оксида и его характер (основный, кислотный, амфотерный).
5. Формула летучего водородного соединения (для неметаллов).
► а) Калий (K)
1. Положение: 4 период, I группа, главная подгруппа (А).
2. Строение: Z = 19 (19 протонов, 19 электронов). Нейтронов: 39 — 19 = 20. Схема: \( 2e, 8e, 8e, 1e \).
3. Внешний уровень: 1 электрон.
4. Высший оксид: \( K_2O \) — основный.
5. Водородное соединение: не образует (металл).
► б) Магний (Mg)
1. Положение: 3 период, II группа, главная подгруппа.
2. Строение: Z = 12 (12 p, 12 e). Нейтронов: 24 — 12 = 12. Схема: \( 2e, 8e, 2e \).
3. Внешний уровень: 2 электрона.
4. Высший оксид: \( MgO \) — основный.
5. Водородное соединение: не образует.
► в) Сера (S)
1. Положение: 3 период, VI группа, главная подгруппа.
2. Строение: Z = 16 (16 p, 16 e). Нейтронов: 32 — 16 = 16. Схема: \( 2e, 8e, 6e \).
3. Внешний уровень: 6 электронов.
4. Высший оксид: \( SO_3 \) — кислотный.
5. Летучее водородное соединение: \( H_2S \) (сероводород).
► г) Хлор (Cl)
1. Положение: 3 период, VII группа, главная подгруппа.
2. Строение: Z = 17 (17 p, 17 e). Нейтронов: 35 — 17 = 18. Схема: \( 2e, 8e, 7e \).
3. Внешний уровень: 7 электронов.
4. Высший оксид: \( Cl_2O_7 \) — кислотный.
5. Летучее водородное соединение: \( HCl \) (хлороводород).
№ 2. Летучие водородные соединения состава ЭН3 образуют:
a) Ga, Al, В; б) Fe, S, Sc; в) Be, Са, Sr; г) Р, As, Sb.
Ответ поясните.
Ответ: г) P, As, Sb.
Пояснение:
Элементы, образующие летучие водородные соединения состава \( ЭH_3 \), находятся в V группе (главной подгруппе). У них на внешнем уровне 5 электронов, и для завершения уровня они принимают 3 электрона, образуя соединения с водородом.
— Фосфор (P) → \( PH_3 \) (фосфин)
— Мышьяк (As) → \( AsH_3 \) (арсин)
— Сурьма (Sb) → \( SbH_3 \) (стибин)
*Вариант а)* (Ga, Al, B) — это III группа, они образуют \( ЭH_3 \), но это не «летучие» в обычном понимании (бор образует сложные гидриды, алюминий — твёрдый полимер). *Варианты б) и в)* — элементы других групп, где формула \( ЭH_3 \) невозможна.
№ 3. Расположите элементы в порядке усиления неметаллических свойств:
а) бор, азот, углерод;
б) кислород, селен, теллур;
в) фосфор, мышьяк, хлор, сера, фтор, германий.
Неметаллические свойства усиливаются слева направо в периоде и снизу вверх в группе.
а) Бор (B), азот (N), углерод (C).
Порядок: B → C → N (бор — самый слабый неметалл, азот — самый сильный).
б) Кислород (O), селен (Se), теллур (Te).
Порядок: Te → Se → O (теллур — самый слабый, кислород — самый сильный).
в) Фосфор (P), мышьяк (As), хлор (Cl), сера (S), фтор (F), германий (Ge).
Порядок: Ge → As → P → S → Cl → F (германий — самый слабый, фтор — самый сильный).
№ 4. Как изменяются радиус атома, окислительные свойства атомов, максимальная валентность, металлические свойства простых веществ в ряду элементов:
а) Al — Si — Р — S
б) Ва — Sr — Са — Мg
в) Те — Se — Вr — Cl
г) Ge — Ga — Al — В
► а) Al → Si → P → S
— Радиус атома: уменьшается.
— Окислительные свойства: усиливаются.
— Максимальная валентность: возрастает от 3 (Al) до 6 (S).
