Задание 1. Электронная конфигурация. ЕГЭ 2020 по химии

За это задание ты можешь получить 1 балл. На решение дается около 3 минут. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 79.2%
Ответом к заданию 1 по химии может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Теория к 1 заданию: читать

Задачи для практики

Задача 1

1) Te 2) Be 3) I 4) Ba 5) Sr

Определите, ионы каких из указанных в ряду элементов могут иметь электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 5s2. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $5s^2$ показывает, что на внешнем слое как минимум 3 электрона, при этом внешний слой – пятый. Поэтому из всех элементов выбираем те, которые находятся в 5 периоде и третьей группе или дальше. Таких элементов два: теллур и йод.

Ответ: 13
Показать решение

Задача 2

1) N 2) S 3) P 4) Se 5) As

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют в возбуждённом состоянии электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1np3nd1. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация ns1np3nd1 в возбужденном состоянии показывает, что на внешнем слое у атома будет расположено 5 электронов, значит нужны элементы из пятой группы главной подгруппы, таких три: азот, фосфор и мышьяк. Однако атом азота не может переходить в возбужденное состояние, так как на втором энергетическом уровне нет d — подуровня, следовательно, ответ: фосфор и мышьяк.

Ответ: 35
Показать решение

Задача 3

1) Te 2) I 3) O 4) S 5) Sr

Определите, анионы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 5s25p6. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Анионы образуются из нейтральных атомов неметаллов при присоединении электронов:

$Э^0 + nē = Э^{n–}$

Электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня $5s^{2}5p^{6}$ имеет ксенон Xe, который находится в главной подгруппе VIII группы пятого периода, следовательно, анионы с такой электронной конфигурацией могут образовывать атомы неметаллов, находящихся в пятом периоде, т. е. теллур (ответ — 1) и йод (ответ — 2).

Вывод: правильные ответы — 1, 2.

Ответ: 12
Показать решение

Задача 4

1) Al 2) S 3) P 4) Cr 5) Si

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов в основном состоянии во внешнем слое содержат один неспаренный электрон. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Базовые знания. Последовательность заполнения орбиталей в многоэлектронном атоме:

$(1s^{2}), (2s^{2}, 2p^{6}), (3s^{2}, 3p^{6}), (4s^{2}, 3d^{10}, 4p^{6}), (5s^{2}, 4d^{10}, 5p^{6}), (6s^{2}, 4f^{14}, 5d^{10}, 6p^{6}), (7s^{2}, 5f^{14}, 6d^{10}…)$.

В пределах одного подуровня заполнение орбиталей происходит по принципу Гунда: более устойчивое состояние имеет большее число неспаренных электронов:

$np^3$

правильное

 
неправильное

неправильное

Анализ и решение

1) Элемент алюминий, порядковый номер 13, находится в главной подгруппе III группы третьего периода (IIIA подгруппа). Электронная и электронно-графическая (заполнение орбиталей) формулы:

$↙{13}Al 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3р^1$

$↙{13}A$

3    
2
1
n s p

Вывод: в атоме имеется один неспаренный электрон во внешнем слое, ответ правильный.

2) Элемент сера, порядковый номер 16, находится в главной подгруппе VI группы третьего периода (VIA подгруппа). Электронная и электронно-графическая (заполнение орбиталей) формулы:

$↙{16}S 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3р^{4}$,

$↙{16}S$

3
2
1
n s p

Вывод: в атоме имеется два неспаренных электрона во внешнем слое, ответ неправильный.

3) Элемент фосфор, порядковый номер 15, находится в главной подгруппе V группы третьего периода (VA подгруппа). Электронная и электронно-графическая (заполнение орбиталей) формулы:

$↙{15}P 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3р^{3}$,

$↙{15}P$

3
2
1
n s p

Вывод: в атоме имеется три неспаренных электрона во внешнем слое, ответ неправильный.

4) Элемент хром, порядковый номер 24, находится в побочной подгруппе VI группы четвёртого периода (VIB подгруппа).

В атоме хрома происходит перенос одного из s-электронов внешнего слоя (4s) на подуровень 3d. В результате достигается состояние с наполовину заполненными s- и d-подуровнями ($3d^{5}4s^{1}$), которое имеет меньшую энергию, чем состояние $3d^{4}4s^{2}$. Такое перемещение электронов в атоме называют «проскок электрона» или «провал электрона». Проскок электрона происходит в атомах хрома, молибдена, меди, серебра, золота и палладия.

