Умскул учебник стремится стать лучше! Если вы наткнулись на ошибку или неточность в нашем материале - просто сообщите нам, мы будем благодарны!
Химия

Переходные элементы: хром, железо, марганец

3.5.2022
18969

На этой странице вы узнаете 

  • Как благодаря хрому наша жизнь становится ярче?
  • Откуда берутся кровавые реки?
  • От любви до ненависти один шаг: как марганец из жизненно необходимого элемента может стать причиной безумия?

Соединения марганца, железа и хрома встречаются не только во многих задачах в учебнике, но и в повседневной жизни — стоит вспомнить, например, ржавчину на капоте машины или кране в ванной, раствор марганцовки, которым мы обрабатываем раны, или красиво переливающиеся хромированные автомобили. О том, почему эти металлы нашли такое широкое применение и где еще они могут нам встретиться, мы сегодня и узнаем.

Общая характеристика

Кто такие переходные элементы и куда они переходят? 

К переходным элементам относятся элементы, которые расположены в побочных подгруппах больших периодов периодической системы Д.И. Менделеева. К ним принадлежат d- и f-элементы. Название «переходные» связано с тем, что переходные элементы расположены между s- и р-элементами.

Железо — металл VIIIB группы четвертого периода. Его особенностью, как и особенностью других переходных металлов, является наличие валентных (участвующих в образовании химической связи) электронов как на внешнем (4s), так и на предвнешнем (3d) подуровнях.

Хром — металл VIB группы четвертого периода. Как и железо, это d-элемент, у которого валентные электроны находятся и на внешнем, и на предвнешнем подуровне. Иметь конфигурацию 3d5 более энергетически выгодно, чем 3d4, поэтому у хрома происходит проскок (провал) электрона: электрон с верхнего «этажа» как будто проваливается на  «этаж» ниже.

Провал (проскок) электрона — переход электрона с внешнего энергетического уровня на предвнешний (нижележащий).

Железо и хром имеют идентичный набор степеней окисления (0, +2, +3, +6), а также возможных оксидов и гидроксидов.

Марганец — металл VIIB группы четвертого периода. Как и у других переходных металлов (d-элементов), валентные электроны располагаются на внешнем (4s) и на предвнешнем (3d) подуровнях.

Марганец имеет довольно необычный набор степеней окисления: 

  • низшая степень окисления равна 0, как и у всех металлов; 
  • высшая степень окисления равна номеру группы: +7; 
  • промежуточные степени окисления — все значения от низшей до высшей (+2, +3, +4, +5, +6), за исключением +1.

Чаще всего рассматриваются степени окисления 0, +2, +4, +6 и +7. Степени окисления +3 и +5 на экзамене практически не встречаются.

После изучения основных характеристик разберемся, какими физическими свойствами обладают металлы и как мы можем их получить.

Физические свойства и способы получения металлов

По физическим свойствам железо, хром и марганец — совершенно типичные металлы серебристо-белого цвета (вы только посмотрите на красавца хрома!), которые не растворяются в воде, а на воздухе покрываются прочной оксидной пленкой. 

Хром

Особенностью железа является его быстрая коррозия (то есть разрушение под действием окисления) кислородом во влажном воздухе. По статистике суммарный мировой ущерб от коррозии, которая приводит к разрушению трубопроводного транспорта, конструкций мостов, водопровода и т.д. — более 5 триллионов долларов ежегодно.

3Fe + 2O2 = Fe3O4

Особенность хрома — высокая твердость: он является одним из самых твердых металлов. Не зря же из него изготавливают комплектующие для мощнейших плазмотронов (генераторов плазмы) в космической промышленности!

Как благодаря хрому наша жизнь становится ярче?

Хром — элемент, необходимый для приготовления различных пигментов: красных, желтых и зеленых. Благодаря ему стекла окрашиваются в зеленый цвет, рубины — в красный и изумрудный цвета, а также этот металл находит применение в качестве декоративного и защитного покрытия.

