8.6. Подгруппа марганца

Общая характеристика марганца, технеция и рения. Получение и свойства металлов. Оксиды, гидроксиды, манганаты, перманганаты и другие марганецсодержащие соединения, их свойства. Свойства соединений технеция и рения в сравнении со свойствами соединений марганца.

1321.Опишите электронное строение атомов d-элементов VII группы, определите возможные степени окисления элементов в соединениях и укажите наиболее устойчивые. Почему у марганца она не совпадает с наиболее устойчивой степенью окисления технеция и рения?

1322. Опишите физические свойства марганца, технеция и рения, положение в ряду напряжений, взаимодействие с кислородом, водородом, галогенами, водой, кислотами и щелочами. Приведите уравнения реакций.

1323. Перечислите восстановители, используемые при получении марганца из пиролюзита. Почему бóльшую часть марганца получают в виде ферромарганца? Чем является ферромарганец – химическим соединением, раствором или механической смесью?

1324. При получении марганца из пиролюзита в качестве восстановителей используются углерод и кремний. Вычислите, при каких условиях возможно самопроизвольное протекание соответствующих реакций.

1325. При алюмотермическом получении марганца используют Mn₃O₄. Вычислите энтальпию образования этого соединения, исходя из энтальпии образования оксида алюминия и термохимического уравнения:

3Mn₃O₄ + 6Al = 9Mn + 4Al₂O₃; DH° = –2519 кДж

1326. Объясните возможность получения марганца электролизом водных растворов его солей. Какие соли лучше использовать и как уменьшить выделение водорода? Какое количество электричества потребуется для получения 100 кг марганца, если его выход по току составляет 60 %?

1327. Напишите формулы всех оксидов марганца и расположите их в ряд по увеличению валентности (степени окисления) марганца. Как в этом ряду изменяются тип связи, строение и свойства оксидов?

1328. Объясните состав оксида марганца Mn₂O₃, напишите уравнение его реакции с разбавленной серной кислотой. Одинаковую или разную степень окисления имеют атомы марганца в этом оксиде?

1329. Напишите уравнения реакций, в которых оксид марганца (IV) окисляется, восстанавливается и разлагается вследствие внутримолекулярного окисления-восстановления.

1330. Вычислите pH раствора, при котором возможно получение хлора из соляной кислоты с помощью MnO₂. В расчётах используйте следующие полуреакции и значения окислительно-восстановительных потенциалов:

MnO₂ + 4H⁺ + 2e = Mn²⁺ + 2H₂O; j° = 1,23 B

2Сl^– – 2e = Cl₂; j° = 1,36 B

1331. Оксид марганца (IV) является составной частью катализатора гопкалита. Каков состав этого катализатора, и в каких реакциях он используется? В каких других целях применяется оксид марганца (IV)?

1332. Какая масса марганца, манганата калия и перманганата калия может быть получена из одной тонны пиролюзита, содержащего 80 % MnO₂?

1333. Чему равна масса калийной селитры, которая расходуется на получение манганата калия из 8,70 кг пиролюзита, содержащего 12 % примесей?

1334. Напишите формулы всех гидроксидов марганца, расположив их в ряд по увеличению степени окисления марганца. Как в этом ряду изменяются свойства соединений?

1335. Напишите уравнение реакции образования гидроксида марганца (IV) из гидроксида марганца (II) в водной суспензии при пропускании через неё воздуха. Почему встречается несколько записей формулы гидроксида марганца (IV): Mn(OH)₄, H₄MnO₄, H₂MnO₃, MnO(OH)₂?

1336. Напишите формулы ортомарганцеватистой, метамарганцеватистой, марганцовистой и марганцевой кислот. Приведите примеры формул и названия солей этих кислот.

1337. Напишите уравнения реакций получения соединений марганца (VI) из солей марганца (II) и диоксида марганца (IV):

MnSO₄ + KClO₃ + KOH = MnO₂ + KNO₃ + KOH=

MnCl₂ + NaNО₃ + Na₂CO₃ = MnO₂ + KClO₃ + K₂CO₃ =

1338. Катион марганца (+2) окисляется (при нагревании в присутствии катализатора – солей меди Cu²⁺) бромом в щелочной среде, переходя при этом в ион . Напишите уравнение реакции. Какое количество и какая масса брома расходуется на образование одного моля ионов ?

1339. Какое соединение марганца зеленого цвета можно получить сплавлением Mn(OH)₂, MnO₂ или MnSO₄ со смесью KOH и KСlO₃? Напишите уравнения реакций.

1340. Напишите уравнения и названия продуктов реакций сплавления MnO₂ с Ca(OH)₂ и со смесью Ca(OH)₂ + NaNO₃.

1341. Напишите уравнения реакций, в которых манганат калия является окислителем, восстановителем, диспропорционирует и разлагается в результате внутримолекулярного окисления – восстановления.

1342. Напишите уравнения реакций с участием манганата калия:

K₂MnO₄ + H₂O = K₂MnO₄ + Cl₂ =

K₂MnO₄ + H₂SO₄ = K₂MnO₄ + KI + H₂SO₄ =

1343. На какие продукты разлагается, вследствие своей неустойчивости, марганцовистая кислота H₂MnO₄? Напишите уравнение реакции. К какому типу она относится?

1344. Какой объем хлора, измеренный при н.у., потребуется для превращения 1 кг манганата калия в перманганат? Какую массу KMnO₄ при этом можно получить при отсутствии потерь реагентов?

1345. Напишите уравнения реакций:

MnSO₄ + (NH₄)₂S₂O₈ + H₂O = MnCl₂ + O₃ + H₂O =

MnSO₄ + NaBiO₃ + H₂SO₄ = Mn(NO₃)₂ + H₂O₂ =

Сравнением окислительно-восстановительных потенциалов покажите возможность получения марганцевой кислоты в этих реакциях:

1346. Для обнаружения ионов Mn²⁺ используется реакция их окисления диоксидом свинца в присутствии азотной кислоты. Напишите уравнение реакции и объясните, почему и при каких условиях она возможна, хотя потенциал окислителя ниже потенциала восстановителя:

PbO₂ + 4H⁺ + 2e = Pb²⁺ + 2H₂O; j° = 1,45 В

Mn²⁺ + 4H₂O – 5e = + 8H⁺; j° = 1,51 В?

1347. Почему перманганат калия широко используется в качестве окислителя? Какие внешние признаки свидетельствуют о протекании окислительно-восстановительных реакций с участием KMnO₄ в разных средах? Как влияет среда раствора на окислительные свойства KMnO₄? Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций.

1348. Напишите уравнения реакций с участием перманганата калия:

KMnO₄ + FeCl₂ + HCl(разб) = KMnO₄ + KI + H₂O =

KMnO₄ + NaNO₂ + H₂SO₄ = KMnO₄ + H₂O₂ =

KMnO₄ + NaNO₂ + KOH = KMnO₄ + NaH₂PO₂ + KOH =

1349. Окислительные свойства ионов в кислой среде характеризуют две полуреакции:

+ 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O; j° = 1,51 В

+ 4H⁺ +3e = MnO₂ + 2H₂O; j° = 1,69 В

Почему восстановление -ионов происходит по первой полуреакции, хотя потенциал второй выше?

1350. Можно ли перманганатом калия окислить гексационоферрат (II) калия в гексацианоферрат (III) калия? Если да, то напишите уравнение реакции.

1351. Для проведения окислительно-восстановительных реакций приготовлен подкисленный раствор перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента окислителя 0,2 н. Какая масса KMnO₄ содержится в 100 мл этого раствора?

1352. Какую массу железного купороса FeSO₄×7H₂O можно окислить в сернокислом растворе при действии 50 мл 0,2 н. раствора KMnO₄?

1353. На титрование 25 мл раствора сульфита натрия было израсходовано 20 мл подкисленного раствора перманганата калия с эквивалентной концентрацией 0,05 н. Вычислите молярную концентрацию раствора Na₂SO₃.

1354. Между перманганатом калия и сульфатом марганца (II) в водном растворе возможна реакция конпропорционирования. Какое соединение марганца при этом образуется и каковы его внешние признаки? Напишите уравнение реакции.

1355. Почему раствор перманганата калия хранят в тёмной посуде? Что происходит с ним в подкисленном растворе при длительном хранении? Напишите уравнение реакции.

1356. Как из перманганат калия, находящегося в растворе можно получить: а) MnSO₄; б) K₂MnO₄; в) MnO₂? Напишите уравнения реакций.

1357. Какова среда водных растворов перманагната калия, хлорида марганца (II) и сульфата марганца (II)? Какими реакциями она обусловлена?

1358. Напишите уравнение реакции получения оксида марганца (VII) из перманганата калия. Почему это термодинамически устойчивое соединение (DG°_f = –543,2 кДж/моль) не образуется из простых вещество и разлагается при стандартных условиях?

1359. Каким образом из перманганата калия можно получить кислород? Какая масса KMnO₄ потребуется для получения 20 л O₂ (н.у)? Как можно превратить оставшиеся после выделения кислорода вещества снова в перманганат калия? Напишите уравнения реакций.

1360. Напишите уравнения реакций получения хлорида марганца (II) взаимодействием марганца с соляной кислотой и его окисления в растворе кислородом воздуха с образованием MnO₂.

1361. Хлориды марганца (III) и (IV) неустойчивы и легко разлагаются по реакциям внутримолекулярного окисления – восстановления. Напишите уравнения реакций. Почему фториды MnF₃ и MnF₄, в отличие от хлоридов, более устойчивы?

1362. Сульфат марганца (II), получаемый по реакции MnO или MnCO₃ с разбавленной H₂SO₄, устойчив и применяется в качестве электролита, микроудобрения и т.д. Сульфат марганца (III) разлагается при 160 °C, а сульфат марганца (IV) – при 80 °C. Напишите уравнения соответствующих реакций.

1363. Металлический марганец взаимодействует с разбавленной азотной кислотой с образованием нитрата марганца (II), разложением которого при нагревании получают чистый оксид марганца (IV) для гальванических элементов. Напишите уравнения реакций.

1364. При взаимодействии раствора MnSO₄ или MnCl₂ с раствором кальцинированной соды в осадок выпадает соединение, которое при нагревании на воздухе разлагается с образованием MnO₂. Напишите уравнение образования соединения и его разложения на воздухе и в инертной атмосфере.

1365. Светлорозовый осадок сульфида марганца (II) образуется при взаимодействии раствора соли марганца (II) с раствором сульфида аммония. Напишите уравнение реакции и объясните, почему осадок не образуется при пропускании сероводорода через раствор соли марганца (II).

1366. Объяснить состав, механизм образования химических связей, условия получения, свойства и применение карбонила марганца.

1367. К раствору аквакомплексного соединения марганца (II) прибавили раствор аммиака. Какой продукт образуется: Mn(OH)₂, [Mn(NH₃)₆](OH)₂, MnO, MnO(OH)₂ или MnO₂?

1368. Почему все комплексные соединения марганца(II) высокоспиновые, парамагнитные и окрашенные? Приведите примеры и названия соединений

1369. Напишите уравнения реакций для осуществления цепочки превращений и указать условия их проведения:

MnO₂ ® Mn ® Mn(NO₃)₂ ® Mn(OH)₂ ® MnO(OH)₂ ® K₂MnO₄ ®

® KMnO₄ ® MnSO₄ ® Mn

1370. Технеций – первый химический элемент, полученный искусственным путем. Он был получен в 1937 г. из молибдена с помощью ядерной реакции. Напишите уравнение этой реакции с пояснениями.

1371. Опишите нахождение рения в природе, его получение, важнейшие физические и химические свойства, применение.

372. Напишите уравнение реакции получения рения из перрената аммония. Какая масса перрената и какой объем водорода расходуются на получение одного килограмма металлического рения?

1373. Сравните электродные потенциалы рения и технеция с электродным потенциалом марганца, объясните причины их большого отличия. Опишите взаимодействие рения и технеция с кислотами и щелочами.

1374. Почему ренат калия окисляется в перренат кислородом (напишите уравнение реакции), тогда как для окисления манганатов применяют более сильные окислители или электрохимическое окисление?

1375. Напишите уравнения реакций рения и технеция с кислородом и азотной кислотой и укажите условия их проведения. Для сравнения приведите уравнения реакций марганца с O₂ и HNO₃ и объясните, почему отличаются продукты этих реакций.

1376. Окислительно-восстановительный потенциал j° полуреакции:

ReO₄^- + 8Н⁺ + 4е = Re³⁺ + 4H₂O

равен 0,422 В. Можно ли получить хлор действием концентрированной HCl на KReO₄? Если можно, то напишите уравнение реакции, а если нельзя, то объясните причину.

1377. Какой из оксидов (ReO₂ или MnO₂) может быть окислен хлорной водой до семивалентного состояния? Напишите уравнение реакции с учетом следующих полуреакций и потенциалов:

+ 4H⁺ +3e = MnO₂ + 2H₂O; j° = 1,69 В

+ 4H⁺ +3e = ReO₂ + 2H₂O; j° = 0,51 В

1378. Почему устойчивы галогениды рения, содержащие 5, 6 и 7 атомов галогена (ReF₇, ReF₆, ReF₅, ReCl₆, ReCl₅, ReBr₅), тогда как подобные галогениды марганца не образуются?

1379. Интересной особенностью кислот HReO₄ и HTcO₄ и их солей является их взаимодействие (в растворах) с H₂S с образованием нерастворимых в воде сульфидов, растворяющихся в азотной кислоте. Напишите уравнения образования сульфидов и их взаимодействия с HNO₃.

1380. Напишите уравнения реакций с участием различных соединений рения, в которых образуются соединения рения(+7):

Re + HNO₃ = Re + H₂O₂ =

ReO₃ + HNO₃ = ReS₂ + O₂ =

1381. Напишите уравнения и укажите условия проведения реакций для осуществления следующей цепочки превращений:

Re ® Re₂O₇ ® KReO₄ ® Re₂S₇ ® HReO₄ ® Re₂(SO₄)₃