Электронная и электронно-графическая (заполнение орбиталей) формулы:

$↙{24}Cr 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3р^{6}3d^{5}4s^{1}$,

$↙{24}Cr$

4                
3
2
1
n s p d

Вывод: в атоме имеется один неспаренный электрон во внешнем слое, ответ правильный. Последний вариант ответа рассматривать не будем.

Ответ: 14
Показать решение

Задача 5

1) Mg 2) Bi 3) Ba 4) Sr 5) Al

Определите, катионы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 3s0. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $3s^0$ описывает строение внешнего энергетического уровня, следовательно, элемент имеет три энергетических уровня, то есть находится в третьем периоде. Из предложенных элементов в третьем периоде находятся магний(Mg) и алюминий(Al).

Ответ: 15
Показать решение

Задача 6

1) I 2) N 3) Br 4) P 5) Cl

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns2np3. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Конфигурация внешнего энергетического уровня $ns^{2}np^{3}$ означает, что на внешнем энергетическом уровне атома находится 5 электронов, следовательно, это атом элемента, стоящего в главной подгруппе V группы таблицы Менделеева. Из предложенных элементов в главной подгруппе V группы находятся N и P.

Ответ: 24
Показать решение

Задача 7

1) Bi 2) N 3) Br 4) P 5) Cl

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns2np5. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронную конфигурацию $ns^{2}np^{5}$ имеют элементы, которые находятся в 7 группе главной подгруппы, такими элементами являются бром и хлор.

Ответ: 35
Показать решение

Задача 8

1) K 2) S 3) Na 4) Si 5) Se

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns2np4. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Конфигурация внешнего энергетического уровня $ns^{2}np^{4}$ означает, что на внешнем энергетическом уровне атома находится 6 электронов, следовательно, это атом элемента, стоящего в главной подгруппе VI группы таблицы Менделеева. Из предложенных элементов в главной подгруппе VI группы находятся S и Se.

Ответ: 25
Показать решение

Задача 9

1) S 2) Na 3) He 4) Cl 5) Se

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns2np4. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронную конфигурацию $ns^{2}np^{4}$ имеют элементы, которые находятся в 6 группе главной подгруппы, такими элементами являются сера и селен.

Ответ: 15
Показать решение

Задача 10

1) Mg 2) Al 3) Sb 4) N 5) Bi

Определите, катионы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 3s0. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Конфигурация внешнего энергетического уровня $3s^0$ означает, что данный элемент имеет три энергетических уровня, следовательно, в таблице Менделеева находится в III периоде. Из представленных элементов в III периоде находятся Mg и Al.

Ответ: 12
Показать решение

Задача 11

1) Cu 2) Te 3) Se 4) Ag 5) O

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1(n–1)d10. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Элементы с такой конфигурацией должны находиться в побочной подгруппе, поскольку заполняется d подуровень ( произошел перескок электрона в связи с устойчивостью полностью заполненного d подуровня). Из побочной подгруппы только два элемента.

Ответ: 14
Показать решение

Задача 12

1) Ti 2) Cl 3) Zr 4) I 5) F

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию энергетического уровня ns2(n–1)d2. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $ns^{2}(n–1)d^2$ указывает на то, что перед нами d-элемент, а значит, находится в побочной подгруппе. Галогены Cl, I и F находятся в главной подгруппе VII группы, а титан Ti и цирконий Zr - в побочной подгруппе IV группы, имеют 2 электрона на внешнем энергетическом слое.

Ответ: 13
Показать решение

Задача 13

1) S 2) K 3) O 4) Te 5) Na

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня $ns^1$ имеют элементы главной подгруппы I группы. Из представленных к ним относятся калий К и натрий Na.

Ответ: 25
Показать решение

Задача 14

1) N 2) S 3) P 4) Se 5) As

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют в возбуждённом состоянии электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1np3nd1. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня $ns^1np^3nd^1$ означает, что на нём находится 5 электронов (в возбуждённом состоянии количество электронов не отличается от основного состояния), следовательно, элемент находится в V группе Периодической таблицы. Из предложенных элементов в главной подгруппе V группы находятся N, P и As, но азот не имеет d- подуровня, поэтому не может иметь такую конфигурацию внешнего энергетического уровня.

Ответ: 35
Показать решение

Задача 15

1) Mg 2) Cl 3) S 4) Br 5) Ca

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns2np5. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня $ns^{2}np^{5}$ свидетельствует о наличии на внешнем энергетическом слое 7 электронов, следовательно, искать нужно элементы VII группы, к ним относятся Cl и Br.

