Номер 1, страница 199 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 41. Марганец. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 1, страница 199.

Условие.

1. Охарактеризуйте свойства марганца и области его применения.

Решение.

Решение 2.

Свойства марганца

Марганец ($Mn$) — химический элемент 7-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы VII группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 25. В чистом виде это твёрдый, но хрупкий металл серебристо-белого цвета.

• Физические свойства:
  • Внешний вид: серебристо-белый, твёрдый, очень хрупкий металл.
  • Плотность: около $7,4$ г/см³.
  • Температура плавления: $1246$ °C.
  • Температура кипения: $2061$ °C.
  • Аллотропные модификации: существует в нескольких кристаллических формах (α, β, γ, δ), стабильной при комнатной температуре является α-модификация со сложной кубической решёткой.
  • Магнитные свойства: парамагнетик.

• Химические свойства:
  • Химическая активность: марганец является довольно активным переходным металлом, медленно окисляется на воздухе, покрываясь оксидной плёнкой.
  • Степени окисления: проявляет множество степеней окисления, от $-3$ до $+7$. Наиболее устойчивыми и распространёнными являются $+2$, $+4$ и $+7$.
  • Взаимодействие с водой: при комнатной температуре медленно вытесняет водород из воды, при нагревании реакция ускоряется: $Mn + 2H_2O \rightarrow Mn(OH)_2 + H_2 \uparrow$.
  • Взаимодействие с кислотами: легко растворяется в разбавленных кислотах с образованием солей марганца(II) и выделением водорода: $Mn + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2 \uparrow$.
  • Окислительно-восстановительные свойства: в зависимости от степени окисления может быть как восстановителем (металлический марганец, соединения $Mn^{+2}$), так и сильным окислителем (соединения $Mn^{+7}$, например, перманганат калия $KMnO_4$, и $Mn^{+4}$, например, диоксид марганца $MnO_2$).

Ответ: Марганец — это хрупкий, химически активный переходный металл серебристо-белого цвета, характеризующийся большим разнообразием степеней окисления, что определяет его широкие окислительно-восстановительные свойства и способность образовывать множество соединений.

Области его применения

Благодаря своим уникальным свойствам марганец и его соединения находят широкое применение в различных отраслях промышленности и техники.

• Металлургия: это основная сфера применения марганца (около 90% всего производимого металла).
  • Производство стали: используется как легирующая добавка для повышения прочности, твёрдости и износостойкости стали. Также он выступает в роли раскислителя (удаляет кислород) и десульфуратора (удаляет серу), улучшая качество металла. Например, сталь Гадфильда содержит около 13% марганца и отличается исключительной стойкостью к износу, из нее делают железнодорожные рельсы, броневые плиты, сейфы.
  • Сплавы с другими металлами: применяется в производстве сплавов на основе алюминия (улучшает коррозионную стойкость, используется в банках для напитков) и меди (например, манганин — сплав меди, марганца и никеля, обладающий низким температурным коэффициентом сопротивления, используется для изготовления точных электроизмерительных приборов).

• Химическая промышленность:
  • Диоксид марганца ($MnO_2$): является ключевым компонентом (деполяризатором) в солевых и щелочных гальванических элементах (батарейках). Также используется как катализатор, пигмент в производстве кирпича и керамики, и для обесцвечивания стекла.
  • Перманганат калия ($KMnO_4$): известный как "марганцовка", является сильным окислителем. Применяется в медицине как антисептическое средство, для очистки воды, а также в органическом синтезе.
  • Сульфат марганца ($MnSO_4$): используется в сельском хозяйстве в качестве микроудобрения для растений и кормовой добавки для животных.

• Биология:
  • Марганец является жизненно важным микроэлементом для всех живых организмов, включая человека. Он входит в состав активных центров многих ферментов, участвующих в метаболизме, формировании костной ткани и защите клеток от окислительного стресса.

Ответ: Основная область применения марганца — чёрная металлургия для легирования и раскисления стали. Его соединения, такие как диоксид марганца и перманганат калия, широко используются в производстве батареек, в химической промышленности, медицине и сельском хозяйстве.