§ 35. Характеристика химического элемента по его положению в периодической системе

1.

Дайте современную формулировку периодического закона. Каков его физический смысл?

Свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов атомных ядер.

Его физический смысл заключается в том, что свойства атомов химических элементов периодически повторяются, потому что периодически повторяется строение их внешнего электронного слоя.

2.

Охарактеризуйте, согласно приведенному в параграфе плану, следующие химические элементы: а) литий; б) азот; в) алюминий; г) хлор.

а) Литий

1) Название химического элемента - литий, химический знак Li, относительная атомная масса 7.

2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 3, элемент 2-го периода (малого), IA-группы (главной).

3) Заряд ядра атома 3⁺ , оно содержит 3 прогона; в ядре нуклида $\mathrm{^7_3Li}$ 4 нейтрона. Так как заряд ядра лития равен 3⁺, то у него 3 электрона, которые размещаются на двух электронных слоях: $\mathrm{_3Li\,\, 2e^-,\, 1e^-.}$ На внешнем (незавершенном) слое — один электрон.

4) Элемент относится к группе металлов. Его простое вещество при обычны условиях находится в твердом агрегатном состоянии. Формула простого вещества — Li.

5) Валентноеть лития в высшем оксиде равна 1, летучих водородных соединений не образует.

6) Формула высшего оксида — $\mathrm{Li_2O}$. Taк как литий является типичным металлом, то этот оксид принадлежит к основным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, представляет собой основание (щелочь) — $\mathrm{LiOH}$.

7) Летучего водородного соединения не образует.

б) Азот

1) Название химического эле мента — азот, химический знак N, относительная масса 14,0.

2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 7, элемент 2-го периода (малого), VA-группы (главной).

3) Заряд ядра атома 7⁺, оно содержит 7 протонов; в ядре нуклида $\mathrm{^{14}_7N}$ 7 нейтронов. Так как заряд ядра азота равен 7⁺, то у него 7 электронов, которые размещаются на двух электронных слоях: $\mathrm{_7N\,\, 2e^-,\, 5e^-}.$ На внешнем (незавершенном) слое — пять электронов.

4) Элемент относится к группе неметаллов. Его простое вещество при обычных условиях находится в газообразном агрегатном состоянии. Формула простого вещества $\mathrm{N_2}$.

5) Валентность азота в высшем оксиде равна V, так как это элемент V группы. Валентность в летучем водородном соединении равна III.

6) Формула высшего оксида — $\mathrm{N_2O_5}$. Он принадлежит к кислотным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, предел являет собой кислоту $\mathrm{HNO_3}$.

7) Формула летучего водородного соединения — $\mathrm{NH_3}$.

в) Алюминий

1) Название химического элемента — алюминий, химический знак Al, относительная масса 27.

2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 13, элемент 3-го периода (малого), IIIA-группы (главной).

3) Заряд ядра атома 13⁺, оно содержит 13 протонов; в ядре нуклида $\mathrm{_{13}^{27}Al\,\, 14}$ нейтронов. Так как заряд ядра алюминия равен 13⁺, то у него 13 электронов, которые размещаются на трех электронных слоях: $\mathrm{_{13}Al\,\, 2e^-,\, 8e^-,\, 3e^-}$. На внешнем (незавершенном) слое — три электрона.

4) Элемент относится к группе металлов. Его простое вещество при обычных условиях находится в твердом агрегатном состоянии. Формула простого вещества — Al.

5) Валентность алюминия в высшем оксиде равна III, летучих водородных соединений не образует.

6) Формула высшего оксида $\mathrm{A1_2O_3}$, оксид принадлежит к амфотерным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, проявляет амфотерные свойства — $\mathrm{Al(OH)_3}$ или $\mathrm{HAlO_2}$.

7) Летучего водородного соединения не образует.

г) Хлор

1) Название химического эле мента — хлор, химический знак Cl, относительная масса 35.

2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 17, элемент 3-го периода (малого), VIIA-группы (главной).

3) Заряд ядра атома 17⁺, оно содержит 17 протонов; в ядре нуклида $\mathrm{^{35}_{17}Cl}$ 18 нейтронов. Так как заряд ядра хлора равен 17⁺, то у него 17 электронов, которые размещаются на трех электронных слоях: $\mathrm{_{17}Cl\,\, 2e^-,\, 8e^-,\, 7e^-.}$ На внеш нем (незавершенном) слое семь электронов.

4) Элемент относится к группе неметаллов. Его простое вещество при обычных условиях находится в газообразном агрегатном состоянии. Формула простого вещества — $\mathrm{Cl_2}$.