— Металлические свойства: ослабевают (Al — металл, S — неметалл).
► б) Ba → Sr → Ca → Mg
— Радиус атома: уменьшается.
— Окислительные свойства: усиливаются (но все — сильные восстановители).
— Максимальная валентность: постоянна (II).
— Металлические свойства: ослабевают (Ba — самый активный, Mg — менее активный).
► в) Te → Se → Br → Cl
— Радиус атома: уменьшается.
— Окислительные свойства: усиливаются.
— Максимальная валентность: возрастает (Te, Se — VI, Br — VII, Cl — VII).
— Металлические свойства: ослабевают (Te — полуметалл, Cl — типичный неметалл).
► г) Ge → Ga → Al → B
— Радиус атома: уменьшается.
— Окислительные свойства: усиливаются.
— Максимальная валентность: постоянна (III).
— Металлические свойства: ослабевают (Ge — полуметалл, B — неметалл).
№ 5. Напишите формулы высшего оксида и соответствующего ему гидроксида с наиболее выраженными кислотными свойствами для элементов-неметаллов: фосфора, кремния, хлора, серы.
Для неметаллов высший оксид — кислотный, а гидроксид — кислота.
— Фосфор (P): \( P_2O_5 \) → \( H_3PO_4 \) (ортофосфорная кислота)
— Кремний (Si): \( SiO_2 \) → \( H_2SiO_3 \) (кремниевая кислота)
— Хлор (Cl): \( Cl_2O_7 \) → \( HClO_4 \) (хлорная кислота)
— Сера (S): \( SO_3 \) → \( H_2SO_4 \) (серная кислота)
ОТВЕТЫ на вопросы на странице 147
№ 6. Напишите формулы высших оксидов и соответствующих им гидроксидов для элементов-металлов: алюминия, магния, меди, лития.
Формулы высших оксидов и гидроксидов для металлов
— Алюминий (Al): \( Al_2O_3 \) → \( Al(OH)_3 \) (амфотерный гидроксид)
— Магний (Mg): \( MgO \) → \( Mg(OH)_2 \) (основание)
— Медь (Cu): \( CuO \) → \( Cu(OH)_2 \) (основание, слабое)
— Литий (Li): \( Li_2O \) → \( LiOH \) (щёлочь)
№ 7. Запишите формулы двух высших оксидов, если их состав ЭО 3 и Э203, а также три уравнения реакций, характеризующие химические свойства этих оксидов.
Свойства оксидов \( ЭO_3 \) и \( Э_2O_3 \)
Предположим, что \( ЭO_3 \) — это \( SO_3 \) (оксид серы(VI)), а \( Э_2O_3 \) — это \( Al_2O_3 \) (оксид алюминия).
1. \( SO_3 \) — кислотный оксид
Реакции:
1. С водой: \( SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 \)
2. С основным оксидом: \( SO_3 + Na_2O \rightarrow Na_2SO_4 \)
3. С основанием: \( SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O \)
2. \( Al_2O_3 \) — амфотерный оксид
Реакции:
1. С кислотой: \( Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O \)
2. С щёлочью: \( Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] \) (тетрагидроксоалюминат натрия)
3. С кислотным оксидом (при сплавлении): \( Al_2O_3 + 3SO_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 \)
№ 8. Напишите уравнения химических реакций кальция: а) с кислородом; б) с серой; в) с водой.
Решение:
Кальций (Ca) — активный металл, IIA группа.
а) С кислородом: Кальций горит ярким красным пламенем, образуя оксид.
\[
2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO
\]
(оксид кальция)
б) С серой: При нагревании образуется сульфид.
\[
Ca + S \rightarrow CaS
\]
(сульфид кальция)
в) С водой: Кальций реагирует бурно, выделяется водород.
\[
Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow
\]
(гидроксид кальция и водород)
№ 9. Используя приведённый в параграфе план, найдите сходство и различия пар химических элементов: а) лития и натрия; б) углерода и азота.
