Chemia - Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (nowy) - Zadanie 1.

Kategoria: Izotopy i promieniotwórczość Elektrony w atomach, orbitale Układ okresowy pierwiastków Typ: Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

Wśród sztucznych przemian jądrowych można wyróżnić reakcje, które są następstwem bombardowania stabilnych jąder nukleonami. Poniżej przedstawiono równanie takiej reakcji (przemiana I), a drugą – opisano schematem (przemiana II).

przemiana I 63Li + 11p → 32He + 42He
przemiana II 3517Cl + 10n → 35ZX + 11p , gdzie Z oznacza liczbę atomową pierwiastka X.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.

W równaniach tych przemian bilansuje się oddzielnie liczby atomowe i oddzielnie liczby masowe. Ich sumy po obu stronach równania muszą być sobie równe.

1.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol chemiczny pierwiastka X, symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X, liczbę elektronów walencyjnych w atomie pierwiastka X oraz najniższy stopień utlenienia, który przyjmuje ten pierwiastek w związkach chemicznych.

Symbol pierwiastka Symbol bloku Liczba elektronów walencyjnych Najniższy stopień utlenienia
       

1.2. (0–1)

Elektrony w atomie mogą absorbować energię i zajmować wyższe poziomy energetyczne. Atom może znaleźć się wtedy w takim stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony podpowłok walencyjnych będą niesparowane.

Uzupełnij poniższe schematy, tak aby przedstawiały zapis konfiguracji elektronowej atomu pierwiastka X w stanie podstawowym oraz w stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony walencyjne są niesparowane i należą do powłoki trzeciej.

Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym

Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym

1.3. (0–1)

Oblicz, ile miligramów obu izotopów helu powstałoby łącznie ze 100 miligramów izotopu litu 63Li w wyniku przemiany I, gdyby proces przebiegał z wydajnością równą 100%. Przyjmij, że wartości masy atomowej poszczególnych izotopów są równe ich liczbom masowym.

Rozwiązanie: 

1.1. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie wszystkich kolumn tabeli.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.

Poprawna odpowiedź

Symbol pierwiastka Symbol bloku Liczba elektronów walencyjnych Najniższy stopień utlenienia
S p 6 - II lub - 2

1.2. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie zapisu prowadzące do przedstawienia konfiguracji elektronowej atomu w stanie podstawowym i w stanie wzbudzonym siarki przy poprawnym wyborze pierwiastka w zad. 1.1.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.

Poprawna odpowiedź
Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym

Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym

Uwagi:

  • Zwroty strzałek mogą być przeciwne; zwroty strzałek ilustrujących elektrony niesparowane na podpowłoce 3s, 3p, 3d muszą być takie same.
  • Możliwe jest inne rozmieszczenie elektronów spełniające warunki zadania.

1.3. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w miligramach.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia lub popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego lub podanie wyniku z błędną jednostką albo brak rozwiązania.

Poprawne rozwiązanie

1 mol 6Li
6 mg Li
100 mg Li


1 mol 3He + 1 mol 4He
7 mg He
x

⇒ x = 117 (mg)

Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.