Номер 2, страница 109, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Составьте электронные формулы атомов хрома, железа, титана, марганца. Запишите формулы оксидов и гидроксидов этих элементов, определите их характер.

Решение

Хром (Cr)

Хром — элемент 4-го периода, VI группы, побочной подгруппы. Порядковый номер — 24. Атом хрома содержит 24 электрона. Для атома хрома характерен «провал» одного электрона с 4s- на 3d-подуровень, что приводит к более устойчивой электронной конфигурации с наполовину заполненными 4s- и 3d-подуровнями.

Полная электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$.

Хром образует соединения в различных степенях окисления, свойства которых закономерно изменяются.

Степень окисления +2:

• Оксид хрома(II) — $CrO$ — проявляет основные свойства.
• Гидроксид хрома(II) — $Cr(OH)_2$ — является основанием.

Степень окисления +3:

• Оксид хрома(III) — $Cr_2O_3$ — является амфотерным оксидом.
• Гидроксид хрома(III) — $Cr(OH)_3$ — является амфотерным гидроксидом.

Степень окисления +6:

• Оксид хрома(VI) — $CrO_3$ — является кислотным оксидом.
• Ему соответствуют гидроксиды в виде кислот: хромовая кислота ($H_2CrO_4$) и дихромовая кислота ($H_2Cr_2O_7$).

Ответ: Электронная формула Cr: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$. Оксиды и гидроксиды: $CrO$ и $Cr(OH)_2$ (основные), $Cr_2O_3$ и $Cr(OH)_3$ (амфотерные), $CrO_3$ (кислотный, соответствующие кислоты $H_2CrO_4$ и $H_2Cr_2O_7$).

Железо (Fe)

Железо — элемент 4-го периода, VIII группы, побочной подгруппы. Порядковый номер — 26. Атом железа содержит 26 электронов.

Полная электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$.

Наиболее устойчивыми и распространенными являются соединения железа со степенями окисления +2 и +3.

Степень окисления +2:

• Оксид железа(II) — $FeO$ — проявляет основные свойства.
• Гидроксид железа(II) — $Fe(OH)_2$ — является основанием.

Степень окисления +3:

• Оксид железа(III) — $Fe_2O_3$ — является амфотерным оксидом с преобладанием основных свойств.
• Гидроксид железа(III) — $Fe(OH)_3$ — очень слабое основание, проявляет амфотерные свойства.

Существует также смешанный оксид железа(II, III) — $Fe_3O_4$ (железная окалина).

Ответ: Электронная формула Fe: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$. Оксиды и гидроксиды: $FeO$ и $Fe(OH)_2$ (основные), $Fe_2O_3$ и $Fe(OH)_3$ (амфотерные с преобладанием основных свойств).

Титан (Ti)

Титан — элемент 4-го периода, IV группы, побочной подгруппы. Порядковый номер — 22. Атом титана содержит 22 электрона.

Полная электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^24s^2$.

Наиболее характерная степень окисления для титана +4, но также встречаются +2 и +3.

Степень окисления +2 и +3:

• Оксид титана(II) ($TiO$) и оксид титана(III) ($Ti_2O_3$) проявляют основные свойства.

Степень окисления +4:

• Оксид титана(IV) — $TiO_2$ — является амфотерным оксидом.
• Гидроксид титана(IV) — $Ti(OH)_4$, имеет кислотный характер и соответствует метатитановой кислоте $H_2TiO_3$. Это амфотерное соединение.

Ответ: Электронная формула Ti: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^24s^2$. Оксиды и гидроксиды: $TiO$, $Ti_2O_3$ (основные), $TiO_2$ и соответствующий ему амфотерный гидроксид $H_2TiO_3$ (или $Ti(OH)_4$).

Марганец (Mn)

Марганец — элемент 4-го периода, VII группы, побочной подгруппы. Порядковый номер — 25. Атом марганца содержит 25 электронов. Имеет устойчивую конфигурацию с наполовину заполненным 3d-подуровнем.

Полная электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^2$.

Марганец отличается большим разнообразием степеней окисления (от +2 до +7), что обуславливает разный характер его оксидов и гидроксидов.

Степень окисления +2:

• Оксид марганца(II) — $MnO$ — основный оксид.
• Гидроксид марганца(II) — $Mn(OH)_2$ — основание.

Степень окисления +4:

• Оксид марганца(IV) — $MnO_2$ — амфотерный оксид.
• Соответствующий гидроксид ($Mn(OH)_4$) неустойчив, ему формально соответствует марганцовистая кислота $H_2MnO_3$.

Степень окисления +6:

• Оксид марганца(VI) — $MnO_3$ — кислотный оксид.
• Ему соответствует марганцоватистая кислота $H_2MnO_4$.

Степень окисления +7:

• Оксид марганца(VII) — $Mn_2O_7$ — кислотный оксид.
• Ему соответствует сильная марганцовая кислота — $HMnO_4$.

Ответ: Электронная формула Mn: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^2$. Оксиды и гидроксиды: $MnO$ и $Mn(OH)_2$ (основные), $MnO_2$ (амфотерный), $MnO_3$ (кислотный, кислота $H_2MnO_4$), $Mn_2O_7$ (кислотный, кислота $HMnO_4$).