Задание 3 ОГЭ по химии: Периодический закон и система элементов

Что проверяет задание

Задание 3 ОГЭ по химии проверяет умение работать с Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева как с источником информации. Нужно понимать, как меняются свойства атомов и простых веществ при движении по периоду (слева направо) и по группе (сверху вниз).

Проверяются три ключевые закономерности:

• изменение радиуса атома;
• изменение электроотрицательности;
• изменение металлических и неметаллических свойств простых веществ.

Задание не требует расчётов — только знание тенденций и умение расположить элементы в правильном порядке.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Расположите химические элементы... в порядке усиления (уменьшения, увеличения) ... свойства. Запишите номера выбранных элементов в соответствующем порядке».

В задании даны три химических элемента под номерами 1, 2, 3. Нужно записать эти номера в определённой последовательности — от наименьшего значения свойства к наибольшему или наоборот, в зависимости от формулировки.

Ответ — это последовательность из трёх цифр без пробелов и знаков, например «231».

Задание оценивается в 1 балл. Балл засчитывается только при полном совпадении последовательности цифр — частичного балла нет.

Что нужно знать

• Периодический закон: свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.
• Период — горизонтальный ряд элементов; номер периода равен числу электронных слоёв (энергетических уровней) в атоме.
• Группа — вертикальный столбец элементов со сходным строением внешнего электронного слоя.
• Радиус атома:
• в периоде слева направо радиус атома уменьшается (заряд ядра растёт, электроны притягиваются сильнее);
• в группе сверху вниз радиус атома увеличивается (появляются новые электронные слои).
• Электроотрицательность (ЭО) — способность атома притягивать общую электронную пару в химической связи:
• в периоде слева направо ЭО увеличивается;
• в группе сверху вниз ЭО уменьшается.
• Металлические свойства простых веществ:
• в периоде слева направо ослабевают;
• в группе сверху вниз усиливаются.
• Неметаллические свойства — обратная закономерность:
• в периоде слева направо усиливаются;
• в группе сверху вниз ослабевают.
• Восстановительные свойства атомов (способность отдавать электроны) совпадают по направлению с металлическими свойствами.
• Окислительные свойства атомов (способность принимать электроны) совпадают по направлению с неметаллическими свойствами и с ростом ЭО.
• Самый электроотрицательный элемент — фтор (F), самый большой атомный радиус среди устойчивых элементов — у элементов первой группы нижних периодов (например, цезий).

Все перечисленные закономерности можно представить в виде направлений на самой таблице: чем ближе элемент к правому верхнему углу (кроме благородных газов), тем сильнее у него выражены неметаллические свойства и электроотрицательность, чем ближе к левому нижнему углу — тем сильнее металлические свойства и больше радиус атома.

Методы решения

Метод 1. Определение положения элементов в таблице. Прежде чем сравнивать свойства, нужно точно определить номер периода и номер группы каждого элемента. Это делается по порядковому номеру и строению электронной оболочки.

Мини-пример: азот (N) — 2 период, 5 группа (VA); фосфор (P) — 3 период, 5 группа (VA). Оба в одной группе, значит сравниваем по номеру периода.

Метод 2. Сравнение элементов одной группы. Если элементы находятся в одной группе, сравнение идёт только по номеру периода: чем больше номер периода, тем больше радиус атома и металлические свойства, тем меньше электроотрицательность.

Мини-пример: в группе IVA углерод (2 период), кремний (3 период), германий (4 период) — металлические свойства усиливаются в порядке C < Si < Ge.

Метод 3. Сравнение элементов одного периода. Если элементы находятся в одном периоде, сравнение идёт по номеру группы: чем больше номер группы (для главных подгрупп), тем сильнее неметаллические свойства и выше электроотрицательность, тем меньше радиус атома.

Мини-пример: во 2 периоде литий, углерод, фтор — электроотрицательность растёт в порядке Li < C < F.

Метод 4. Комбинированное сравнение (разные периоды и группы). Если элементы не совпадают ни по периоду, ни по группе, нужно использовать оба правила вместе или найти промежуточный элемент для сравнения (мысленно «продвинуться» по таблице сначала по группе, потом по периоду).

Мини-пример: сравнить натрий (3 период, IA) и кислород (2 период, VIA) по электроотрицательности. Натрий — металл с низкой ЭО, кислород — неметалл с высокой ЭО, независимо от разных периодов однозначно кислород электроотрицательнее.

Метод 5. Использование диагонального правила для металличности. Металлические свойства усиливаются при движении по диагонали от правого верхнего угла таблицы к левому нижнему. Это удобно, когда элементы расположены «вразброс».

Мини-пример: сравнить свойства бора (2 период, IIIA) и алюминия (3 период, IIIA) — алюминий ниже в той же группе, значит его металлические свойства выражены сильнее.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать формулировку и понять, что сравнивается: радиус атома, электроотрицательность или металлические/неметаллические свойства, и в каком порядке нужно расположить элементы (по увеличению или по уменьшению).
2. Найти положение каждого элемента в Периодической системе: определить номер периода и номер группы.
3. Проверить, находятся ли элементы в одной группе или в одном периоде.
4. Если элементы в одной группе — применить правило изменения свойства по группе (сверху вниз).
5. Если элементы в одном периоде — применить правило изменения свойства по периоду (слева направо).
6. Если элементы не совпадают ни по группе, ни по периоду — сравнить попарно, используя оба правила, или диагональное правило.
7. Составить итоговую последовательность номеров элементов в соответствии с требуемым порядком (усиление, уменьшение и т.д.).
8. Проверить полученный ответ, сверив его логику ещё раз с направлением изменения свойства.