Ответ: 24
Показать решение

Задача 16

1) Te 2) Be 3) I 4) Ba 5) Sr

Определите, катионы каких из указанных в ряду элементов могут иметь электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 5s2. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $5s^2$ показывает, что на внешнем слое как минимум 2 электрона, при этом внешний слой – пятый. Поэтому из всех элементов выбираем те, которые находятся в 5 периоде и третьей группе или дальше. Таких элементов два: теллур и иод, которые в степени окисления +4 и +5, соответственно, будут иметь конфигурацию $5s^2$.

Ответ: 13
Показать решение

Задача 17

1) Li 2) Se 3) K 4) S 5) Cs

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов в возбуждённом состоянии могут иметь электронную конфигурацию ns2np3nd1. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $ns^{2}np^{3}nd^{1}$ говорит о наличии шести электронов на последнем энергетическом слое атома. В возбуждённом состоянии электроны переходят на другой энергетический подуровень, но количество их не меняется, поэтому оно равно номеру группы, следовательно, подходят элементы шестой группы - селен и сера.

Ответ: 24
Показать решение

Задача 18

1) O 2) S 3) N 4) Te 5) P

Определите, анионы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня 3s23p6. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $3s^{2}3p^6$ описывает строение внешнего энергетического уровня, следовательно, элемент имеет 3 энергетических уровня, то есть находится в третьем периоде. Из предложенных элементов в третьем периоде находятся фосфор (P) и сера (S).

Ответ: 25
Показать решение

Задача 19

1) Ga 2) S 3) B 4) In 5) Se

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов в возбуждённом состоянии имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1np3nd2. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Электронная конфигурация $ns^1np^3nd^2$ в возбужденном состоянии показывает, что на внешнем слое у атома будет расположено 6 электронов, значит нужны элементы из шестой группы главной подгруппы, таких два: сера и селен.

Ответ: 25
Показать решение

Задача 20

1) As 2) Cr 3) Na 4) V 5) Sc

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют 1 неспаренный электрон во внешнем слое в основном состоянии. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Решение

Для определения количества неспаренных электронов на внешнем слое нужно представить электронную конфигурацию атома. Атом натрия находится в 3 периоде, поэтому имеет 3 слоя. Всего он имеет 11 электронов, поэтому на последнем слое атом натрия имеет один неспаренный электрон. Атом хрома находится в 4 периоде, он имеет 4 слоя, 3d подуровень заполняется после 4s, но у хрома происходит провал электрона, один электрон с 4s падает на 3d, чтобы быть более энергетически устойчивым, так как в таком случае атом не будет иметь пустых орбиталей на 3d. У мышьяка 3 неспаренных электрона на внешнем слое. У скандия и ванадия их нет.

Ответ: 23
Показать решение
Показать еще

Теория для 1 задания ЕГЭ по химии


Первое задание в ЕГЭ по химии посвящено электронной конфигурации атома. Для его выполнения дается ряд химических элементов, среди которых нужно выбрать два с одинаковым свойством. Какие могут быть свойства:

  • одинаковое число валентных электронов,
  • одинаковое количество неспаренных электронов в основном или возбужденном состоянии,
  • одна и та же общая электронная конфигурация валентного уровня.

Для правильного выполнения этого задания полезно помнить последовательность заполнения электронами атомных орбиталей, которую легко понять по этому рисунку:

Порядок заполнения электронами атомных орбиталей.
Порядок заполнения электронами атомных орбиталей.

Атом является электронейтральной частицей. Положительный заряд ядра уравновешивается числом отрицательно заряженных электронов, которые движутся в его поле. Заряд ядра атома химического элемента равен его порядковому номеру в периодической системе Д.И. Менделеева. При переходе от одного элемента к следующему заряд ядра увеличивается на единицу. И на единицу возрастает число электронов в атоме. Каждый следующий добавляемый электрон занимает низшую свободную атомную орбиталь.

Краткопериодный вариант периодической системы Д.И. Менделеева
Краткопериодный вариант периодической системы Д.И. Менделеева

Давайте рассмотрим электронную конфигурацию на примере самого просто атома водорода. Заряд ядра атома водорода +1. Значит, в поле ядра движется 1 электрон, и он занимает самую первую по энергии атомную орбиталь - 1s. Электронная формула атома водорода таким образом записывается:

Электронная формула атома водорода в основном состоянии.

У атома гелия (заряд ядра +2) следующий электрон займет ту же самую s-орбиталь, однако спин у него будет противоположный (стрелка, изображающая электрон, направлена в другую сторону):

Электронная конфигурация атома гелия в основном состоянии.

На этом ёмкость 1 энергетического уровня становится полностью заполненной. Поэтому следующий электрон, который появляется у атома лития, займёт s-орбиталь второго энергетического уровня (2s-орбиталь). Его электронная формула записывается:

Электронная конфигурация атома лития в основном состоянии.

