СОСТАВ И ЭЛЕКТРОННАЯ
СТРУКТУРА АТОМА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
К ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЕ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ КЛАССОВ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ШКОЛ

Продолжение. Начало см. в № 4, 6, 13/2005

Контрольная работа

При выборе ответа на приводимые контрольные вопросы обратите внимание на то, что правильных ответов на вопрос может быть несколько и все они должны быть указаны.

Вопросы и варианты ответов

1. Сколько квантовых слоев (энергетических уровней и подуровней) имеет химический элемент № 15? Одинакова или различна энергия связи электронов с ядром на всех подуровнях? (Используйте периодическую систему Д.И.Менделеева.)

Ответы.

1) n = 1, l = 0 (1s); n = 2, l = 0, l = 1 (2s, 2p).

Одинакова.

2) n = 1, l = 0 (1s); n = 2, l = 0, l = 1 (2s, 2p); n = 3, l = 0, l = 1, l = 2 (3s, 3p, 3d).

Различна.

3) n = 1, l = 0 (1s); n = 2, l = 0, l = 1 (2s, 2p); n = 3, l = 0, l = 1, l = 2 (3s, 3p, 3d);
    n = 4, l = 0, l = 1, l = 2, l = 3 (4s, 4p, 4d, 4f).

Различна.

(15; K-1.)*

2. Используя периодическую систему химических элементов, изобразите электронные облака внешнего (валентного) энергетического уровня атома химического элемента № 7.

Ответы.

(13–15; K-2.)

3. Из каких орбиталей состоит электронная оболочка атома химического элемента № 18?

Ответы.

1) 1s (одна 1s-орбиталь).

2) 1s, 2s, 2p (одна 1s-орбиталь, одна 2s-орбиталь и три 2p-орбитали: 2p_x, 2p_y, 2p_z).

3) 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d (одна 1s-орбиталь, одна 2s-орбиталь, три 2p-орбитали, одна
3s-орбиталь, три 3p-орбитали и пять 3d-орбиталей).

(12–15; K-3.)

4. Последовательность заполнения орбиталей квантовых уровней и подуровней электронами по принципу наименьшей энергии (в первую очередь – орбитали с наибольшей энергией связывания электронов с ядром) определяется правилами Клечковского, первое из которых гласит, что сначала заполняются состояния с наименьшей суммой главного и орбитального квантовых чисел (n + l). Из двух состояний – 2s и 2p (2s (n = 2, l = 0, n + l = 2); 2p (n = 2, l = 1, n + l = 3)) – сначала заполняется 2s-, а потом 2р-состояние.

Из состояний 3р и 4s, для которых суммы n + l равны, какое заполняется в первую очередь?

Ответы.

1) 3р. 2) 4s. 3) Не имеет значения.

(16; К-4.)

5. Правила Клечковского имеют графическую интерпретацию (см. далее), используя которую можно легко располагать орбитали по возрастанию их энергии. Для этого необходимо начиная с верхней стрелки слева направо скатываться вниз по каждой очередной стрелке и записывать подуровни, встречающиеся на пути движения. Напишите порядок заполнения электронами орбиталей элемента № 27.

Ответы.

1) 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s.

2) 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d.

3) 1s, 2s, 3s, 2p, 3p, 3d, 4s.

(16, 17; К-5.)

6. Сколько электронов максимально может располагаться на каждом уровне и подуровне атома элемента № 26 и сколько их в действительности? Какой принцип гласит, что в атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковые наборы всех четырех квантовых чисел?

Графическая интерпретация правила Клечковского (к вопросу 5)

Ответы.

1) Может быть: 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴.

В действительности: 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d⁶4p⁰4d⁰4f⁰.

Принцип Паули.

2) Может быть:

В действительности:

Принцип Паули.

3) Может быть: 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴.

В действительности: 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶3d⁸.

Правило Хунда.

(12–17, 26; К-6.)