Многие видели на улицах красиво переливающиеся металлические покрытия машин, данный эффект называется хромированием. Краска содержит мельчайшие частички металла, которые и создают тот удивительный зеркальный блеск с переливами. 

Основным способом получения марганца, хрома и железа является пирометаллургия, то есть различные реакции, происходящие при высоких температурах.

Когда мы смогли изучить физические свойства и способы получения данных металлов, можем рассмотреть, как полученные чистые металлы реагируют с другими элементами и веществами.

Химические свойства металлов

Химические свойства марганца, хрома и железа являются довольно типичными для всех металлов средней активности (стоящих в промежутке от алюминия до водорода).

  1. Взаимодействие с простыми веществами

Как и другие металлы, железо, марганец и хром способны взаимодействовать со своими противоположностями, неметаллами, с образованием различных бинарных соединений

При этом неметаллы, являющиеся сильными окислителями, окисляют железо и хром до +3, а неметаллы, являющиеся слабыми окислителями, — только до +2

Железо, марганец и хром не реагируют с водородом и азотом ввиду неактивности последних. При взаимодействии с кислородом железо ржавеет: образуется смесь оксидов железа(II) и (III), то есть железная окалина Fe3O4.

  1. Реакция с водой 

Железо и хром являются металлами, стоящими в ряду активности до водорода, поэтому они могут вытеснять его из воды с образованием оксидов (соединений кислорода в степени окисления -2 с другими элементами) и вытесненного водорода

Так как это металлы средней активности, они реагируют с водой не при нормальных условиях, а при очень высокой температуре

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

Марганец в ряду активности расположен до водорода, он может вступать в реакцию с водой, вытесняя из нее водород, но в отличие от хрома и железа образуется не оксид, а гидроксид.

Mn + 2H2O = Mn(OH)2 + H2

  1. Реакция с кислотами-неокислителями 

Благодаря нахождению железа, марганца и хрома до водорода в ряду активности металлов, они также способны вытеснять водород из растворов кислот-неокислителей.  

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Cr + H2SO4 (разб.) = CrSO4 + H2
Mn + 2HBr = MnBr2 + H2

  1. Реакция с солями

Как и прочие металлы, железо, марганец и хром могут вытеснять менее активные металлы, стоящие правее в ряду активности, из растворов их солей.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Cr + ZnCl2  ≠
Mn + AlCl3  ≠

  1. Реакции с окислителями 

Из-за низких значений электроотрицательности, железо, марганец и хром являются типичными восстановителями, а следовательно, способны реагировать с окислителями.

Mn + 3NaNO3 + 2NaOH = Na2MnO4 + 3NaNO2 + H2
Fe + 3KNO3 + 2KOH = K2FeO4 + 3KNO2 + H2O
2Cr + KClO3 = Cr2O3 + KCl 

После изучения свойств самих металлов, мы можем перейти к рассмотрению химических свойств соединений этих металлов.

Соединения железа и хрома

  1. Оксиды, гидроксиды и соли железа(II) и хрома(II)

По физическим свойствам оксиды железа(II) и хрома(II), как и гидроксиды железа(II) и хрома(II), представляют собой не растворимые в воде соединения.

По химическим свойствам CrO и FeO — типичные основные оксиды, а Cr(OH)2 и Fe(OH)2типичные основания, что и объясняет их химические свойства.

  1. Реакция с водой

Оксидам железа(II) и хрома(II) соответствуют нерастворимые гидроксиды, поэтому и сами оксиды с водой не реагируют.

  1. Основно-кислотное взаимодействие

Оксиды и гидроксиды железа(II) и хрома(II) обладают основными свойствами. Это значит, что для них характерно взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.  

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
Cr(OH)2 + H2SO4 = CrSO4 + 2H2O

  1. Термическое разложение 

Как и другие нерастворимые гидроксиды, Fe(OH)2 и Cr(OH)2 способны разлагаться при нагревании на соответствующий оксид и воду

Fe(OH)2 = FeO + H2O
Cr(OH)2 = CrO + H2

  1. Реакции с типичными окислителями

При реакции с типичными окислителями соединения железа(II) и хрома(II) будут повышать свою степень окисления до +3, в редких ситуациях до +6.

