Номер 9, страница 199 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 41. Марганец. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 9, страница 199.

Условие.

9. Напишите уравнения реакций по следующим схемам:

а) $MnO_2 \rightarrow Mn \rightarrow Mn(NO_3)_2 \rightarrow MnO_2 \rightarrow MnCl_2$;

б) $Mn \rightarrow MnCl_2 \rightarrow$ X $\rightarrow$ $MnSO_4 \rightarrow Mn(NO_3)_2$;

в) $KMnO_4 \rightarrow$ X $\rightarrow$ $MnBr_2 \rightarrow$ Y $\rightarrow$ $MnO \rightarrow Mn$.

Решение.

Решение 2.

Решение

а) $MnO_2 \rightarrow Mn \rightarrow Mn(NO_3)_2 \rightarrow MnO_2 \rightarrow MnCl_2$

1. Восстановление оксида марганца(IV) до металлического марганца можно провести с помощью более активного металла, например, алюминия (алюмотермия):

$3MnO_2 + 4Al \xrightarrow{t} 3Mn + 2Al_2O_3$

2. Металлический марганец реагирует с разбавленной азотной кислотой с образованием нитрата марганца(II):

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

3. Для получения оксида марганца(IV) из соли марганца(II) необходимо провести окислительно-восстановительную реакцию. Можно использовать реакцию диспропорционирования с перманганатом калия в водной среде:

$3Mn(NO_3)_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 \downarrow + 2KNO_3 + 4HNO_3$

4. Оксид марганца(IV) реагирует с концентрированной соляной кислотой, проявляя окислительные свойства, с образованием хлорида марганца(II) и выделением хлора:

$MnO_2 + 4HCl(\text{конц.}) \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ:

$3MnO_2 + 4Al \xrightarrow{t} 3Mn + 2Al_2O_3$

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

$3Mn(NO_3)_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 \downarrow + 2KNO_3 + 4HNO_3$

$MnO_2 + 4HCl(\text{конц.}) \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

б) $Mn \rightarrow MnCl_2 \rightarrow X \rightarrow MnSO_4 \rightarrow Mn(NO_3)_2$

1. Марганец, как активный металл, реагирует с соляной кислотой с вытеснением водорода:

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

2. Переход от хлорида к сульфату марганца можно осуществить через промежуточное нерастворимое соединение X. В качестве X можно использовать гидроксид марганца(II), $Mn(OH)_2$. Сначала получаем его по реакции обмена:

$MnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

3. Затем гидроксид марганца(II) реагирует с серной кислотой, образуя сульфат марганца(II):

$Mn(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + 2H_2O$

4. Для получения нитрата марганца(II) из сульфата можно использовать реакцию ионного обмена с нитратом бария, в результате которой выпадает нерастворимый осадок сульфата бария:

$MnSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Mn(NO_3)_2 + BaSO_4 \downarrow$

Ответ:

Вещество X – гидроксид марганца(II) - $Mn(OH)_2$.

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

$MnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

$Mn(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + 2H_2O$

$MnSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Mn(NO_3)_2 + BaSO_4 \downarrow$

в) $KMnO_4 \rightarrow X \rightarrow MnBr_2 \rightarrow Y \rightarrow MnO \rightarrow Mn$

1. Переход от перманганата калия ($Mn^{+7}$) к соединению марганца в более низкой степени окисления можно провести, восстановив его в нейтральной среде, например, сульфитом натрия. При этом образуется оксид марганца(IV) (X):

$2KMnO_4 + 3Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2MnO_2 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 2KOH$

2. Оксид марганца(IV) реагирует с бромоводородной кислотой, где он выступает в роли окислителя, а бромид-ион — в роли восстановителя:

$MnO_2 + 4HBr \rightarrow MnBr_2 + Br_2 + 2H_2O$

3. Для получения оксида марганца(II) из бромида марганца(II) используем промежуточное соединение Y — гидроксид марганца(II), который получаем по реакции обмена со щелочью:

$MnBr_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaBr$

4. Гидроксид марганца(II) при нагревании без доступа воздуха разлагается до оксида марганца(II):

$Mn(OH)_2 \xrightarrow{t} MnO + H_2O$

5. Восстановление оксида марганца(II) до металлического марганца можно осуществить с помощью угля (карботермия) при высокой температуре:

$MnO + C \xrightarrow{t} Mn + CO \uparrow$

Ответ:

Вещество X – оксид марганца(IV) - $MnO_2$. Вещество Y – гидроксид марганца(II) - $Mn(OH)_2$.

$2KMnO_4 + 3Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2MnO_2 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 2KOH$

$MnO_2 + 4HBr \rightarrow MnBr_2 + Br_2 + 2H_2O$

$MnBr_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + 2NaBr$

$Mn(OH)_2 \xrightarrow{t} MnO + H_2O$

$MnO + C \xrightarrow{t} Mn + CO \uparrow$