Номер 1439, страница 223 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1439. Укажите верные утверждения:

a) в невозбуждённом состоянии атом железа имеет 4 неспаренных электрона;

б) на внешнем энергетическом уровне атом железа имеет 3 электрона;

в) железо — самый распространённый металл в земной коре;

г) железо и сплавы на его основе обладают ферромагнитными свойствами;

д) сульфат железа(III) получают растворением железа в разбавленной серной кислоте;

е) при сгорании железа в кислороде образуется железная окалина $Fe_3O_4$;

ж) железо — тяжёлый и тугоплавкий металл;

з) во влажном воздухе железо подвергается коррозии;

и) при нагревании железо реагирует с водородом и кислородом.

а) в невозбуждённом состоянии атом железа имеет 4 неспаренных электрона;

Порядковый номер железа (Fe) в периодической системе — 26. Электронная конфигурация атома железа в основном (невозбуждённом) состоянии: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$. На предвнешнем $3d$-подуровне находится 6 электронов. Согласно правилу Хунда, электроны сначала занимают орбитали по одному, а затем начинают образовывать пары. В $d$-подуровне 5 орбиталей, поэтому 6 электронов распределятся следующим образом: на одной орбитали будет пара электронов, а на оставшихся четырёх — по одному неспаренному электрону. Таким образом, у атома железа в основном состоянии 4 неспаренных электрона.

Ответ: утверждение верное.

б) на внешнем энергетическом уровне атом железа имеет 3 электрона;

Внешним энергетическим уровнем является уровень с наибольшим главным квантовым числом (n). Для железа (электронная конфигурация $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$) это четвёртый уровень (n=4). На этом уровне находится $4s$-подуровень, который содержит 2 электрона. Следовательно, на внешнем энергетическом уровне у атома железа 2 электрона.

Ответ: утверждение неверное.

в) железо — самый распространённый металл в земной коре;

Самым распространённым металлом в земной коре является алюминий (Al), его содержание составляет около 8% по массе. Железо (Fe) является вторым по распространённости металлом (около 5% по массе) и четвёртым по распространённости элементом в целом.

Ответ: утверждение неверное.

г) железо и сплавы на его основе обладают ферромагнитными свойствами;

Ферромагнетизм — это способность веществ сильно намагничиваться во внешнем магнитном поле. Железо является классическим примером ферромагнетика, как и его основные сплавы (например, стали и чугуны). Эта способность лежит в основе создания постоянных магнитов и широкого применения железа в электротехнике.

Ответ: утверждение верное.

д) сульфат железа(III) получают растворением железа в разбавленной серной кислоте;

При взаимодействии железа с разбавленной серной кислотой происходит реакция замещения, в которой железо, как более активный металл, вытесняет водород. В таких реакциях с кислотами-неокислителями железо проявляет свою низшую степень окисления +2. Продуктом реакции является сульфат железа(II) и водород: $Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$. Для получения сульфата железа(III) потребовался бы более сильный окислитель, например, концентрированная серная кислота или последующее окисление сульфата железа(II).

Ответ: утверждение неверное.

е) при сгорании железа в кислороде образуется железная окалина Fe₃O₄;

Сгорание железа в кислороде (например, при сильном нагревании железного порошка или проволоки) приводит к образованию смешанного оксида железа(II,III), который также называют железной окалиной. Его химическая формула — $Fe_3O_4$. Уравнение реакции: $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$.

Ответ: утверждение верное.

ж) железо — тяжёлый и тугоплавкий металл;

Плотность железа составляет 7,87 г/см³, что позволяет отнести его к тяжёлым металлам (условная граница — 5 г/см³). Температура плавления железа равна 1538 °C. Это значительно выше, чем у многих других распространённых металлов (например, алюминия, меди, цинка), поэтому железо относят к тугоплавким металлам.

Ответ: утверждение верное.

з) во влажном воздухе железо подвергается коррозии;

Коррозия железа, широко известная как ржавление, представляет собой электрохимический процесс, который происходит при одновременном контакте железа с кислородом и водой (влага в воздухе). В результате образуется рыхлый слой гидратированного оксида железа(III) — ржавчина. Этот процесс приводит к разрушению металла.

Ответ: утверждение верное.

и) при нагревании железо реагирует с водородом и кислородом.

При нагревании железо активно реагирует с кислородом (см. пункт е). Однако с водородом железо в обычных условиях (простое нагревание) не реагирует. Реакция образования гидридов железа требует специальных условий, например, очень высокого давления. Поскольку утверждение говорит о реакции с обоими веществами, оно является неверным.

Ответ: утверждение неверное.