Номер 11, страница 239 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.11. В кислотной среде марганец устойчив в степени окисления +2. Запишите реакции марганца с соляной и концентрированной азотной кислотой.

В условии задачи указано, что в кислотной среде марганец устойчив в степени окисления +2. Это означает, что в продуктах реакций с кислотами марганец будет образовывать соли, в которых он имеет степень окисления +2 (ионы $Mn^{2+}$).

Марганец — металл средней активности, стоящий в электрохимическом ряду напряжений левее водорода. Поэтому он будет реагировать с кислотами-неокислителями, такими как соляная кислота ($HCl$), с вытеснением водорода. В ходе реакции образуется соль марганца(II) — хлорид марганца(II), и выделяется газообразный водород.

Уравнение химической реакции:

$Mn + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2 \uparrow$

В этой реакции марганец выступает в роли восстановителя, повышая свою степень окисления с 0 до +2. Ионы водорода в кислоте выступают в роли окислителя, понижая свою степень окисления с +1 до 0.

Ответ: $Mn + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2 \uparrow$

Концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой-окислителем. При реакции с металлами она восстанавливается за счет атома азота, а не водорода. В случае реакции с концентрированной азотной кислотой продуктом восстановления обычно является оксид азота(IV) ($NO_2$) — газ бурого цвета. Марганец, как указано в условии, окисляется до своей устойчивой степени окисления +2, образуя нитрат марганца(II).

Данная реакция является окислительно-восстановительной. Для её уравнивания составим электронный баланс:

$Mn^0 - 2e^- \rightarrow Mn^{+2}$ | 1 (процесс окисления, Mn - восстановитель)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 2 (процесс восстановления, $N^{+5}$ - окислитель)

На основе электронного баланса расставляем коэффициенты в уравнении реакции. Коэффициент 1 перед марганцем, коэффициент 2 перед $NO_2$. Затем уравниваем остальные элементы.

Итоговое уравнение реакции:

$Mn + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Mn(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: $Mn + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Mn(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$