7. Написать электронные и электронно-графические формулы и принадлежности
(s-, p-, d-, f-элемент) химических элементов № 14, 22, 25, 35.

Ответы.

1) ₁₄Si – p-элемент, ₂₂Ti – s-элемент,

₂₅Mn – d-элемент, ₃₅Br – p-элемент.

2) ₁₄Si – s-элемент, ₂₂Ti – p-элемент,

₂₅Mn – d-элемент, ₃₅Br – f-элемент.

3) ₁₄Si – p-элемент, ₂₂Ti – d-элемент,

₂₅Mn – d-элемент, ₃₅Br – p-элемент.

(12–17, 24, 26; К-7.)

8. Приведите значения четырех квантовых чисел для каждого из валентных электронов атома C, находящегося в основном состоянии. Чему равно число валентных электронов при возбуждении атома С? Как изменяются значения квантовых чисел при возбуждении атома С?

Ответы.

1) Два неспаренных электрона и электронная пара.

1   – n = 2, l = 0, m = 0, s = –1/2;

2   – n = 2, l = 0, m = 0, s = +1/2;

3   – n = 2, l = 1, m = –1, s = –1/2;

4   – n = 2, l = 1, m = 0, s = –1/2.

2) Четыре неспаренных электрона.

1   – n = 2, l = 0, m = 0, s = –1/2;

2   – n = 2, l = 1, m = –1, s = –1/2;

3   – n = 2, l = 1, m = 0, s = –1/2;

4   – n = 2, l = 1, m = 1, s = –1/2.

3) Две электронные пары.

1   – n = 2, l = 0, m = 0, s = –1/2;

2   – n = 2, l = 0, m = 1, s = +1/2;

3   – n = 2, l = 1, m = 0, s = –1/2;

4   – n = 2, l = 1, m = 1, s = +1/2.

(15, 16, 19, 25; К-8.)

9. Наблюдается ли периодическая последовательность в изменении радиусов атомов элементов с возрастанием заряда атомных ядер? Как при этом соотносятся размеры атомов и их свойства?

Ответы.

1) Сила электростатического притяжения внешних электронов к ядру и радиусы атомов уменьшаются, что приводит к уменьшению окислительных и увеличению восстановительных свойств.

2) Сила электростатического притяжения внешних электронов к ядру постепенно увеличивается и радиусы атомов уменьшаются, что приводит к уменьшению восстановительных и увеличению окислительных свойств.

(22–24; К-9.)

10. В связи с периодическим изменением валентности химических элементов изменяются ли периодически строение и свойства соединений соответствующих химических элементов?

Ответы.

1) Строение и свойства соединений соответствующих химических элементов в связи с периодическим повторением элементов со сходной электронной структурой атомов и изменением валентности также периодически изменяются, закономерно проявляя сходства и различия.

2) Периодическое повторение химических элементов со сходной электронной структурой с возрастанием заряда ядра атомов и в связи с периодическим изменением их валентности ведет к различиям строения и свойств соединений этих элементов.

(20, 23, 24; К-10.)

11. Как в периодическом законе и отражающей его сущность периодической системе химических элементов на основе теории строения атомов проявляются общие закономерности развития природы? При наличии такого проявления приведите подтверждающие примеры.

Ответы.

1) Универсальность общих законов развития природы не имеет существенного отражения в периодическом законе и системе химических элементов.

2) В периодическом законе и отражающей его сущность периодической системе химических элементов на основе теории строения атомов ярко проявляются общие законы развития природы – законы единства и борьбы противоположностей, перехода количественных изменений в качественные, отрицания отрицания.

(К-11.)

* В случае затруднений при ответе на каждый вопрос вы можете воспользоваться указанными в скобках пунктами из раздела «Методические указания» и из приложения 2 (буква К), которое будет опубликовано в дальнейшем.

Ю.И.ПАХОМОВ,
учитель химии школы № 66
(г. Владивосток)