Решение:
*План сравнения (обычно): строение атома (число электронов на внешнем уровне, число уровней), металлические/неметаллические свойства, валентность.*
а) Литий (Li) и Натрий (Na)
* Сходство: Оба находятся в IA группе (щелочные металлы). На внешнем уровне по 1 электрону. Проявляют сильные металлические свойства. Валентность I. Образуют щелочи (LiOH, NaOH).
* Различия: Li — 2 периода (2 электронных слоя), Na — 3 периода (3 слоя). У Na металлические свойства выражены сильнее (т.к. радиус атома больше, электрон легче отдается).
б) Углерод (C) и Азот (N)
* Сходство: Оба находятся во 2 периоде. Имеют одинаковое число электронных слоев (2). Являются неметаллами.
* Различия: C — IVA группа (4 электрона на внешнем уровне), N — VA группа (5 электронов). У N неметаллические свойства выражены сильнее (т.к. ему легче принять электрон до завершения уровня). Высшая валентность: у C — IV, у N — V.
№ 10. Определите положение химических элементов в Периодической системе по еле -дующим данным: а) ядро атома содержит 5 протонов; б) массовое число атома равно 35, причём в ядре атома 18 нейтронов; в) в электронной оболочке атома содержится 13 электронов; г) электронная оболочка атома состоит из трёх энергетических уровней, на внешнем уровне находится 4 электрона.
Решение:
а) 5 протонов → порядковый номер = 5. Это Бор (B). 2 период, IIIA группа.
б) Массовое число = 35, нейтронов = 18. Протонов = 35 — 18 = 17. Это Хлор (Cl). 3 период, VIIA группа.
в) 13 электронов → порядковый номер = 13. Это Алюминий (Al). 3 период, IIIA группа.
г) 3 энергетических уровня (3 период), на внешнем 4 электрона (IVA группа). Это Кремний (Si).
Ответ:
а) Бор (B); б) Хлор (Cl); в) Алюминий (Al); г) Кремний (Si).
№ 11. Прочитайте фрагмент характеристики химического элемента по положению в Периодической системе и определите этот элемент: а) его металлические свойства выражены сильнее, чем у алюминия, но слабее, чем у индия; б) его неметаллические свойства выражены сильнее, чем у бора, но слабее, чем у азота; в) формула летучего водородного соединения — НЭ, а электронная оболочка атома содержит четыре электронных уровня; г) на внешнем электронном уровне содержится четыре электрона, элемент рас -положен в третьем периоде; д) неметалл, максимальная валентность равна пяти, число электронных уровней в электронной оболочке атома равно четырём.
Решение:
Разбираем каждый пункт:
а) Металл, сильнее Al, слабее In. Al (3 пер., IIIA), In (5 пер., IIIA) → элемент стоит между ними в IIIA группе. Это Галлий (Ga).
б) Неметалл, сильнее B, слабее N. B (2 пер., IIIA), N (2 пер., VA) → элемент между ними во 2 периоде. Это Углерод (C).
в) Формула HЭ (водородное соединение), 4 электронных уровня. HЭ — значит элемент I или VII группы (HF, HCl, HBr, HI, LiH, NaH). 4 уровня — 4 период. Для I группы это K (KH), для VII — Br (HBr). Т.к. чаще подразумевают галоген, это Бром (Br).
г) 4 электрона на внешнем уровне, 3 период → IVA группа, 3 период. Это Кремний (Si).
д) Неметалл, высшая валентность V, 4 электронных уровня. 4 уровня — 4 период. Высшая валентность V — VA группа. Это Мышьяк (As).
Ответ: а) Галлий (Ga); б) Углерод (C); в) Бром (Br); г) Кремний (Si); д) Мышьяк (As).
№ 12. Для реакции с хлором взяты одинаковые массы магния и кальция. Не производя химических расчётов, определите, для какой из этих двух реакций потребуется больший объём газообразного хлора.
Решение. Реакции:
\[
Mg + Cl_2 \rightarrow MgCl_2
\]
\[
Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2
\]
На 1 моль металла требуется 1 моль хлора.