4CrO + O2 = 2Cr2O3
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2CrCl2 + Cl2 = 2CrCl3
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2
3CrSO4 + 2KBrO3 + 12KOH = 3K2CrO4 + 2KBr + 3K2SO4 + 6H2O

Чтобы уметь в лабораторных условиях определять наличие в растворе тех или иных ионов, в данном случае железа(II) и хрома(II), необходимо знать качественные реакции

Гексацианоферрат(III) калия K3[Fe(CN)6] называют «красной кровяной солью» из-за цвета порошка этой соли. Тривиальные (использующиеся в быту) названия KFe[Fe(CN)6]: «берлинская лазурь», «турнбулева синь».

  1. Оксиды, гидроксиды и соли железа(III) и хрома(III)

По физическим свойствам оксиды железа(III) и хрома(III) представляют порошкообразные вещества, не растворимые в воде. При этом Fe2O3 — оксид красновато-бурого цвета, а Cr2O3зеленого цвета

Откуда берутся кровавые реки?

Кровавые реки встречаются во всех частях света: в Европе, Азии, в Северной Америке и даже в Антарктиде. А названы они так за свою схожесть с человеческой кровью: вместо обычного сине-голубого цвета вода в них окрашена в красный. Но сходства между кровью и водой в реках на этом не заканчиваются. Человеческая кровь окрашена в красный цвет за счет железа, который содержится в гемоглобине, — кровавые реки имеют свой цвет также за счет соединений железа. Зачастую на месте протекания подобных рек в древние времена находились залежи железной руды или оксида железа, постепенное размывание пород водой привело к окрашиванию воды в кроваво-красный цвет. Звучит жутко, но выглядит завораживающе. 

Гидроксиды железа(III) и хрома(III) также являются твердыми нерастворимыми веществами, при этом они имеют цвета, аналогичные их оксидам.

По химическим свойствам они представляют собой типичные амфотерные оксиды и гидроксиды: вступают в реакции как с веществами, проявляющими основные свойства, так и с веществами, проявляющими кислотные свойства. 

  1. Реакция с водой

Оксидам железа(III) и хрома(III) соответствуют нерастворимые гидроксиды, поэтому и сами оксиды с водой не взаимодействуют.

  1. Основно-кислотное взаимодействие 

Оксиды и гидроксиды железа(III) и хрома(III) вступают во взаимодействие с кислотами с образованием солей и воды.

Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2

С растворами щелочей оксиды железа(III) и хрома(III) не взаимодействуют: они не способны проявлять настолько выраженные кислотные свойства, как оксиды алюминия и цинка. С очень концентрированными растворами способны реагировать только гидроксиды железа(III) и хрома(III): 

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O
Cr2O3 + Na2CO3 = 2NaCrO2 + CO2
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]
Fe(OH)3 + 3NaOH (оч. конц.) = Na3[Fe(OH)6]

  1. Реакции вытеснения

Амфотерные оксиды, в том числе Fe2O3 и Cr2O3, способны вытеснять летучие CO2 и SO2 из их солей — карбонатов и сульфитов. 

Fe2O3 + K2CO3 (t) = 2KFeO2 + CO2
Cr2O3 + CaSO3 (t) = Ca(CrO2)2 + SO2

  1. Термическое разложение гидроксидов

Нерастворимые гидроксиды разлагаются на соответствующие оксиды и воду.

2Fe(OH)3 (t) = Fe2O3 + 3H2O
2Cr(OH)3 (t) = Cr2O3 + 3H2

  1. Реакции с восстановителями

За счет высокой степени окисления металла +3 оксиды и гидроксиды хрома(III) и железа(III) являются типичными окислителями, а значит, реагируют с восстановителями, понижая степень окисления чаще всего до соседней +2. В отличие от реакций с другими кислотами, при взаимодействии с HBr и HI будут протекать ОВР, так как эти кислоты — типичные восстановители, а Fe+3 и Cr+3 — типичные окислители.

2CrCl3 + Cr = 3CrCl2
2FeCl3 + Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + 2FeCl2 + 2HCl
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
2FeCl3 + 3К2S = 2FeS + S + 6КCl

За счет промежуточной степени окисления металла +3 существует возможность как понизить степень окисления до 0 или +2, так и повысить до +6. Поэтому, помимо окислительных свойств, соединения железа(III) и хромa(III) способны проявлять также слабые восстановительные свойства, повышая при этом степень окисления до +6, в основном только в реакции с сильными окислителями в щелочной среде.

Cr2O3 + KClO3 + 4KOH = 2K2CrO4 + KCl + 2H2O
Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O
Cr2O3 + KClO3 + 2K2CO3 = 2K2CrO4 + KCl + 2CO2
2NaFeO2 + 3Na2O2 = 2Na2FeO4 + 2Na2O

Гексацианоферрат(II) калия K4[Fe(CN)6] называют «желтой кровяной солью» из-за цвета порошка этой соли.

  1. Соединения хрома(VI)

Хром имеет две кислоты: хромовую H2CrO4 и дихромовую H2Cr2O7, — соли которых называются соответственно хромат и дихромат. 

Хромат-ион устойчив в щелочной среде, а дихромат — в кислой. При изменении среды изменяется и соль.

K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2О
2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2О

Мы можем закрепить полученные знания, решив задание №6 ЕГЭ. Именно в нем встречаются вопросы на понимание химических свойств веществ.

Задание. В пробирку с солью Х добавили раствор Y. В результате реакции наблюдали изменение цвета раствора с желтого на оранжевый.Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в указанную реакцию.
1) K2Cr2O7;
2) KOH;
3) K2CrO4;
4) Cr2O3;
5) HNO3.


Решение. В задании сказано, что вещество Х — соль, значит это может быть либо дихромат калия K2Cr2O7, либо хромат калия KCrO4. Вспомним цвета этих солей: дихромат оранжевый, а хромат — желтый. Так как в задании наблюдалось изменение цвета с желтого на оранжевый, то исходная соль и вещество Х — хромат, берем вариант ответа 3.

Хромат-ион устойчив в щелочной среде, дихромат-ион — в кислой, поэтому переход из соли желтого цвета в соль оранжевого цвета будет происходить вместе со сменой среды с щелочной на кислую, добавим азотную кислоту HNO3 (вариант ответа номер 5).

2K2CrO4 + 2HNO3 = K2Cr2O7 + 2KNO3 + H2О

Ответ: 35

Дихроматы термически разлагаются:

4K2Cr2O7 = 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O

За счет хрома в высшей степени окисления +6 хроматы и дихроматы являются сильными окислителями и реагируют со многими восстановителями, при этом хром понижает степень окисления в ОВР до +3. Продукты зависят от среды, в которой протекает реакция.

 K2Cr2O7 + 14HCl = 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O
3K2SO3 + 2K2CrO4 + 5H2O = 2Cr(OH)3 + 3K2SO4 + 4KOH
3Na2SO3 + K2Cr2O7 + 4KOH + 4H2O = 3Na2SO4 + 2K3[Cr(OH)6]

  1. Оксид железа(II, III) — железная окалина Fe3O4

Железная окалина представляет собой двойной оксид черного цвета, образующийся при окислении железа водой или кислородом и содержащий в себе как FeO, так и Fe2O3

Поэтому окалина обладает двойственностью: 

  • за счет железа в степени окисления +2 проявляет свойства восстановителя, а соответственно, реагирует с окислителями;
  • за счет железа в степени окисления +3 свойства окислителя, в виду чего это соединение реагирует с восстановителями.

Разберем подробнее ее химические свойства.

  1. Реакция с водой

Так как ни FeO, ни Fe2O3 не реагируют с водой, железная окалина тоже с ней не взаимодействует.

  1. Реакция с кислотой-неокислителем

В реакции с кислотами-неокислителями степени окисления железа в смешанном оксиде сохраняются, то есть образуются соли железа(II) и железа(III): 

Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2

  1. Реакции с окислителями

В составе железной окалины есть FeO, являющийся за счет степени окисления железа +2 типичным восстановителем, поэтому железная окалина способна реагировать с различными окислителями, повышая степень окисления железа до +3.

Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
2Fe3O4 + 10H2SO4 (конц.) = 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O
Fe3O4 + 10HNO3 (конц.) = 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO2  

  1. Реакции с восстановителями

Помимо FeO, в составе железной окалины также есть Fe2O3, являющийся за счет железа в степени окисления +3 типичным окислителем. Следовательно, железная окалина способна реагировать с восстановителями, понижая степень окисления железа до +2.

Fe3O4 + 8HI = 3FeI2 + I2 + 4H2O
Fe3O4 + 4H2 (изб.) = 3Fe + 4H2O
Fe3O4 + H2 (нед.) = 3FeO + H2O

После изучения свойств соединений железа и хрома, можем закрепить полученные знания, решив задание №8 ЕГЭ.

Задание. Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Решение:
А) Предположим, что протекает реакция ионного обмена, в таком случае образуется сульфид железа(III) и соляная кислота (Fe2S3 + HCl). Однако сульфид железа(III) неустойчив в водной среде и мгновенно распадается на сульфид железа(II) и серу.
Сульфид железа(II) растворим в кислотах, поэтому он прореагирует с образовавшейся кислотой. Запишем всю цепочку превращений: 

2FeCl3 + 3H2S = Fe2S3 + 6HCl
Fe2S3  = 2FeS + S
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Объединим все вышеописанные реакции в одну поэтапно.

2FeCl3 + 3H2S = 2FeS + S + 6HCl 

Так как 2FeS + 4HCl = 2FeCl2 + 2H2S, заменим сульфид железа(II) и соляную кислоту на продукты реакции, останется 2 молекулы HCl.

2FeCl3 + 3H2S = 2FeCl2 + 2H2S + S + 2HCl

Сократим H2S и получим:

2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl

Таким образом, правильный ответ под цифрой 2.

Б) Логика взаимодействия между хлоридом железа(III) и сульфидом калия аналогичная, однако здесь нет кислоты, в которой образующийся сульфид растворился бы, поэтому данный этап пропускаем.

2FeCl3 + 3K2S = Fe2S3 + 6KCl
Fe2S3  = 2FeS + S

Объединим реакции и получим:

2FeCl3 + 3К2S = 2FeS + S + 6КCl

Правильный ответ под цифрой 4.

В) Взаимодействие между хлоридом железа(III) и иодоводородом аналогично реакции под А: иодид железа(III) неустойчив и распадается на иодид железа(II) и иод, образовавшаяся соль реагирует с соляной кислотой из продуктов (сильная кислота выталкивает слабую). Распишем все уравнения реакций

FeCl3 + 3HI = FeI3 + 3HCl
2FeI3  = 2FeI2 + I2
FeI2 + 2HCl = FeI2 + 2HI

Объединим реакции в одну поэтапно.

2FeCl3 + 6HI = 2FeI3  = 2FeI2 + I2 + 6HCl

Так как 2FeI2 + 4HCl = 2FeI2 + 4HI,  заменим иодид железа(II) и соляную кислоту на продукты реакции, останется 2 молекулы HCl.

2FeCl3 + 6HI = 2FeI3  = 2FeI2 + 4HI + I2+ 2HCl

Сократим HI и коэффициенты:

2FeCl3 + 2HI = I2 + 2FeCl2 + 2HCl

В ответ берем цифру 6.

Г) Реакция между железной окалиной и иодоводородом также протекает ступенчато.

Fe2О3 + 8HI = 2FeI3 + FeI2 + 4Н2О
2FeI3  = 2FeI2 + I2

Объединим реакции:

Fe3O4 + 8HI = 3FeI2 + I2 + 4H2O

Правильный ответ под цифрой 5.

Ответ: 2465

Знакомство с соединениями железа и хрома закончено, теперь перейдем к самому интересному — соединениям марганца.

Соединения марганца

Марганец — удивительный элемент, чтобы это понять, достаточно взглянуть на возможные для него степени окисления (СО). Этот металл способен принимать СО, равные 0, +2, +3, +4, +5, +6 и +7, теперь было бы интересно проследить, как меняются свойства элемента в соединениях в зависимости от степени окисления.

Соединения марганца встречаются не только в химии, они присутствуют и внутри нас.

От любви до ненависти один шаг: как марганец из жизненно необходимого элемента может стать причиной безумия?

Марганец является одним из самых жизненно важных микроэлементов, он принимает участие в биохимическом функционировании нервной системы, нормализует ее работу, способствует образованию костной, мышечной и соединительной ткани, регулирует углеводный и жировой обмен. Этот металл влияет на гормональный фон, уровень сахара в крови, а также участвует в процессе образования крови.

Но в высоких дозах и этот необходимый микроэлемент может стать опасным для здоровья. Избыток марганца приводит к нарушению работы нервной системы, возникают утомляемость, слабость, сонливость. При дальнейшем ухудшении состояния возникает мнительность, а в худших ситуациях могут начаться галлюцинации. Именно это состояние и называется «марганцевым безумием».

Перейдем к непосредственному изучению различных соединений марганца, начнем со степени окисления +2.

  1. Оксид, гидроксид и соли марганца(II)

Химические свойства оксида и гидроксида определяются основным характером веществ и восстановительными свойствами.

  1. Основно-кислотные взаимодействия:

Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H2O
MnO + 2HNO3 (конц.) = Mn(NO3)2 + H2O, не ОВР, так как Mn2+ устойчив в кислой среде!

  1. Окислительно-восстановительные реакции:

2Mn(OH)2 + О2 = 2MnO2 + 2H2O
MnO + 2KNO3 + 2KOH = K2MnO4 + 2KNO2 + H2O

Есть и особые свойства для каждого вещества:

  • Оксид не реагирует с водой, так как гидроксид марганца(II) нерастворим.

MnO + H2O ≠

  • А вот гидроксид подвергается термическому разложению.

Mn(OH)2 (t) = MnO + H2O

  1. Оксид марганца(IV)

Марганец способен также проявлять степень окисления +4, наиболее устойчивым соединением с такой степенью окисления является оксид марганца(IV) — бурый осадок.

За счет высокой степени окисления диоксид марганца MnO2 проявляет сильные окислительные свойства, а следовательно, вступает в ОВР с разнообразными восстановителями, понижая в этих реакциях свою степень окисления до более устойчивой в данной среде.

MnO2 + 4HCl (конц.) = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2MnO2 + 2H2SO4 (конц.) = 2MnSO4 + O2 + 2H2O
MnO2 + 2FeSO4 + 2H2SO4 = MnSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O

Возможны также и реакции, в которых оксид проявляет восстановительные свойства.

3MnO+ KBrO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KBr + 3H2O (в щелочной среде марганец повышает СО до +6)
2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O (в кислой среде марганец повышает СО до +7)

Оксид марганца(IV) проявляет амфотерные свойства и реагирует со щелочами при сплавлении, в растворе реакция не идет. 

MnO2 + 2KOH (t) =  K2MnO3 + H2O, образуется манганит
MnO2 + 2KOH + H2O  ≠

  1. Оксиды, гидроксиды и соли марганца(VI) и (VII)

Оксиды марганца(VI) и (VII) не встречаются в рамках школьной программы, достаточно знать их цвета и помнить, что они, в принципе, существуют.

Гидроксид марганца(VI) неустойчив, а вот гидроксид(VII), марганцевая кислота, при обычных условиях стабилен, зато при нагревании разлагается.

4HMnO4 = 4MnO2 + 2H2O + 3O2

Также гидроксид марганца(VII) может вступать в ОВР с понижением степени окисления марганца.

2HMnO4 + 3H2S = 3S + 2MnO2 + 4H2
2HMnO4 + 5SO2 + 2H2O = 3H2SO4 + 2MnSO4

Гидроксиду марганца(VI) соответствует такая соль, как манганат, а вот гидроксиду(VII) — перманганат.

Манганаты проявляют восстановительные свойства.

K2MnO4 + 2HNO3 = KMnO4 + KNO3 + NO2 + H2O

Перманганаты способны термически разлагаться аналогично дихроматам.

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2NH4MnO4 = 2MnO2 + N2 + 4H2О

В реакциях за счет максимальной степени окисления +7 перманганаты выступают сильными окислителями, продукты реакции зависят от среды раствора.

8KMnO4 + 5PH3 + 12H2SO4 = 5H3PO4 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O
2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O = 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4
NaNO2 + 2KMnO4 + 2KOH = NaNO3 + 2K2MnO4 + H2

Наше знакомство со свойствами марганца, хрома и железа подходит к концу, но знакомство с переходными металлами не заканчивается. Для полноценного понимания данной темы рекомендуем ознакомиться со статьей «Переходные металлы: медь, серебро, ртуть».

Термины

Бинарные соединения — соединения, которые состоят из двух элементов: металла и неметалла или двух неметаллов.

Восстановители — это соединения, отдающие электроны в окислительно-восстановительных реакциях, при этом сами они повышают свою степень окисления. 

Неметаллы — вещества, не обладающие металлическими свойствами. Они способны взаимодействовать с металлами и некоторыми неметаллами, водой, щелочами и некоторыми кислотами, а также могут вступать в окислительно-восстановительные реакции. 

Окислители — это соединения, охотно принимающие электроны в окислительно-восстановительных реакциях, при этом сами они понижают свою степень окисления. 

Степень окисления (СО) — это условный заряд атома элемента, вычисленный на основе предположения, что все связи в данном соединении являются ионными (показывает, сколько электронов атом «притянул» или, наоборот, «отдал» при образовании химической связи).

Фактчек

  • Марганец, хром и железо относятся к переходным металлам, то есть таким, которые расположены в побочных подгруппах больших периодов. Возможные степени окисления железа и хрома совпадают и равны 0, +2, +3 и +6; марганец чаще всего проявляет степени окисления 0, +2, +4, +6 и +7.
  • Основным способом получения металлов является пирометаллургия. 
  • Марганец, хром и железо способны реагировать с простыми веществами, с водой и кислотами-неокислителями, солями и вступать в ОВР.
  • Оксиды и гидроксиды данных металлов способны вступать в основно-кислотные взаимодействия, ОВР, а также термически разлагаться.
  • Продукты реакций с хроматом, дихроматом и перманганатом зависят от среды протекания реакции.

Проверь себя

Задание 1.
У атома какого химического элемента наблюдается «проскок» электрона? 

  1. Хром
  2. Марганец
  3. Железо
  4. Наблюдается у всех

Задание 2.
Какое вещество образуется при реакции между марганцем и водой? 

  1. MnO
  2. MnO2
  3. Mn(OH)2
  4. HMnO4

Задание 3.
Что образуется при взаимодействии хлорида железа(III) с сероводородом? 

  1. Сульфид железа(III) и хлороводород
  2. Сульфид железа (II), хлор и хлороводород
  3. Сульфид железа (II), сера и хлороводород
  4. Хлорид железа (II), сера и хлороводород

Задание 4.
В какой реакции наблюдается только обесцвечивание раствора?

  1. Взаимодействие дихромата калия с соляной кислотой
  2. Взаимодействие перманганата калия с фосфином в кислой среде
  3. Взаимодействие перманганата натрия с нитритом натрия в нейтральной среде
  4. Взаимодействие гидроксида марганца(VII) с сероводородом

Ответы: 1. – 1; 2. – 3; 3. – 4; 4. – 2.м

Понравилась статья? Оцени:
Читайте также:

Читать статьи — хорошо, а готовиться к экзаменам
в самой крупной онлайн-школе — еще эффективнее.

50 000
Количество
учеников
1510
Количество
стобальников
>15000
Сдали на 90+
баллов