حل تمرین های دوره ای شیمی دهم

پاسخ و حل سوال های تمرین های دوره ای فصل ۱ شیمی دهم

۱) بررسی نمونه‌ای از یک شهاب سنگ نشان داد که در این شهاب سنگ ایزوتوپ‌های ⁵⁴Fe و ⁵⁶Fe و ⁵⁷Fe وجود دارد.

آ) آرایش الکترونی ₂₆Fe را رسم کنید.

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

ب) موقعیت آهن را در جدول دوره‌ای عنصرها مشخص کنید. 

پاسخ: دوره 4، گروه 8

پ) آهن به کدام دسته از عنصرهای جدول تعلق دارد؟

پاسخ: دسته d – چون زیر لایه d این عنصر در حال پر شدن می‌باشد.

ت) آیا آرایش الکترونی ایزوتوپ‌های آهن یکسان است؟ چرا؟

پاسخ: بله، چون ایزوتوپ‌ها عدد اتمی یکسانی دارند و در یک اتم خنثی تعداد الکترون و پروتون برابر است.

٢) با استفاده از آرایش الکترون نقطه‌ای اتم‌ها در هر مورد، روند تشکیل، نام و فرمول شیمیایی ترکیب یونی حاصل از واکنش اتم‌های داده شده را مشخص کنید.

آ) ₁₉K با ₉F پاسخ: پتاسیم فلوئورید (KF)
ب) ₂₀Ca با ₇N پاسخ: کلسیم نیترید (Ca₃N₂)
پ) ₁₃Al با ₉F پاسخ: آلومینیم فلوئورید (AlF₃)

٣) با توجه به شکل:

آ) جرم اتمی میانگین منیزیم را به دست آورید.

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

ب) مفهوم هم مکانی را توضیح دهید.

پاسخ: موقعیت هر عنصر در جدول دوره ای عناصر توسط عدد اتمی آن مشخص می شود. و از آنجا که ایزوتوپ های یک نوع عنصر عدد اتمی یکسان دارند، پس در جدول دوره ای عناصر در یک مکان قرارگرفته اند.

پاسخ دیگر: ایزوتوپ به معنی هم مکان می باشد و اتم‌هایی که ایزوتوپ یکدیگرند در جدول تناوبی در یک خانه قرار می‌گیرند.

۴) هرگاه یک جریان الکتریکی متناوب و 110 ولتی به یک خیار شور اعمال شود، خیارشور مانند شکل زیر شروع به درخشیدن می‌کند. علت ایجاد نور رنگی را توضیح دهید.

پاسخ: در خیارشور یون‌های مثبت سدیم و منفی کلر وجود دارد. هرگاه جریان برق با ولتاژ بالا (110 ولت) را از آن عبور دهیم، چون یون‌ها حرکت می‌کنند، نور ایجاد می‌شود.
یعنی با عبور برق با ولتاژ بالا از آن، یون‌های سدیم با جذب انرژی جریان برق، از خود پرتوهای الکترومغناطیس گسیل می‌دارد که برای فلز سدیم، رنگ آن زرد است.

۵) آرایش الکترونی اتم‌های باریم و ید به شما داده شده است؛ با توجه به آن:

‌₅₆Ba : [Xe] 6s²
₅₃I : [Kr] 4d¹⁰5s²5p⁵

آ) پیش بینی کنید که هر یک از اتم‌های باریم و ید در شرایط مناسب به چه یونی تبدیل می‌شود؟ چرا؟

پاسخ: اتم باریم فلزی بوده و با از دست دادن الکترون‌های ظرفیتی خود به آرایش گاز نجیب [Xe] تبدیل می‌شوند و یون ⁺Ba² ایجاد می‌کنند اتم یُد نافلزی بوده و با گرفتن یک الکترون به آرایش گاز نجیب [Xe] jبدیل شده و یون ^–I ایجاد می‌کند.
چون باریم چون فلزی است، الکترون از دست می‌دهد و به یون مثبت تبدیل می‌شود و ید چون نافلز است، الکترون می‌گیرد و به یون منفی تبدیل می‌شود.

ب) فرمول شیمیایی ترکیب یونی حاصل از واکنش باریم با یُد را بنویسید.

پاسخ: Ba² + I → BaI₂

۶) اگر میانگین جرم هر اتم بور (₅B)، در حدود ^23-10×1/794 باشد، جرم مولی آن را حساب و با جدول دوره‌ای مقایسه کنید.

پاسخ: ?gb = 1 mol B × (6/02 × 10²³ atom B ÷ 1 mol B) × (1/794 × 10^-23 gB ÷ 1 atom B) = 10/79988 gB

در جدول مقدار 10/8 نوشته شده است و این اختلاف ناچیز برای این است که برای راحتی آن را گرد کرده اند و مقدار رند را در جدول قرار داده اند.

۷) گرافیت دگر شکلی از کربن است. در قرن شانزدهم میلادی قطعه بزرگی از گرافیت خالص کشف شد که بسیار نرم بود. به دلیل شکل ظاهری گرافیت، مردم در آن زمان می‌پنداشتند که گرافیت از سرب تشکیل شده است. امروزه با آنکه می‌دانیم مغز مداد از جنس گرافیت است، اما این ماده همچنان به سرب مداد معروف است. در ۰/۳۶ گرم گرافیت خالص، چند مول کربن و چند اتم کربن وجود دارد؟

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

۸) در جدول روبه رو عنصرهایی نشان داده شده است که در دما و فشار اتاق به شکل مولکول‌های دو اتمی وجود دارند. با استفاده از آرایش الکترون نقطه‌ای، ساختار این مولکول‌ها را رسم کنید.

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

۹) هر یک از شکل‌های زیر برشی از اتم یک عنصر را نشان می‌دهد؛ با توجه به آن:

آ) موقعیت هر عنصر را در جدول دوره‌ای تعیین کنید.

پاسخ: در جدول زیر مشخص کرده ایم:

ب) کدام اتم (ها) تمایلی به انجام واکنش و ترکیب شدن ندارد؟ چرا؟

پاسخ: اتم ₂He و ₁₀Ne ، چون لایه ظرفیت آنها پر است (حداکثر تعداد الکترون در زیرلایه‌ها قرار گرفته است).

پ) آرایش الکترون نقطه‌ای (٢) و(٣) را رسم و پیش‌بینی کنید هر یک از این اتم‌ها در واکنش با فلوئور چه رفتاری دارد؟

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

ادامه پاسخ: در اتم نئون همه‌ی الکترون‌ها جفت می‌باشد و بنابراین تمایلی به واکنش دادن ندارد.
اتم منیزیم 2 الکترون تکی دارد و تمایل دارد تا به دو اتم فلوئور بدهد و ترکیب منیزیم فلوئورید را بسازد. (طبق تصویر زیر)

ت) در اتم (۴) زیر لایه به طور کامل از الکترون‌ها پر شده است؟ توضیح دهید.

پاسخ: با نوشتن آرایش الکترونی اتم (4) داریم:

₂₈Ni : 1s² / 2s²2p⁶ / 3s²3p⁶ / 4s²3d⁸

شش زیرلایه به طور کامل از الکترون اشغال شده است.

۱۰) دانش آموزی با استفاده از مدل فضا پرکن کربن دی اکسید مطابق شکل زیر توانست، جرم یک مولکول از آن را برحسب amu به درستی محاسبه کند.

آ) روش کار او را توضیح دهید.

پاسخ: مجموع جرم اتم‌های تشکیل دهنده مولکول کربن دی‌اکسید را محاسبه می‌کند.

16/00 + 12/01 + 16/00 = 44/01 amu

ب) جرم یک مول از مولکول نشان داده شده چند گرم است؟ چرا؟

پاسخ: 44/01 گرم است، زیرا جرم مولی با جرم amu برابر است.

پ) جرم مولی کربن دی اکسید را با استفاده از داده‌ها در جدول دوره‌ای به دست آورید.

پاسخ: [M]co2 = 1 × (12/01) + 2 × (16/00) = 44/01 g.mol^-1

ت) با استفاده از داده‌های جدول دوره‌ای عنصرها، جرم مولی هریک از ترکیب‌های زیر را برحسب gmol^-1 به دست آورید.

Cl₂ , HCl , NaCl , CaF₂ , SO₃ , Al₂O₃

پاسخ: پاسخ این پرسش را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

۱۱) به پرسش های زیر پاسخ دهید.

آ) پتاسیم سه ایزوتوپ با نمادهای ³⁹K و ⁴⁰K و ⁴¹K دارد، با توجه به جرم اتمی میانگین پتاسیم در جدول دوره ای عنصرها، مشخص کنید که بیشترین درصد فراوانی مربوط به کدام ایزوتوپ است؟

پاسخ: درصد فراوانی ³⁹K از دیگر ایزوتوپ ها بیشتر است؛ چرا که وزن جرمی آن به عدد 39 نزدیکتر از دو عدد دیگر است.

ب) برم دو ایزوتوپ با نمادهای ⁷⁹Br (با جرم اتمی 78/92amu واحد جرم اتمی) و (با جرم اتمی 80/92amu واحد جرم اتمی) دارد و جرم اتمی میانگین آن برابر 79/9amu واحد جرم اتمی است. آیا نتیجه گیری زیر درست است؟ چرا؟
«درصد فراوانی ایزوتوپ های برم تقریبا برابر است.»

پاسخ: بله، درست می باشد؛ زیرا عدد جرمی میانگین آن تقریبا برابر میانگین دو عدد جرمی ایزوتوپ ها می باشد.

۱۲) با مراجعه به جدول دوره ای عنصرها، فرمول چند ترکیب یونی دوتایی را بنویسید که فرمول عمومی آنها به شکل زیر باشد (X و Y می توانند نماینده عنصرهای گوناگون باشند) (توجه: برای پاسخ دادن به این پرسش، ١٨ عنصر اول جدول دوره ای عنصرها به جز بریلیم، بور و آلومینیوم را در نظر بگیرید.)