Берем одинаковые массы металлов.
* Молярная масса Mg = 24 г/моль.
* Молярная масса Ca = 40 г/моль.
Если масса одинакова (например, 1 грамм), то количество вещества (моль) магния будет больше, чем кальция:
\[
n(Mg) = \frac{m}{24} > n(Ca) = \frac{m}{40}
\]
Так как на 1 моль металла идет 1 моль Cl₂, то для реакции с магнием (которого по количеству вещества больше) потребуется больший объем хлора.
Ответ: Для реакции с магнием потребуется больший объем хлора.
№ 13. При сжигании 0,45 г простого вещества, образованного атомами элемента IIA-группы, образовалось 1,25 г оксида. Определите, какое вещество было взято для реакции.
Решение:
Элемент IIA группы (Me). Реакция:
\[
2Me + O_2 \rightarrow 2MeO
\]
Масса металла = 0,45 г. Масса оксида = 1,25 г.
Масса кислорода = 1,25 — 0,45 = 0,80 г.
Находим количество вещества кислорода:
\[
n(O) = \frac{0,80}{16} = 0,05 \text{ моль}
\]
В оксиде MeO на 1 атом металла приходится 1 атом кислорода.
Значит, количество вещества металла равно количеству вещества атомов кислорода:
\[
n(Me) = n(O) = 0,05 \text{ моль}
\]
Находим молярную массу металла:
\[
M(Me) = \frac{m}{n} = \frac{0,45}{0,05} = 9 \text{ г/моль}
\]
В IIA группе металла с массой 9 нет (Be=9, но он IIA? Нет, Be = 9, но это IIA группа!).
Проверим: Бериллий (Be) имеет атомную массу 9. Он действительно находится во IIA группе.
Ответ: Для реакции был взят бериллий (Be).
№ 14. Представьте себе, что оганесон стал стабильным химическим элементом. Спрогнозируйте свойства этого элемента и соответствующего простого вещества на основании положения в Периодической системе Д. И. Менделеева.
Решение:
Оганесон (Og) находится в 7 периоде, VIIIA группе (18 группа, инертные газы). По идее, это инертный газ. Но если он стабилен:
* Положение: Под радоном (Rn).
* Свойства: Самый тяжелый инертный газ. Должен быть газом (хотя из-за большой массы может быть жидкостью или твердым телом при н.у.). Химически очень инертен (не реагирует ни с чем), но теоретически может образовывать соединения с фтором (как ксенон). Радиоактивен (по условию — стабилен, но в реальности — нет).
Ответ: Оганесон — инертный газ (или твердое вещество), расположенный в 7 периоде, 18 группе. Вероятно, не вступает в химические реакции (или очень слабо), имеет самую большую атомную массу среди всех элементов.
№ 15. Подготовьте сообщение об открытии одного из химических элементов. Для подготовки сообщения можно воспользоваться сайтом химического факультета МГУ.
Тема: Открытие франция (Fr).
План сообщения:
1. Проблема: Д. И. Менделеев оставил пустое место в таблице для элемента №87 (эка-цезий). Ученые долго искали его в природе.
2. Ошибочные открытия: Многие ученые «открывали» его, но ошибались (например, морий, руссий, алкалиний).
3. Истинное открытие: В 1939 году французский химик Маргарита Перей (ученица Марии Кюри) выделила этот элемент из продуктов распада актиния.
4. Название: Она назвала его францием в честь своей родины — Франции.
5. Свойства: Это самый тяжелый щелочной металл (IA группа), крайне радиоактивен. В природе его очень мало (всего 30 граммов в земной коре). Самый сильный восстановитель среди металлов.
Источник: Сайт химического факультета МГУ (раздел «История химии» или «Открытие элементов»).
Вы смотрели: Конспект по химии 8 класс УМК Габриелян Базовый уровень + Ответы на вопросы в конце параграфа. Цитаты из пособия использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения. Код материалов: Химия Габриелян Конспект §33 Базовый уровень. Цитаты из пособия 2023 года использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения.