Задание 4. Тест А) Чему равны квантовые числа для двух электронов, которые находятся на 3s^2 подуровне? Б) По какой формуле определяется максимальное количество электронов на уровне? A) 2(2/+1) B) n+1 C) 2n² D) 2/ +1 В) Иону Fe3+ соответствует электронная формула: A) 1s22s22p63s23p63d64s2 C) 1s22s22p63s23p63d54s0 B) 1s22s22p63s23p63d8 D) 1s22s22p63s23p63d34s2 Г) Сколько неспаренных электронов имеют возбуждённые атомы хлора? A) 2 B) 3 C) 7 D) 5 Д) Если электронная конфигурация элемента заканчивается 3s²3p5, сколько протонов имеет атом данного элемента? А) 13 В) 17 C) 15 D) 16

Решение:

А) Квантовые числа для двух электронов на 3s² подуровне:

Электроны на подуровне 3s имеют следующие квантовые числа:

• Главное квантовое число (n) = 3 (так как это 3-я оболочка).
• Орбитальное квантовое число (l) = 0 (для s-подуровня).
• Магнитное квантовое число (m_l) = 0 (для s-подуровня существует только одна орбиталь).
• Спиновое квантовое число (m_s) = +1/2 и -1/2 (два электрона на одной орбитали имеют противоположные спины).

Ответ: n=3, l=0, m_l=0, m_s=+1/2 и n=3, l=0, m_l=0, m_s=-1/2

Б) Формула для максимального количества электронов на уровне:

Максимальное количество электронов на энергетическом уровне с главным квантовым числом n определяется формулой 2n².

Ответ: C) 2n²

В) Электронная формула иона Fe³⁺:

Нейтральный атом железа (Fe) имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶ (Z=26). При образовании иона Fe³⁺ атом теряет 3 электрона. Электроны в первую очередь удаляются с внешних оболочек, а затем с подуровней с более высокой энергией.

Сначала удаляются 2 электрона с 4s-подуровня, затем 1 электрон с 3d-подуровня.

• Исходная конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶
• После удаления 3 электронов: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s⁰3d⁵

Ответ: C) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s⁰

Г) Количество неспаренных электронов в возбуждённых атомах хлора:

Нормальная электронная конфигурация хлора (Cl, Z=17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. В 3p-подуровне 5 электронов. Распределение по орбиталям 3p: ↑↓ ↑↓ ↑_. Имеем 1 неспаренный электрон.

Возбуждённое состояние может быть разным. Рассмотрим один из вариантов возбуждения, когда один электрон с 3p-подуровня переходит на 3d-подуровень (который пуст в основном состоянии, но может быть задействован в возбуждённом).

Конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹.

Распределение по орбиталям 3p: ↑↓ ↑_ ↑_. (2 неспаренных электрона)

Распределение по орбиталям 3d: ↑_. (1 неспаренный электрон)

Всего неспаренных электронов: 2 + 1 = 3.

Ответ: B) 3

Д) Количество протонов в атоме, если электронная конфигурация заканчивается 3s²3p⁵:

Электронная конфигурация 3s²3p⁵ указывает на внешний электронный слой. В нейтральном атоме число протонов равно общему числу электронов. Подсчитаем электроны на внешнем слое: 3s² (2 электрона) + 3p⁵ (5 электронов) = 7 электронов.

Если это заканчивающаяся конфигурация, то предыдущие уровни полностью заполнены. Для 3-го уровня, до 3p⁵, полностью заполнены 1s, 2s, 2p, 3s. Вся конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

Общее число электронов = 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17.

Следовательно, число протонов = 17.

Ответ: B) 17