5) Валентность хлора в высшем оксиде равна VII, так как это элемент VII-А группы. Валентность в летучем водородном соединении равна I.

6) Формула высшего оксида — $\mathrm{Cl_2O_7}$. Он принадлежит к кислотным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, представляет собой кислоту — $\mathrm{HClO_4}$.

7) Формула летучего водородного соединения — $\mathrm{HCl}$.

3.

Что означают понятия «металлические» и «неметаллические» свойства элемента? Как изменяются эти свойства у атомов различных элементов по группам и периодам периодической системы?

Металлические свойства — способность атомов отдавать электроны.

Неметаллические свойства — способность атомов присоединять электроны.

Металлические свойства по периоду слева направо ослабевают, по группе сверху вниз нарастают.

Неметаллические свойства по периоду слева направо нарастают, по группе сверху вниз ослабевают.

4.

В каждой паре укажите оксид с более выраженными основными свойствами: а) BeO или MgO; б) CaO или BaO; в) Li₂O или Na₂O; г) K₂O или MgO. Объясните свой выбор.

В главных группах ( группах А) периодической системы с ростом зарядов ядер атомов химических элементов усиливаются металлические свойства их простых веществ, соответственно усиливаются основные свойства их оксидов.

a) MgO; б) BaO; в) Na2O; г) K₂O.

5.

В каждой паре укажите оксид с более выраженными кислотными свойствами: а) CO₂ или SiO₂; б) Al₂O₃ или P₂O₅; в) P₂O₅ или SO₃; г) SO₃ или SeO₃. Объясните свой выбор.

В периоде с ростом заряда ядер атомов свойства оксидов изменяются от основных к кислотным.

а) CO₂; б) P₂O₅; в) SO₃; г) SO₃.

6.

Заполните в тетради таблицу:

7.

Элемент третьего периода, формула высшего оксида которого Э₂O₅. Определите этот элемент и составьте формулу его гидроксида. Какие свойства (кислотные или основные) проявляет этот гидроксид? Есть ли у этого элемента летучее водородное соединение?

Если формула высшего оксида Э₂О₅, значит, элемент находится в пятой группе. В третьем периоде и пятой группе находится фосфор. Формула его гидроксида (кислота) H₃PO₄; проявляет кислотные свойства. Формула летучего водородного соединения PH₃.

8.

Формула летучего водородного соединения элемента третьего периода ЭH₃. Определите этот элемент и составьте формулы его высшего оксида и гидроксида. Какие они проявляют свойства: кислотные или основные?

Если формула летучего водородного соединения ЭН₃, значит, элемент находится в пятой группе. В пятой группе и третьем периоде расположен фосфор. Высший оксид P₂O₅, гидроксид (кислота) H₃PO₄, проявляет кислотные свойства.

9.

Массовая доля кислорода в высшем оксиде элемента VIА-группы равна 60 %. Определите этот элемент

Дано:

$ω\mathrm{(O)}=60\%;$

Элемент — ?

Решение:

1) Так как элемент находится в VI группе, значит, в высшем оксиде проявляет валентность VI. Поэтому формула его высшего оксида ЭO₃.

2) Находим массовую долю элемента: $ω(Э)=100\%-60\%=40\%.$

3) Для определения элемента нужно узнать его относительную атомную массу:

$ω=\dfrac{A_r(эл)·x}{M_r(в-ва)}·100\%;$

$A_r(эл)=\dfrac{ω·M_r(в-ва)}{x·100\%};$

$M_r(ЭО_3)=A_r(Э)·1+A_r(О)·3=A_r(Э)+16·3=A_r(Э)+48;$

$A_r(Э)=\dfrac{ω(Э)·M_r(ЭО_3)}{1·100\%}=\dfrac{40\%·(A_r(Э)+48)}{1·100\%}=0.4·A_r(Э)+19.2·A_r(Э)-0.4·A_r(Э)=19.2;$

$0.6·A_r(Э)=19.2;\,\, A_r(Э)=\dfrac{19.2}{0.6}=32.$

Ответ: элемент, имеющий относительную атомную массу 32, — сера.

10.

Назовите химические элементы, в атомах которых число электронов составляет: 10; 14; 19. Охарактеризуйте их положение в периодической системе. Какие свойства характерны для простых веществ этих элементов?

11.

Готовимся к олимпиадам. При взаимодействии щелочного металла массой 5,55 г с водой выделился газ массой 0,800 г. Определите этот металл.