Ростислав Лидин - Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Справочник включает весь теоретический материал школьного курса химии, необходимый для сдачи ЕГЭ, – итоговой аттестации учащихся. Этот материал распределен по 14 разделам, содержание которых соответствует темам, проверяемым на ЕГЭ, – четырем содержательным блокам: «Химический элемент», «Вещество», «Химическая реакция», «Познание и применение веществ и химических реакций». К каждому разделу даны тренировочные задания из частей А и В – с выбором ответа и кратким ответом. Раздел 15 полностью посвящен решению расчетных задач, включенных в экзаменационную часть С.

Тестовые задания составлены таким образом, что, отвечая на них, учащийся сможет более рационально повторить основные положения школьного курса химии.

В конце пособия приводятся ответы к тестам, которые помогут школьникам и абитуриентам проверить себя и восполнить имеющиеся пробелы.

Для удобства работы с данным справочником приведена таблица, где указано соответствие между тематикой экзамена и разделами книги.

Пособие адресовано старшим школьникам, абитуриентам и учителям.

Химический элемент– определенный вид атомов, обозначаемый названием и символом и характеризуемый порядковым номером и относительной атомной массой.

В табл. 1 перечислены распространенные химические элементы, приведены символы, которыми они обозначаются (в скобках – произношение), порядковые номера, относительные атомные массы, характерные степени окисления.

Нулевая степень окисления элемента в его простом веществе (веществах) в таблице не указана.

Все атомы одного элемента имеют одно и то же число протонов в ядре и число электронов в оболочке. Так, в атоме элемента водород Н находится 1р^>+ в ядре и на периферии 1е^>-; в атоме элемента кислород О находится 8р^>+ в ядре и 8е^>- в оболочке; атом элемента алюминий Аl содержит 13р^>+ в ядре и 13е^>- в оболочке.

Атомы одного элемента могут различаться числом нейтронов в ядре, такие атомы называются изотопами. Так, у элемента водород Н три изотопа: водород-1 (специальное название и символ протий^>1H) с 1 р^>+ в ядре и 1е^>- в оболочке; водород-2 (дейтерий^>2Н, или D) с 1р^>+ и 1п^>0 в ядре и 1е^>- в оболочке; водород-3 (тритий^>3Н, или Т) с 1р^>+ и 2п^>0 в ядре и 1е^>- в оболочке. В символах ^>1Н, ^>2Н и ^>3Н верхний индекс указывает массовое число– сумму чисел протонов и нейтронов в ядре. Другие примеры:

Электронную формулу атома любого химического элемента в соответствии с его расположением в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева можно определить по табл. 2.

Электронная оболочка любого атома делится на энергетические уровни (1, 2, 3-й и т. д.), уровни делятся на подуровни (обозначаются буквами s, р, d, f). Подуровни состоят из атомных орбиталей – областей пространства, где вероятно пребывание электронов. Орбитали обозначаются как 1s (орбиталь 1-го уровня s-подуровня), 2s, 2р, 3s, 3р, 3d, 4s… Число орбиталей в подуровнях:

Заполнение атомных орбиталей электронами происходит в соответствии с тремя условиями:

1) принцип минимума энергии

Последовательность нарастания энергии подуровней:

2) правило запрета (принцип Паули)

Один электрон на орбитали называется неспаренным, два электрона — электронной парой:

3) принцип максимальной мультиплетности (правило Хунда)

Каждый электрон имеет свою собственную характеристику – спин (условно изображается стрелкой вверх или вниз). Спины электронов складываются как вектора, сумма спинов данного числа электронов на подуровне должна быть максимальной (мультиплетность):

Заполнение электронами уровней, подуровней и орбиталей атомов элементов от Н (Z = 1) до Kr (Z = 36) показано на энергетической диаграмме (номера отвечают последовательности заполнения и совпадают с порядковыми номерами элементов):

Из заполненных энергетических диаграмм выводятся электронные формулы атомов элементов. Число электронов на орбиталях данного подуровня указывается в верхнем индексе справа от буквы (например, 3d^>5 – это 5 электронов на Зd-подуровне); вначале идут электроны 1-го уровня, затем 2-го, 3-го и т. д. Формулы могут быть полными и краткими, последние содержат в скобках символ соответствующего благородного газа, чем передается его формула, и, сверх того, начиная с Zn, заполненный внутренний d-подуровень. Примеры:

_>1H = 1s^>1

_>2Не = 1s^>2

_>3Li = 1s^>22s^>1 = [_>2He]2s^>1

_>8O = 1s^>22s^>22p^>4 = [_>2He]2s^>22p^>4

_>13Al = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>1 = [_>10Ne]3s^>23p^>1

_>17Cl = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>5 = [_>10Ne]3s^>23p^>5

_>2OСа = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p4s^>2 = [_>18Ar]4s^>2

_>21Sc = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>14s^>2 = [_>18Ar]3d^>14s^>2

_>25Mn = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>54s^>2 = [_>18Ar]3d^>54s^>2

_>26Fe = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>64s^>2 = [_>18Ar]3d^>64s^>2

_>3OZn = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>104s^>2 = [_>18Ar, 3d^>10]4s^>2

_>33As = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>104s^>24p^>3 = [_>18Ar, 3d^>10]4s^>24p^>3

_>36Kr = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>104s^>24p^>6 = [_>18Ar, 3d^>10]4s^>24p^>6

Электроны, вынесенные за скобки, называются валентными. Именно они принимают участие в образовании химических связей.

Исключение составляют:

_>24Cr = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>54s^>1 = [_>18Аr]Зd^>54s^>1 (а не 3d^>44s^>2!),

_>29Cu = 1s^>22s^>22p^>63s^>23p^>63d^>104s^>1 = [_>18Ar]3d^>104s^>1 (а не 3d^>94s^>2!).

1. Название, не относящееся к изотопам водорода, – это

1) дейтерий

2) оксоний

3) протий

4) тритий

2. Формула валентных подуровней атома металла – это

1) 4s^>24p^>4

2) 3d^>54s^>2

3) 2s^>22p^>1

4) 3s^>23p^>6

3. Число неспаренных электронов в основном состоянии атома железа равно

1) 2

2) 3

3) 4

4) 8

4. В возбужденном состоянии атома алюминия число неспаренных электронов равно

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

5. Электронная формула [Ar]3d^>94s^>0 отвечает катиону

1) Ti^>2+

2) Cu^>2+

3) Cr^>2+

4) Zn^>2+

6. Электронная формула аниона Э^>2- [Ne] 3s^>23p^>6 отвечает элементу

1) аргон

2) хлор

3) сера

4) фосфор

7. Суммарное число электронов в катионе Mg^>2+ и анионе F^>- равно

1) 9

2) 10

3) 20

4) 21

Современная формулировка Периодического закона, открытого Д. И. Менделеевым в 1869 г.:

Периодически повторяющийся характер изменения состава электронной оболочки атомов элементов объясняет периодическое изменение свойств элементов при движении по периодам и группам Периодической системы.

Проследим, например, изменение высших и низших степеней окисления у элементов IA – VIIA-групп во втором – четвертом периодах по табл. 3.

Положительные степени окисления проявляют все элементы, за исключением фтора. Их значения увеличиваются с ростом заряда ядер и совпадают с числом электронов на последнем энергетическом уровне (за исключением кислорода). Эти степени окисления называют