Номер 224, страница 39 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

224. Укажите верные утверждения:

а) на четвёртом энергетическом уровне максимально может находиться 16 электронов;

б) энергия электрона на $4s$-орбитали ниже, чем на $3d$-орбитали;

в) $p$-орбитали имеют форму вытянутой гантели;

г) форма $s$-орбиталей не зависит от номера энергетического уровня;

д) число различных по форме $d$-орбиталей равно шести;

е) на втором энергетическом уровне имеется четыре орбитали;

ж) число $s$-орбиталей в атоме натрия равно трём;

з) на третьем энергетическом уровне имеются $s$-, $p$- и $d$-подуровни;

и) $d$-подуровень максимально вмещает 8 электронов;

к) для размещения 16 электронов достаточно двух энергетических уровней.

а) на четвёртом энергетическом уровне максимально может находиться 16 электронов;

Максимальное число электронов $N$, которое может находиться на энергетическом уровне с главным квантовым числом $n$, вычисляется по формуле $N = 2n^2$. Для четвёртого энергетического уровня ($n=4$), максимальное число электронов составляет $N = 2 \times 4^2 = 2 \times 16 = 32$ электрона. Утверждение неверно. Ответ: неверно.

б) энергия электрона на 4s-орбитали ниже, чем на 3d-орбитали;

Согласно правилу Клечковского (правило $n+l$), энергия орбитали тем ниже, чем меньше сумма главного ($n$) и орбитального ($l$) квантовых чисел. Для $4s$-орбитали $n=4, l=0$, сумма $n+l=4$. Для $3d$-орбитали $n=3, l=2$, сумма $n+l=5$. Так как $4 < 5$, энергия $4s$-орбитали ниже энергии $3d$-орбитали, и она заполняется электронами раньше. Утверждение верно. Ответ: верно.

в) p-орбитали имеют форму вытянутой гантели;

$p$-орбитали действительно имеют форму объёмной восьмёрки, которую часто описывают как гантель. На каждом энергетическом уровне, начиная со второго, существует три $p$-орбитали, ориентированные перпендикулярно друг другу вдоль осей координат. Утверждение верно. Ответ: верно.

г) форма s-орбиталей не зависит от номера энергетического уровня;

Все $s$-орбитали ($1s, 2s, 3s$ и т.д.) имеют сферическую форму. С ростом номера энергетического уровня (главного квантового числа $n$) увеличивается размер орбитали, но её форма остаётся сферической. Утверждение верно. Ответ: верно.

д) число различных по форме d-орбиталей равно шести;

$d$-подуровень ($l=2$) включает в себя $2l+1 = 2 \times 2 + 1 = 5$ орбиталей. Утверждение о шести орбиталях неверно. Ответ: неверно.

е) на втором энергетическом уровне имеется четыре орбитали;

На втором энергетическом уровне ($n=2$) есть два подуровня: $s$-подуровень ($l=0$), состоящий из одной орбитали ($2s$), и $p$-подуровень ($l=1$), состоящий из трёх орбиталей ($2p$). Общее число орбиталей равно $1+3=4$. Также число орбиталей на уровне $n$ равно $n^2$, то есть $2^2=4$. Утверждение верно. Ответ: верно.

ж) число s-орбиталей в атоме натрия равно трём;

Электронная конфигурация атома натрия (Na, порядковый номер 11) — $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. В атоме натрия заселены электронами три $s$-орбитали: $1s$, $2s$ и $3s$. Утверждение верно. Ответ: верно.

з) на третьем энергетическом уровне имеются s-, p- и d-подуровни;

Для третьего энергетического уровня ($n=3$) орбитальное квантовое число $l$ может принимать значения $0, 1, 2$. Эти значения соответствуют $s$- ($l=0$), $p$- ($l=1$) и $d$- ($l=2$) подуровням. Утверждение верно. Ответ: верно.

и) d-подуровень максимально вмещает 8 электронов;

$d$-подуровень состоит из 5 орбиталей. Каждая орбиталь может вместить максимум 2 электрона (принцип Паули). Следовательно, максимальная ёмкость $d$-подуровня составляет $5 \times 2 = 10$ электронов. Утверждение неверно. Ответ: неверно.

к) для размещения 16 электронов достаточно двух энергетических уровней.

Максимальная ёмкость первого энергетического уровня ($n=1$) — 2 электрона. Максимальная ёмкость второго ($n=2$) — 8 электронов. Суммарно на двух уровнях может разместиться $2+8=10$ электронов. Для размещения 16 электронов необходимо задействовать и третий энергетический уровень. Утверждение неверно. Ответ: неверно.