Номер 1174, страница 183 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1174. Укажите верные утверждения:

а) углерод и кремний находятся в группе VIA;

б) в невозбуждённом состоянии на внешнем энергетическом уровне кремния находится 4 неспаренных электрона;

в) максимальная валентность углерода равна четырём;

г) минимальная степень окисления кремния равна $-4$;

д) электроотрицательность углерода выше, чем кремния;

е) углерод в соединениях может проявлять любые степени окисления от $-4$ до $+4$;

ж) связь С — С является ковалентной полярной;

з) кремний — второй по распространённости в земной коре химический элемент;

и) в твёрдом состоянии кремний имеет атомную кристаллическую решётку;

к) радиус атома кремния меньше, чем атома углерода.

а) углерод и кремний находятся в группе VIA;

Углерод (C) и кремний (Si) являются элементами 14-й группы Периодической системы, или по старой номенклатуре — IV группы главной подгруппы (IVA). Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня у углерода — $2s^22p^2$, а у кремния — $3s^23p^2$. Оба элемента имеют по 4 валентных электрона. В группе VIA (16-я группа) находятся халькогены, такие как кислород (O) и сера (S).

Ответ: Неверно.

б) в невозбуждённом состоянии на внешнем энергетическом уровне кремния находится 4 неспаренных электрона;

Электронная конфигурация внешнего (третьего) энергетического уровня атома кремния в невозбуждённом (основном) состоянии — $3s^23p^2$. На $3s$-подуровне находится одна пара спаренных электронов, а на $3p$-подуровне, согласно правилу Хунда, два электрона занимают разные орбитали и являются неспаренными. Таким образом, в основном состоянии у кремния 2 неспаренных электрона. Четыре неспаренных электрона ($3s^13p^3$) появляются у атома кремния только в возбуждённом состоянии.

Ответ: Неверно.

в) максимальная валентность углерода равна четырём;

Углерод находится в IVA группе. В возбуждённом состоянии ($2s^12p^3$) атом углерода имеет 4 неспаренных электрона на внешнем уровне, которые могут участвовать в образовании четырёх ковалентных связей. Это соответствует максимальной валентности IV, которую углерод проявляет в большинстве своих соединений, например, в метане ($CH_4$) или тетрахлорметане ($CCl_4$).

Ответ: Верно.

г) минимальная степень окисления кремния равна –4;

Минимальная степень окисления для неметаллов, как правило, равна номеру группы минус восемь. Для кремния, элемента IVA группы, это составляет $4 - 8 = -4$. Такую степень окисления кремний проявляет в соединениях с менее электроотрицательными элементами, в основном с металлами, образуя силициды, например, силицид магния ($Mg_2Si$).

Ответ: Верно.

д) электроотрицательность углерода выше, чем кремния;

Углерод и кремний находятся в одной группе (IVA), при этом углерод расположен во втором периоде, а кремний — в третьем. В группах Периодической системы электроотрицательность уменьшается сверху вниз с увеличением радиуса атома. Следовательно, углерод как элемент, стоящий выше, имеет большую электроотрицательность (по Полингу ~2,55), чем кремний (по Полингу ~1,90).

Ответ: Верно.

е) углерод в соединениях может проявлять любые степени окисления от –4 до +4;

Диапазон степеней окисления для углерода действительно от –4 (в $CH_4$) до +4 (в $CO_2$). Однако утверждение, что он может проявлять любые (т.е. все целочисленные) степени окисления в этом диапазоне, не совсем корректно. Например, степени окисления +1 и +3 для углерода нехарактерны и встречаются крайне редко или в виде средних значений в сложных ионах. В то время как степени окисления –4, –2, 0, +2, +4 являются типичными.

Ответ: Неверно.

ж) связь C — C является ковалентной полярной;

Химическая связь является ковалентной полярной, если она образована атомами с разной электроотрицательностью. Связь C — C образована двумя одинаковыми атомами углерода. Разница в их электроотрицательности равна нулю. Поэтому такая связь является ковалентной неполярной.

Ответ: Неверно.

з) кремний — второй по распространённости в земной коре химический элемент;

Это фактическое утверждение. По массовой доле в земной коре самым распространённым элементом является кислород (около 46-49%), а на втором месте находится кремний (около 27-28%), который является основой большинства минералов и горных пород (силикатов).

Ответ: Верно.

и) в твёрдом состоянии кремний имеет атомную кристаллическую решётку;

Кремний в твёрдом состоянии является кристаллическим веществом с атомной кристаллической решёткой, аналогичной решётке алмаза. В узлах этой решётки находятся атомы кремния, связанные друг с другом прочными ковалентными связями. Каждый атом кремния соединён с четырьмя соседними.

Ответ: Верно.

к) радиус атома кремния меньше, чем атома углерода.

Атомный радиус увеличивается в группах сверху вниз, так как увеличивается число электронных слоёв. Углерод находится во втором периоде (2 электронных слоя), а кремний — в третьем (3 электронных слоя). Следовательно, радиус атома кремния (≈111 пм) значительно больше радиуса атома углерода (≈70 пм).

Ответ: Неверно.