Хрупкий металл в разбавленных кислотах
Хрупкий серебристо-белый металл X легко растворяется в разбавленных кислотах, образуя бесцветные или бледно-розовые растворы солей.
Хрупкий серебристо-белый металл X легко растворяется в разбавленных кислотах, образуя бесцветные или бледно-розовые растворы солей. Например, с соляной кислотой он дает раствор соли A (реакция 1), а с серной — соли G (реакция 2). Из раствора соли A действием щелочи можно осадить белый осадок гидроксида B (реакция 4), который на воздухе мгновенно буреет, превращаясь в черный нерастворимый порошок C (тривиальное название — пиролюзит) (реакция 5). Порошок C также образуется при прямом сжигании металла X в кислороде (реакция 3). Массовая доля металла в C составляет $63,22\%$.
Если осадок C сплавить с селитрой и щелочью, образуется темно-зеленый расплав манганата калия D (реакция 6). Из раствора D действием хлорида бария выпадает редкий бамбуково-зеленый осадок J (реакция 10). При пропускании хлора через зеленый раствор D он приобретает насыщенный фиолетовый цвет (цвет всеми известной марганцовки E) (реакция 7). Массовая доля кислорода в E равна $40,51\%$.
При осторожном добавлении к кристаллам E концентрированной серной кислоты на холоду образуется тяжелая маслянистая зеленая жидкость F (марганцовый ангидрид, массовая доля кислорода $50,45\%$) (реакция 8). При малейшем нагревании жидкость F со взрывом разлагается обратно в оксид C (реакция 9). А если порошок C нагреть с концентрированной соляной кислотой, полетит ядовитый желто-зеленый газ L и снова образуется соль A (реакция 14).
Фиолетовый раствор E в кислой среде является сильнейшим окислителем: при реакции с сульфитом калия он полностью обесцвечивается, переходя в сульфат G (реакция 11). Из соли G можно осадить осадок телесного цвета H (сульфид) (реакция 12) и белый осадок I (карбонат) (реакция 13).
Схема превращений (12 веществ):
- E → G + K₂SO₃, H₂SO₄ (реакция 11)
Показать решение и уравнения реакций
ОтветШаг 1: Расшифровка веществ.
Черный порошок C с $\omega(Me) = 63,22\%$ — это $MnO_2$ (пиролюзит). $M = 55 + 32 = 87$. $\omega(Mn) = 55/87 \approx 0.6322$.
Марганцовка E с $\omega(O) = 40,51\%$ — это $KMnO_4$. $M = 39 + 55 + 64 = 158$. $\omega(O) = 64/158 \approx 0.4051$.
Марганцовый ангидрид F с $\omega(O) = 50,45\%$ — это $Mn_2O_7$. $M = 55\cdot 2 + 16\cdot 7 = 222$. $\omega(O) = 112/222 \approx 0.5045$.
Все массовые доли подтверждают, что X — Марганец.
Вещества: X = $Mn$, A = $MnCl_2$, B = $Mn(OH)_2$, C = $MnO_2$, D = $K_2MnO_4$, E = $KMnO_4$, F = $Mn_2O_7$, G = $MnSO_4$, H = $MnS$, I = $MnCO_3$, J = $BaMnO_4$, L = $Cl_2$.
Реакции (14 уравнений):
1. $Mn + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2\uparrow$
2. $Mn + H_2SO_4(разб) \rightarrow MnSO_4 + H_2\uparrow$
3. $Mn + O_2 \xrightarrow{t^\circ} MnO_2$
4. $MnCl_2 + 2KOH \rightarrow Mn(OH)_2\downarrow + 2KCl$
5. $2Mn(OH)_2 + O_2 \rightarrow 2MnO_2\downarrow + 2H_2O$
6. $MnO_2 + KNO_3 + 2KOH \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + KNO_2 + H_2O$
7. $2K_2MnO_4 + Cl_2 \rightarrow 2KMnO_4 + 2KCl$
8. $2KMnO_4(тв) + H_2SO_4(конц) \rightarrow Mn_2O_7 + K_2SO_4 + H_2O$
9. $2Mn_2O_7 \xrightarrow{t^\circ} 4MnO_2 + 3O_2\uparrow$
10. $K_2MnO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaMnO_4\downarrow + 2KCl$
11. $2KMnO_4 + 5K_2SO_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 3H_2O$
12. $MnSO_4 + K_2S \rightarrow MnS\downarrow + K_2SO_4$
13. $MnSO_4 + K_2CO_3 \rightarrow MnCO_3\downarrow + K_2SO_4$
14. $MnO_2 + 4HCl(конц) \xrightarrow{t^\circ} MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$