Номер 244, страница 42 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

244. Укажите верные утверждения:

a) номер группы равен числу энергетических уровней в атоме;

б) $3p$-орбитали заполняются электронами после $3s$-орбиталей;

в) в атоме кислорода в невозбуждённом состоянии имеется 2 неспаренных электрона;

г) в возбуждённом состоянии число неспаренных электронов в атоме углерода может быть больше, чем в атоме азота;

д) число свободных орбиталей в атоме серы в невозбуждённом состоянии равно пяти;

е) высший оксид элемента четвёртого периода имеет формулу $RO_2$;

ж) у элементов, расположенных в одном периоде, одинаковая конфигурация внешнего электронного слоя;

з) элементы группы $IVA$ образуют водородные соединения состава $RH_4$;

и) первый период состоит только из $s$-элементов.

а) Номер периода, а не группы, определяет число энергетических уровней в атоме. Номер группы для элементов главных подгрупп (А-групп) равен числу электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов). Например, натрий (Na) находится в 1-й группе и 3-м периоде, у него 3 энергетических уровня и 1 валентный электрон.

Ответ: неверно.

б) Согласно принципу наименьшей энергии (правило Клечковского), электроны заполняют орбитали в порядке возрастания их энергии, которая определяется суммой главного и орбитального квантовых чисел ($n+l$). Для 3s-орбитали $n=3, l=0$, сумма $n+l=3$. Для 3p-орбиталей $n=3, l=1$, сумма $n+l=4$. Так как $3 < 4$, 3s-орбиталь заполняется раньше, чем 3p-орбитали.

Ответ: верно.

в) Атом кислорода (O) имеет порядковый номер 8. Его электронная конфигурация в невозбуждённом (основном) состоянии: $1s^22s^22p^4$. На внешнем p-подуровне, состоящем из трёх орбиталей, четыре электрона распределяются согласно правилу Хунда: сначала по одному электрону в каждую орбиталь, а четвёртый образует пару с одним из них. В результате образуется одна электронная пара и два неспаренных электрона.

Ответ: верно.

г) Атом углерода (C) в основном состоянии имеет конфигурацию $1s^22s^22p^2$ и 2 неспаренных электрона. При возбуждении один электрон с 2s-орбитали переходит на свободную 2p-орбиталь, и конфигурация становится $1s^22s^12p^3$. В таком состоянии у атома углерода 4 неспаренных электрона. Атом азота (N) в основном состоянии имеет конфигурацию $1s^22s^22p^3$ и 3 неспаренных электрона. Таким образом, число неспаренных электронов в возбуждённом атоме углерода (4) больше, чем в основном состоянии атома азота (3).

Ответ: верно.

д) Атом серы (S) имеет порядковый номер 16 и находится в 3-м периоде. Его электронная конфигурация в основном состоянии: $1s^22s^22p^63s^23p^4$. Валентным является третий энергетический уровень ($n=3$), который содержит s-, p- и d-подуровни. В основном состоянии подуровни 3s и 3p частично или полностью заполнены электронами. Подуровень 3d, состоящий из пяти орбиталей, полностью свободен. Таким образом, в атоме серы в невозбуждённом состоянии имеется пять свободных 3d-орбиталей.

Ответ: верно.

е) Формула высшего оксида RO₂ соответствует элементу, проявляющему высшую степень окисления +4. В четвёртом периоде есть такие элементы (например, германий GeO₂, титан TiO₂), но это не является общим правилом для всех элементов периода. Например, высший оксид калия (K) - K₂O (степень окисления +1), а марганца (Mn) - Mn₂O₇ (степень окисления +7). Утверждение, представленное как общее свойство, является неверным.

Ответ: неверно.

ж) У элементов, расположенных в одном периоде, одинаковое число электронных слоев (энергетических уровней), но конфигурация внешнего электронного слоя различна, так как при движении по периоду слева направо происходит последовательное заполнение этого слоя электронами. Например, для элементов 2-го периода: Li - $2s^1$, Be - $2s^2$, B - $2s^22p^1$ и так далее. Одинаковая (или схожая) конфигурация внешнего слоя характерна для элементов одной группы.

Ответ: неверно.

з) Элементы группы IVA (14-й группы) - углерод (C), кремний (Si), германий (Ge) и другие - имеют на внешнем энергетическом уровне 4 валентных электрона ($ns^2np^2$). В соединениях с водородом они, как правило, образуют четыре ковалентные связи, образуя летучие водородные соединения состава RH₄ (например, метан CH₄, силан SiH₄).

Ответ: верно.

и) Первый период периодической системы включает два элемента: водород (H) и гелий (He). У водорода электронная конфигурация $1s^1$, у гелия - $1s^2$. У обоих элементов электронами заполняется только s-орбиталь первого энергетического уровня, поэтому оба они относятся к s-элементам. Других подуровней на первом энергетическом уровне нет.

Ответ: верно.