Разбор примеров

Пример 1.

Условие: расположите химические элементы 1) германий, 2) углерод, 3) кремний в порядке усиления металлических свойств соответствующих им простых веществ.

Шаг 1. Все три элемента — германий (Ge), углерод (C), кремний (Si) — находятся в одной группе, IVA группе Периодической системы.

Шаг 2. Так как элементы в одной группе, сравниваем по номеру периода: углерод — 2 период, кремний — 3 период, германий — 4 период.

Шаг 3. Металлические свойства в группе усиливаются сверху вниз, то есть с увеличением номера периода.

Шаг 4. Значит, порядок усиления металлических свойств: углерод (2 период, самые слабые металлические свойства) → кремний (3 период) → германий (4 период, самые сильные металлические свойства среди трёх).

Шаг 5. Переводим в номера элементов по условию: углерод — это № 2, кремний — № 3, германий — № 1.

Шаг 6. Записываем последовательность номеров в порядке усиления свойства: 2 (углерод), 3 (кремний), 1 (германий).

Ответ: 231.

Пример 2.

Условие: расположите химические элементы 1) хлор, 2) бром, 3) фтор в порядке увеличения их атомного радиуса.

Шаг 1. Хлор (Cl), бром (Br), фтор (F) — элементы одной группы, VIIA (галогены).

Шаг 2. Определяем номера периодов: фтор — 2 период, хлор — 3 период, бром — 4 период.

Шаг 3. Радиус атома в группе увеличивается сверху вниз, то есть с увеличением номера периода.

Шаг 4. Значит, наименьший радиус — у фтора (2 период), затем идёт хлор (3 период), затем наибольший радиус — у брома (4 период).

Шаг 5. Порядок увеличения радиуса: фтор → хлор → бром.

Шаг 6. Переводим в номера по условию: фтор — № 3, хлор — № 1, бром — № 2.

Шаг 7. Записываем последовательность: 3 (фтор), 1 (хлор), 2 (бром).

Ответ: 312.

Пример 3.

Условие: расположите химические элементы 1) сурьма, 2) мышьяк, 3) фосфор в порядке уменьшения электроотрицательности.

Шаг 1. Сурьма (Sb), мышьяк (As), фосфор (P) — элементы одной группы, VA группа.

Шаг 2. Определяем номера периодов: фосфор — 3 период, мышьяк — 4 период, сурьма — 5 период.

Шаг 3. Электроотрицательность в группе уменьшается сверху вниз, то есть с увеличением номера периода.

Шаг 4. Значит, наибольшая электроотрицательность — у фосфора (наименьший номер периода среди трёх), затем идёт мышьяк, наименьшая электроотрицательность — у сурьмы (наибольший номер периода).

Шаг 5. Порядок уменьшения электроотрицательности: фосфор → мышьяк → сурьма.

Шаг 6. Переводим в номера по условию: фосфор — № 3, мышьяк — № 2, сурьма — № 1.

Шаг 7. Записываем последовательность: 3 (фосфор), 2 (мышьяк), 1 (сурьма).

Ответ: 321.

Типичные ошибки и ловушки

• Путаница между радиусом и электроотрицательностью. Эти свойства меняются в разных направлениях: при движении по периоду слева направо радиус уменьшается, а электроотрицательность растёт. Важно не перепутать направление для каждого конкретного свойства.
• Невнимание к формулировке «усиление» или «уменьшение». Если в задании просят «уменьшение», а вы механически расставили в порядке усиления, ответ будет зеркально неверным — нужно каждый раз перечитывать вопрос.
• Ошибка при определении группы или периода элемента. Особенно часто путают элементы побочных подгрупп (переходные металлы) с элементами главных подгрупп — правила изменения свойств для них работают по-другому, но в заданиях ОГЭ обычно фигурируют элементы главных подгрупп.
• Забывание про исключения при переходе через границу периодов. Например, при сравнении элементов из разных групп и разных периодов одновременно нельзя механически применять только правило периода или только правило группы — нужно анализировать оба фактора.
• Механическое запоминание ответа без понимания закономерности. Такой подход не работает, если в задании встретятся другие элементы — важно понимать саму логику изменения свойств, а не запоминать конкретные последовательности цифр.
• Путаница металлических и неметаллических свойств. Усиление металлических свойств означает ослабление неметаллических, и наоборот — при быстром чтении задания это легко перепутать.

Как готовиться

Для уверенного решения задания 3 держите перед собой Периодическую систему и тренируйтесь находить положение любого элемента за несколько секунд — номер периода и номер группы должны определяться автоматически.

Полезно нарисовать для себя две стрелки прямо на распечатанной таблице: одна показывает направление роста электроотрицательности и неметаллических свойств (вправо и вверх, к фтору), другая — направление роста радиуса атома и металлических свойств (влево и вниз, к цезию). Эти две стрелки перпендикулярны и помогают быстро сориентироваться в любой задаче.

Решайте задания из открытого банка ФИПИ по этой теме подряд, группами по 10–15 штук, обращая внимание на то, какие элементы чаще всего встречаются: щелочные металлы, галогены, элементы IVA и VA групп. Особое внимание уделите заданиям, где элементы находятся в разных периодах и разных группах одновременно — такие задачи требуют комбинированного анализа.

После каждой ошибки возвращайтесь к таблице и проверяйте, в чём именно была логическая неточность: неправильно определили период, перепутали направление изменения свойства или неверно прочитали формулировку задания. Такой разбор ошибок закрепляет понимание закономерностей лучше, чем простое повторение правильных ответов.