Правило Хунда: электроны заполняют атомную орбиталь таким образом, чтобы её суммарный спин был максимальным.

Другими словами, при заполнении p, d, f-орбиталей электроны сначала будут занимать квантовые ячейки орбитали по одному, и только потом будут спариваться. По этому поводу можно привести хорошую аналогию: при размещении пассажиров в изначально пустом трамвае, если все люди незнакомы, они будут занимать сначала места по одному, и только когда мест станет не достаточно, незнакомые люди станут занимать места рядом с теми, кто зашел в трамвай раньше. На этом основании запишем электронную конфигурацию атома серы и изобразим распределение электронов по квантовым ячейкам:

Электронная конфигурация атома серы в основном состоянии. Красным цветом показаны электроны валентного уровня.

В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего (валентного) энергетического уровня. В атоме серы таким уровнем является третий. На нём расположено шесть электронов, два из которых не спарены.

Число валентных электронов в атоме равно номеру группы (исключения: атомы кобальта и никеля, у них число валентных электронов равно 9 и 10, соответственно).

Особой энергетической устойчивостью обладают наполовину и полностью заполненные орбитали.

Запишем электронную конфигурацию атома хрома. Найдем хром в таблице Менделеева. Его порядковый номер - 24. Это означает, что заряд ядра атома Cr +24, следовательно в поле ядра движется 24 электрона.

Распределим 24 электрона по орбиталям, пользуясь уже известными нам правилами. Помним, что между 4s и 4p-орбиталями заполняется 3d-орбиталь:

Однако, на d-орбитали не хватает одного электрона до наполовину заполненного состояния. А наполовину заполненные орбитали отличаются пониженной энергией. Всё в мире стремится к минимуму энергии; и атом тоже. Поэтому один электрон с 4s-орбитали перескакивает на 3d-орбиталь, благодаря близости энергий этих орбиталей. В результате реальная электронная конфигурация атома хрома записывается так:

Символом в квадратных скобках (у нас это - [Ar]) принято сокращать электронную конфигурацию полностью заполненных невалентных нижних энергетических уровней. У всех благородных газов, которые находятся в 18 группе длиннопериодного варианта периодической системы или в 8 группе краткопериодного, орбитали заполнены полностью, и чтобы не переписывать каждый раз одно и то же пользуются таким способом сокращения записи.

Таким же исключением из правил является атом меди. Ему не хватает одного электрона для полного заполнения 3d-орбитали. И он, как и хром, берет этот электрон с 4-s орбитали:

Именно на тех же основаниях электронная конфигурация молибдена - [Kr] 4d(5)5s(1) (надстрочные индексы указаны в скобках), серебра - [Kr] 4d(10) 5s(1).

Пользуясь информацией, изложенной выше, можно легко вычислить число валентных, внешних и неспаренных электронов в атоме и безошибочно выполнить первое задание ЕГЭ, за которое можно получить 1 первичный балл.

Второе вещество — оксид серы(VI). Это кислотный оксид неметалла в высшей степени окисления. Способен реагировать с веществами основной природы — основаниями и основными оксидами. Растворяется в воде с образованием кислоты. Выбираем ряд под номером 2.

Третье вещество — гидроксид цинка. Это амфотерный гидроксид — проявляет как кислотные, так и основные свойства. Реагирует с кислотами и щелочами. Выбираем ряд под номером 4.

Четвертое вещество — бромид цинка. Это средняя соль. Вступает в реакции ионного обмена с кислотами, солями, основаниями, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит. Следует помнить, что если в результате ионного обмена образуется соль слабого основания и слабой кислоты, то она полностью гидролизуется с образованием этих самых слабого основания и слабой кислоты. Также нужно помнить, что галогениды способны вытеснятся из их солей более активными галогенами. Выбираем ряд под номером 1.

Напоследок поговорим о том, как можно осилить это задание, если всё совсем плохо и не получается найти необходимый ряд веществ. Воспользуемся методом исключения! Если в ряду хоть один реагент точно не реагирует с нашим веществом, то этот ряд можно исключить. Разберем на примере серы из задания выше. Из неметаллов только галогены могут вытеснять менее активные галогены из их солей. Другие неметаллы с солями никогда не реагируют. Таким образом нам точно не подходит ряд 1 (нитрат серебра) и ряд 5 (хлорид бария). Из неметаллов только кислород может реагировать с некоторыми оксидами, значит убираем ряд 2 (оксид бария). Ряд четыре не подходит, потому что бром более сильный неметалл, и сера не вытеснит бром из его кислоты. Остается вариант 3))

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе