Номер 20, страница 240 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.20. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) \mathrm{Mn}⟶\mathrm{MN}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_2⟶\mathrm{Mn}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2⟶$$\mathrm{Mn}{\left(\mathrm{OН}\right)}_3⟶{\mathrm{MnBr}}_2⟶{\mathrm{MnCl}}_2⟶{\mathrm{MnО}}_2$

$\mathrm{б}) {\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4⟶{\mathrm{MnCl}}_2⟶{\mathrm{MnCO}}_3⟶\mathrm{MnO}⟶$${\mathrm{MnSO}}_4⟶{\mathrm{MnO}}_2⟶ {\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4⟶{\mathrm{KMnO}}_4$

Для осуществления данных цепочек превращений можно провести следующие химические реакции:

1. Металлический марганец растворяют в разбавленной азотной кислоте. В ходе реакции образуется нитрат марганца(II):

$3Mn + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Mn(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$

2. Для получения гидроксида марганца(II), нерастворимого в воде основания, к раствору нитрата марганца(II) добавляют раствор щелочи, например, гидроксида натрия:

$Mn(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaNO_3$

3. Гидроксид марганца(II) легко окисляется до гидроксида марганца(III). В качестве окислителя можно использовать пероксид водорода:

$2Mn(OH)_2 + H_2O_2 \rightarrow 2Mn(OH)_3 \downarrow$

4. Гидроксид марганца(III) проявляет окислительные свойства и реагирует с концентрированной бромоводородной кислотой. При этом марганец восстанавливается до степени окисления +2, а бром окисляется:

$2Mn(OH)_3 + 6HBr \rightarrow 2MnBr_2 + Br_2 + 6H_2O$

5. Более активный галоген, хлор, вытесняет бром из его соли. При пропускании хлора через раствор бромида марганца образуется хлорид марганца(II):

$MnBr_2 + Cl_2 \rightarrow MnCl_2 + Br_2$

6. Окисление хлорида марганца(II) до диоксида марганца можно провести в щелочной среде с помощью сильного окислителя, например, хлора:

$MnCl_2 + Cl_2 + 4NaOH \rightarrow MnO_2 \downarrow + 4NaCl + 2H_2O$

Ответ:

1. $3Mn + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Mn(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$

2. $Mn(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaNO_3$

3. $2Mn(OH)_2 + H_2O_2 \rightarrow 2Mn(OH)_3 \downarrow$

4. $2Mn(OH)_3 + 6HBr \rightarrow 2MnBr_2 + Br_2 + 6H_2O$

5. $MnBr_2 + Cl_2 \rightarrow MnCl_2 + Br_2$

6. $MnCl_2 + Cl_2 + 4NaOH \rightarrow MnO_2 \downarrow + 4NaCl + 2H_2O$

1. Оксид марганца(II, IV) $Mn_3O_4$ (минерал гаусманит) реагирует с концентрированной соляной кислотой. Марганец(IV) в составе оксида окисляет хлорид-ионы до свободного хлора, а сам восстанавливается до марганца(II):

$Mn_3O_4 + 8HCl(\text{конц.}) \xrightarrow{t} 3MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 4H_2O$

2. Карбонат марганца(II) получают реакцией обмена между раствором хлорида марганца(II) и раствором растворимого карбоната, например, карбоната натрия:

$MnCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow MnCO_3 \downarrow + 2NaCl$

3. Оксид марганца(II) можно получить термическим разложением карбоната марганца(II) при нагревании в инертной атмосфере (чтобы избежать окисления):

$MnCO_3 \xrightarrow{t, \text{без доступа } O_2} MnO + CO_2 \uparrow$

4. Оксид марганца(II) является основным оксидом и реагирует с кислотами, например, с серной кислотой, с образованием соли и воды:

$MnO + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2O$

5. Для окисления сульфата марганца(II) до диоксида марганца можно использовать сильный окислитель, перманганат калия, в нейтральной среде. Эта реакция является сопропорционированием:

$3MnSO_4 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 \downarrow + K_2SO_4 + 2H_2SO_4$

6. Манганат калия зеленого цвета получают сплавлением диоксида марганца со щелочью (гидроксидом калия) в присутствии окислителя (например, кислорода воздуха) при высокой температуре:

$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \xrightarrow{t} 2K_2MnO_4 + 2H_2O$

7. Перманганат калия можно получить из манганата калия окислением с помощью более сильного окислителя, чем кислород, например, хлора:

$2K_2MnO_4 + Cl_2 \rightarrow 2KMnO_4 + 2KCl$

Ответ:

1. $Mn_3O_4 + 8HCl(\text{конц.}) \xrightarrow{t} 3MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 4H_2O$

2. $MnCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow MnCO_3 \downarrow + 2NaCl$

3. $MnCO_3 \xrightarrow{t, \text{без доступа } O_2} MnO + CO_2 \uparrow$

4. $MnO + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2O$

5. $3MnSO_4 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 \downarrow + K_2SO_4 + 2H_2SO_4$

6. $2MnO_2 + 4KOH + O_2 \xrightarrow{t} 2K_2MnO_4 + 2H_2O$

7. $2K_2MnO_4 + Cl_2 \rightarrow 2KMnO_4 + 2KCl$