آ) XY
ب) X₂Y
پ) XY₂
ت) X₃Y

پاسخ:

آ) در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید:

ب) در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید:

پ) در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید:

ت) در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید:

۱۳) آ) پژوهشگران در حفاری یک شهر قدیمی، تکه‌ای از یک ظرف سفالی پیدا کردند. آنها برای یافتن نوع عنصرهای فلزی آن به آزمایشگاه شیمی مراجعه کردند و از این نمونه طیف نشری گرفتند. شکل زیر الگویی از طیف نشری خطی این سفال و چند عنصر فلزی را نشان می‌دهد. با توجه به آن پیش بینی کنید چه فلزهایی در این سفال وجود دارد؟

* مس و کروم
* مس و جیوه
* کلسیم و کروم

پاسخ آ: با مقایسه خطوط نشان داده شده در طیف نشری خطی سفال (نمونه) و طیف فلزات داده شده می‌توان گفت که در نمونه فلزات مس و جیوه وجود دارد.

ب) طیف‌های نشری خطی دو منونه مجهول، طول موج‌های زیر را نشان می‌دهند.

(نمونه 1) 578، 522، 515، 511، 481، 468، 361 نانومتر
(نمونه 2) 521، 496، 485، 461، 431، 429، 427، 425، 421، 408، 361، 357 نانومتر

با توجه به آنها و طیف نشری خطی عنصرهای داده شده در شکل زیر، پیش بینی کنید در هر نمونه چه فلزهایی وجود دارد؟ (گاهی تعدادی از خط های طیف نشری خطی عنصرها به دلیل شدت کم مشاهده نمی شوند.)

پاسخ: در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید:

۱۴) عنصر Z یکی از عنصرهای دوره سوم جدول دوره ای عنصرهاست که در ساختار آرایش الکترون نقطه ای آن سه الکترون تک (جفت نشده) وجود دارد. اتم این عنصر می تواند در برخی واکنش ها سه الکترون به اشتراک بگذارد و در برخی واکنش ها سه الکترون بگیرد. آرایش الکترونی آن را رسم کنید.

پاسخ: در دوره سوم جدول تناوبی تنها اتم هایی که بتوانند سه الکترون از دست بدهند و یا سه الکترون به دست آورند فقط اتم های Al و P است که بین این دو اتم، فقط اتم P می باشد که می تواند سه الکترون بدهند و سه الکترون به دست آورد. بنابراین آرایش الکترونی آن به صورت زیر است: (تصویر زیر)

۱۵) اتم های زیر را برحسب کاهش تعداد نوترون مرتب کنید.

پاسخ: از تعداد کم (سمت چپ) به تعداد بیشتر نوترون (سمت راست): (تصویر زیر)

۱۶) با مراجعه به جدول دوره ای عنصرها، در کدام گونه های شیمیایی زیر تعداد نوترون ها برابر با مجموع «تعداد پروتون ها و نصف الکترون ها» است؟

پاسخ: فقط در یک گونه چنین خواسته ای از مسئله پیدا می شود: (تصویر زیر)

۱۷) درباره اتم مس (با عدد اتمی 29) در حالت پایه، به پرسش های زیر پاسخ دهید.

آ) آرایش الکترونی آن را نوشته و شماره گروه و دوره آن را تعیین کنید.

پاسخ: ردیف 4 و گروه 11 جدول تناوبی و آرایش الکترونی آن به صورت زیر است: (تصویر زیر)

ب) چند الکترون با عدد کوانتومی l=0 و چند الکترون با عدد کوانتومی l=2 دارد؟

پاسخ: در زیر لایه  s، 2 الکترون با l=0 ، در زیر لایه p ، 2 الکترون با l=0 و در زیر لایه d هم 2 الکترون با l=0 وجود دارد؛ در نتیجه تعداد l=0 برابر 7 عدد است که وقتی در عدد 2 ضرب می شود، 14 الکترون می شود، ولی در نهایت 1 الکترون باید کم کنیم؛ چرا که در بیرونی ترین لایه، یک الکترون وجود دارد.

تنهاترین زیر لایه ای که در این اتم l=2 دارد، فقط d می باشد که 1 عدد جایگاه l=2 دارد؛ و چون الکترون آن تکمیل است، بنابراین 2 عدد الکترون با چنان ویژگی خواسته شده در اتم مس می یابیم.

پ) در بیرونی ترین لایه آن چند الکترون وجود دارد؟

پاسخ: در بیرونی ترین لایه آن یعنی n=4 یک الکترون وجود دارد.

ت) در بیرونی ترین زیرلایه آن چند الکترون وجود دارد؟

پاسخ: در بیرونی ترین زیر لایه آن یعنی 4S¹ یک الکترون وجود دارد.

ث) چند زیرلایه نیمه پر و پر وجود دارد؟

پاسخ: 6 زیر لایه پر  و یک عدد زیر لایه نیمه پر داریم.

خبرنگار : عاروان