O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
oba przyjmują w związkach chemicznych taki sam maksymalny stopień utlenienia
konfiguracja elektronowa atomu pierwiastka X w stanie wzbudzonym, który powstał
w wyniku przeniesienia jednego z elektronów sparowanych na podpowłokę wyższą
energetycznie i nieobsadzoną, może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
w stanie podstawowym atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce
3d pięć elektronów.
1.1. (0–2)
Wpisz do tabeli symbol pierwiastka X i symbol pierwiastka Z, numer grupy oraz symbol
bloku konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku konfiguracyjnego
pierwiastek X
pierwiastek Z
1.2. (0–1)
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz maksymalny stopień utlenienia,
jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X:
Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych:
1.3. (0–1)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis z uwzględnieniem podpowłok.
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.
Na poniższym schemacie układu okresowego pierwiastków (bez lantanowców i aktynowców)
zaznaczono położenie trzech pierwiastków oznaczonych numerami I, II oraz III.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli informacja jest prawdziwa, lub literę F, jeżeli
jest fałszywa.
1.
Pierwiastek I jest aktywnym metalem. Reaguje z wodą, w wyniku czego tworzy się wodorotlenek o wzorze ogólnym MeOH, który jest mocną zasadą.
P
F
2.
Pierwiastki II i III są niemetalami. Pierwiastek III jest aktywniejszy od pierwiastka II.
P
F
3.
Wodorki pierwiastków II i III mają wzór ogólny HX. Są rozpuszczalne w wodzie, w której ulegają dysocjacji jonowej, w wyniku czego tworzą się roztwory o odczynie kwasowym.
Na rysunku przedstawiono schemat układu okresowego pierwiastków (bez lantanowców
i aktynowców), na którym umieszczono strzałki A i B odpowiadające kierunkom zmian
wybranych wielkości charakteryzujących pierwiastki chemiczne.
Podkreśl wszystkie wymienione poniżej wielkości, których wzrost wskazują strzałki
oznaczone literami A i B.
1. Dla pierwiastków 1. grupy strzałka A wskazuje kierunek wzrostu
elektroujemności masy atomowej ładunku jądra atomowego
2. Dla pierwiastków grup 1.–2. i 13.–17. okresu III strzałka B wskazuje kierunek wzrostu
elektroujemności masy atomowej ładunku jądra atomowego
Pierwiastek A tworzy aniony złożone o wzorze AO−4 , w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek A jest metalem.
Pierwiastek D tworzy aniony złożone o wzorze DO−3, w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek D może przyjmować w związkach ujemne
stopnie utlenienia.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie, a w wyznaczone miejsca wpisz numer grupy oraz stopień utlenienia.
Pierwiastek A w jonie AO−4 może w reakcji redoks pełnić funkcję (wyłącznie
reduktora / reduktora lub utleniacza / wyłącznie utleniacza). Pierwiastek D w jonie DO−3 może (wyłącznie oddać elektrony / wyłącznie przyjąć
elektrony / oddać lub przyjąć elektrony).
Pierwiastek A należy do grupy układu okresowego pierwiastków.
Pierwiastek D należy do grupy układu okresowego pierwiastków,
a jego najniższy stopień utlenienia w związkach jest równy .
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon
tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje
z cząsteczką wody.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Aniony tlenkowe występują w sieci krystalicznej jonowych tlenków pierwiastków
mających (małą / dużą) elektroujemność i należących do grup układu okresowego
o numerach: (1 i 2 / 14 i 15 / 16 i 17). Ulegające reakcji z wodą tlenki tych pierwiastków
tworzą roztwory o silnie (kwasowym / zasadowym) odczynie, a więc o (niskim / wysokim)
pH.
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon
tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje
z cząsteczką wody.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Aniony tlenkowe występują w sieci krystalicznej jonowych tlenków pierwiastków
mających (małą / dużą) elektroujemność i należących do grup układu okresowego
o numerach: (1 i 2 / 14 i 15 / 16 i 17). Ulegające reakcji z wodą tlenki tych pierwiastków
tworzą roztwory o silnie (kwasowym / zasadowym) odczynie, a więc o (niskim / wysokim)
pH.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność pewnej makroskopowej wielkości
charakteryzującej pierwiastki chemiczne w funkcji ich liczby atomowej Z.
a)
Opisz oś pionową wykresu, podając nazwę tej wielkości oraz jednostkę, w jakiej jest ona wyrażana.
Opis osi pionowej:
Pierwsza energia jonizacji E1 to najmniejsza energia potrzebna do oddzielenia pierwszego
(o najwyższej energii) elektronu od atomu. Poniższy wykres przedstawia zależność pierwszej
energii jonizacji atomów pierwiastków z czterech pierwszych okresów układu okresowego
od liczby atomowej Z tych pierwiastków.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997
b)
Uzupełnij zdanie. Wybierz i podkreśl numer grupy pierwiastków spośród podanych w nawiasie.
W danym okresie układu okresowego największą wartość pierwszej energii jonizacji E1 mają
pierwiastki (pierwszej / trzeciej / siedemnastej / osiemnastej) grupy.
Na poniższym schemacie układu okresowego pierwiastków (bez lantanowców i aktynowców)
zaznaczono położenie trzech pierwiastków oznaczonych numerami I, II oraz III.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli informacja jest prawdziwa, lub literę F, jeżeli
jest fałszywa.
Informacja
P/F
1. Pierwiastek I jest aktywnym metalem. Tworzy wodorek, w którym wodór przyjmuje stopień utlenienia równy – I.
2. Atomy pierwiastka II mają silniejszą tendencję do przyłączania elektronu niż atomy pierwiastka III. W konsekwencji pierwiastek II jest silniejszym utleniaczem niż pierwiastek III.
3. Wodorki pierwiastków II oraz III, rozpuszczając się w wodzie, ulegają dysocjacji jonowej. Stala dysocjacji wodorku pierwiastka II jest większa od stałej dysocjacji wodorku pierwiastka III.
Na rysunku przedstawiono schemat układu okresowego pierwiastków (bez lantanowców
i aktynowców), na którym umieszczono strzałki A i B odpowiadające kierunkom zmian
wybranych wielkości charakteryzujących pierwiastki chemiczne.
Podkreśl wszystkie wymienione poniżej wielkości, których wzrost wskazują strzałki
oznaczone literami A i B.
Dla pierwiastków 1. grupy strzałka A wskazuje kierunek wzrostu
najwyższego stopnia utlenienia promienia atomowego promienia jonowego
Dla pierwiastków grup 1.–2. i 13.–17. okresu III strzałka B wskazuje kierunek wzrostu
najwyższego stopnia utlenienia promienia atomowego charakteru metalicznego
Określ tendencję zmiany (wzrasta, maleje) promienia atomowego i elektroujemności
pierwiastków bloków konfiguracyjnych s i p w grupach układu okresowego
pierwiastków.
W grupie w miarę wzrostu liczby atomowej promień atomowy ,
a elektroujemność .
W układzie okresowym pierwiastków wyróżnia się 4 bloki konfiguracyjne:
blok s, który stanowią pierwiastki 1. i 2. grupy oraz hel – elektrony walencyjne atomów tych pierwiastków (w stanie podstawowym) zajmują w powłoce walencyjnej o numerze n podpowłokę ns
blok p, do którego należą pierwiastki z grup od 13. do 18. z wyjątkiem helu – w powłoce walencyjnej o numerze n atomów tych pierwiastków (w stanie podstawowym) można wyróżnić podpowłokę ns, która jest całkowicie obsadzona elektronami, oraz podpowłokę np, którą zajmują pozostałe elektrony walencyjne
blok d, do którego należą pierwiastki z grup od 3. do 12.
blok f, który stanowią lantanowce i aktynowce.
Zaznacz znakiem x na poniższym schemacie fragmentu układu okresowego wszystkie
pierwiastki, które należą do bloku p, a ich atomy w powłoce walencyjnej (w stanie
podstawowym) mają dokładnie trzy elektrony.
W układzie okresowym pierwiastków wyróżnia się 4 bloki konfiguracyjne:
blok s, który stanowią pierwiastki 1. i 2. grupy oraz hel – elektrony walencyjne atomów tych pierwiastków (w stanie podstawowym) zajmują w powłoce walencyjnej o numerze n podpowłokę ns
blok p, do którego należą pierwiastki z grup od 13. do 18. z wyjątkiem helu – w powłoce walencyjnej o numerze n atomów tych pierwiastków (w stanie podstawowym) można wyróżnić podpowłokę ns, która jest całkowicie obsadzona elektronami, oraz podpowłokę np, którą zajmują pozostałe elektrony walencyjne
blok d, do którego należą pierwiastki z grup od 3. do 12.
blok f, który stanowią lantanowce i aktynowce.
Poniżej wymieniono symbole sześciu pierwiastków.
B C N O F Ne
Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienie poniższych zdań.
Pierwiastki, których symbole wymieniono powyżej, stanowią w układzie okresowym
fragment (II okresu / III okresu / 2. grupy / 3. grupy) i należą do bloku konfiguracyjnego
(s / p). Atomy tych pierwiastków mają w stanie podstawowym jednakowe rozmieszczenie
elektronów walencyjnych w podpowłoce (2s / 2p), a różnią się rozmieszczeniem elektronów
walencyjnych w podpowłoce (2s / 2p). Największą liczbę elektronów walencyjnych ma
atom (fluoru / neonu).
W tabeli opisane są wybrane nuklidy oznaczone numerami I–X. Dla każdego z nich podano
liczbę atomową, liczbę masową, masę atomową oraz procentową zawartość w naturalnym
pierwiastku (w % liczby atomów).
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
2412E
2512E
2612E
2814E
2914E
3014E
20482E
20682E
20782E
20882E
23,99 u
24,99 u
25,98 u
27,98 u
28,98 u
29,97 u
203,97 u
205,97 u
206,98 u
207,98 u
78,99%
10,00%
11,01%
92,22%
4,69%
3,09%
1,41%
24,11%
22,11%
52,41%
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.
Na podstawie danych z tabeli i układu okresowego pierwiastków oceń, czy poniższe
informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, lub F – jeśli jest
fałszywa.
1.
Nuklidy oznaczone numerami I–III mają takie same właściwości chemiczne.
P
F
2.
W jądrach nuklidów oznaczonych numerami IV–VI liczba protonów jest równa liczbie neutronów.
P
F
3.
W przypadku nuklidów oznaczonych numerami VII–X ten jest najbardziej rozpowszechniony w przyrodzie, którego masa atomowa jest najbardziej zbliżonado średniej masy atomowej pierwiastka.
Miarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane
jony jest energia jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do
oderwania jednego elektronu od atomu. Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany
pierwszej energii jonizacji pierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.
Korzystając z informacji, uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno
określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
Spośród pierwiastków danego okresu litowce mają (najniższe / najwyższe), a helowce – (najniższe / najwyższe) wartości pierwszej energii jonizacji. Litowce są bardzo dobrymi (reduktorami / utleniaczami). Potas ma (niższą / wyższą) wartość pierwszej energii jonizacji niż sód, ponieważ w jego atomie elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż elektron walencyjny w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać elektron walencyjny atomu potasu niż elektron walencyjny atomu sodu.
Wartość pierwszej energii jonizacji atomu magnezu jest (niższa / wyższa) niż wartość pierwszej energii jonizacji atomu glinu, gdyż łatwiej oderwać pojedynczy elektron z niecałkowicie obsadzonej podpowłoki (s / p / d) niż elektron z całkowicie obsadzonej podpowłoki (s / p / d).
W powłoce walencyjnej atomów (w stanie podstawowym) dwóch pierwiastków, oznaczonych
umownie literami X i Z, tylko jeden elektron jest niesparowany. W obu atomach stan
kwantowo-mechaniczny niesparowanego elektronu opisany jest główną liczbą kwantową
n = 3 i poboczną liczbą kwantową l = 1. Liczba atomowa pierwiastka X jest mniejsza od liczby
atomowej pierwiastka Z.
1.1. (0-1)
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich
położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego
(energetycznego), do którego należy każdy z pierwiastków.
Podaj maksymalny i minimalny stopień utlenienia, jaki może przyjmować
pierwiastek Z w związkach chemicznych, oraz określ charakter chemiczny tlenku,
w którym pierwiastek Z występuje na najwyższym stopniu utlenienia.
Maksymalny stopień utlenienia:
Minimalny stopień utlenienia:
Charakter chemiczny tlenku pierwiastka Z:
Zaznacz wszystkie pierwiastki należące do IV okresu, które spełniają następujący
warunek: w powłoce walencyjnej atomu pierwiastka w stanie podstawowym tylko jeden
elektron jest niesparowany. Wstaw znaki x w poniższym fragmencie układu okresowego.
Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienie poniższego tekstu.
Pierwiastki, których symbole wymieniono powyżej, stanowią w układzie okresowym
pierwiastków fragment (III okresu / V okresu / 3. grupy / 5. grupy) i należą do bloku
konfiguracyjnego (s / p / d). Atomy tych pierwiastków mają w stanie podstawowym
jednakowe rozmieszczenie elektronów walencyjnych w podpowłoce (4d / 5s / 5p), a różnią
się rozmieszczeniem elektronów walencyjnych w podpowłoce (4d / 5s / 5p). Największą
liczbę elektronów walencyjnych ma atom (indu / antymonu / jodu / ksenonu).
