Zadania maturalne z chemii – Budowa atomu – liceum

2018 N
Gal występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch izotopów. Na 3 atomy pierwszego izotopu galu o masie atomowej 68,926 u przypadają 2 atomy drugiego izotopu galu o masie atomowej mx. Åšrednia masa atomowa galu jest równa 69,723 u.
^{Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.}

Zadanie 2. (0–1)
Na podstawie powyższych danych oblicz masę atomową m_x drugiego izotopu galu. Wynik końcowy podaj z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku.

Zadanie 3. (0–1)
Na podstawie powyższych danych oblicz bezwzględną masę (wyrażoną w gramach) jednego atomu tego izotopu galu, który ma mniejszą masę atomową.

2018 S / Zadanie 3. (1 pkt)
Elektrony w atomach są przyciągane przez jądro, więc usunięcie elektronu z powłoki wymaga nakładu energii, która jest nazywana energią jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do oderwania pierwszego elektronu od atomu. Druga energia jonizacji jest minimalną energią potrzebną do usunięcia drugiego elektronu (z jednododatniego jonu). W odpowiednich warunkach od atomu można oderwać kolejne elektrony. Rozróżnia się zatem pierwszą, drugą i kolejne energie jonizacji.
W poniżej tabeli przedstawiono wartości kolejnych (trzech) energii jonizacji glinu.

^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004 oraz K.−H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.}
Uzupełnij poniższe zdanie, tak aby powstała informacja prawdziwa, i wyjaśnij, dlaczego wybrana energia jonizacji ma najniższą wartość.
Spośród podanych wartości energii jonizacji najniższą wartość ma (pierwsza / druga / trzecia) energia jonizacji, ponieważ ..............................
................................................................

2018 S / Zadanie 4. (1 pkt)
Na podstawie położenia w układzie okresowym następujących pierwiastków: Na, K, Cs, Mg ustal i napisz symbol tego, który:
• ma największy promień jonowy (promień kationu)
....................................................................................
• wykazuje największą aktywność chemiczną
....................................................................................
• tworzy tlenek o najsłabszych właściwościach zasadowych.
....................................................................................

2017 N / Zadanie 1.
Dwa pierwiastki oznaczone literami X i Z leżą w czwartym okresie układu okresowego pierwiastków. Ponadto wiadomo, że w stanie podstawowym:
• atom pierwiastka X ma na ostatniej powłoce sześć elektronów;
• atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d sześć elektronów.
Zadanie 1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków.

Zadanie 1.2. (0–1)
Wybierz pierwiastek (X albo Z), którego atomy w stanie podstawowym mają większą liczbę elektronów niesparowanych. Uzupełnij poniższy zapis, tak aby przedstawiał on konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym wybranego pierwiastka.
Zastosuj schematy klatkowe, podaj numery powłok i symbole podpowłok.
↑↓    ↑↓    ↑↓ ↑↓ ↑↓    ↑↓      ↑↓ ↑↓ ↑↓   ……………………………………
1s    2s        2p         3s          3p

Zadanie 1.3. (0–1)
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz wzór sumaryczny tlenku pierwiastka Z, w którym ten pierwiastek przyjmuje maksymalny stopień utlenienia.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: ......................
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka Z: .........................

2017 N / Zadanie 2. (0–1)
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. Druga energia jonizacji jest minimalną energią potrzebną do usunięcia drugiego elektronu (z jednododatniego jonu).
Na wykresach przedstawiono zmiany pierwszej i drugiej energii jonizacji wybranych pierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.


Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

1. Lit ma 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 litu niż elektron walencyjny atomu sodu.

2. Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż wartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie jednego elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy oddają elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej helu, natomiast atomy magnezu – w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej (argonu / neonu).

2017-VI / Zadanie 1. (0–1)
Konfiguracja elektronów w pewnym kationie żelaza w stanie podstawowym jest następująca:
1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d⁵
Napisz wzór opisanego kationu żelaza oraz przedstaw graficznie konfigurację elektronów trzeciej powłoki w tym kationie w stanie podstawowym.

Wzór kationu....................

Graficzny zapis konfiguracji elektronów trzeciej powłoki ..........................................

2017-VI / Zadanie 2. (0–1)
Elektrony walencyjne w atomach (w stanie podstawowym) pewnego pierwiastka, którego symbol oznaczono umownie literą X, mają następującą konfigurację:
5s²5p⁵ 
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. Opisany pierwiastek X jest niemetalem.     P F
2. Pierwiastek X tworzy aniony proste o ogólnym wzorze X^–.      P F
3. Maksymalny stopień utlenienia, jaki pierwiastek X przyjmuje w związkach chemicznych, jest równy V.  P F

2019 VI / Zadanie 1.
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   ₃⁶Li +  ₁¹p →  ₂³He +  ₂⁴He
przemiana II   ₁₇³⁵Li +  ₀¹n →  _Z³⁵X +  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.

Zadanie 1.1. (0–1)
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 .........................

Zadanie 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
1s [↑↓ ]  2s [↑↓]  2p [↑↓ | ↑↓ | ↑↓]  3s [   ]  3p [   |   |   ] 3d [   |   |   |   |   ]
Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym
1s [↑↓ ]  2s [↑↓]  2p [↑↓ | ↑↓ | ↑↓]  3s [   ]  3p [   |   |   ] 3d [   |   |   |   |   ]

Zadanie 1.3. (0–1)
Oblicz, ile miligramów obu izotopów helu powstałoby łącznie ze 100 miligramów izotopu litu  ₃⁶Li w wyniku przemiany I, gdyby proces przebiegał z wydajnością równą 100%.
Przyjmij, że wartości masy atomowej poszczególnych izotopów są równe ich liczbom masowym.

2020 N / Zadanie 1.
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.

Zadanie 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.

Zadanie 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: ................

Zadanie 1.3. (0–1)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z²⁺ w stanie podstawowym. Zastosuj zapis z uwzględnieniem podpowłok.
....................................

2020 N / Zadanie 3. (0–1)
Poniżej przedstawiono cztery wykresy ilustrujące zmianę wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących pierwiastki chemiczne (z wyłączeniem gazów szlachetnych) w funkcji ich liczby atomowej.

Podaj numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej i numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności pierwiastków w skali Paulinga od liczby atomowej.
Numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej: ........
Numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności w skali Paulinga od liczby atomowej: …............