Номер 1481, страница 231 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1481. *Укажите верные утверждения:

a) все валентные электроны атома марганца расположены на внешнем энергетическом слое;

б) максимальная степень окисления марганца равна номеру периода, в котором он расположен;

в) розовую окраску разбавленному водному раствору перманганата натрия придают анионы $\text{MnO}_4^{-}$;

г) внешний энергетический уровень атома марганца имеет конфигурацию $4s^2$;

д) формульная единица перманганата бария состоит из 11 атомов;

е) массовая доля кислорода в высшем оксиде марганца равна 50,48 %;

ж) при действии концентрированной соляной кислоты на оксид марганца(II) при нагревании в лабораторных условиях можно получить хлор;

з) основным веществом минерала пиролюзита является оксид марганца(IV);

и) для получения азота в лабораторных условиях используют перманганат калия.

а) все валентные электроны атома марганца расположены на внешнем энергетическом слое;

Электронная конфигурация атома марганца (Mn), порядковый номер 25: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2$. Внешним энергетическим слоем является четвертый ($n=4$), на нем находятся два $4s$-электрона. Однако валентными для марганца, как для d-элемента, являются электроны не только внешнего $4s$-подуровня, но и предвнешнего $3d$-подуровня. Таким образом, у марганца 7 валентных электронов ($3d^5 4s^2$), и они расположены на двух энергетических слоях: третьем и четвертом. Утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

б) максимальная степень окисления марганца равна номеру периода, в котором он расположен;

Марганец (Mn) расположен в 4-м периоде и VIIB (7-й) группе периодической системы. Максимальная степень окисления для марганца равна +7, что соответствует номеру его группы. Примером соединения с такой степенью окисления является высший оксид $Mn_2O_7$ или перманганат калия $KMnO_4$. Номер периода, в котором расположен марганец, равен 4. Так как $7 \neq 4$, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

в) розовую окраску разбавленному водному раствору перманганата натрия придают анионы $MnO_4^{2-}$;

Формула перманганата натрия — $NaMnO_4$. В водном растворе он диссоциирует на катион натрия $Na^+$ и перманганат-анион $MnO_4^-$. Именно перманганат-анион ($MnO_4^-$) имеет характерную фиолетовую окраску, которая в разбавленных растворах выглядит как розовая. Анион $MnO_4^{2-}$ называется манганат-ионом и имеет зеленую окраску. Следовательно, утверждение неверно, так как оно неверно указывает ион, придающий окраску.

Ответ: Неверно.

г) внешний энергетический уровень атома марганца имеет конфигурацию $4s^2$;

Электронная конфигурация атома марганца: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2$. Внешним является энергетический уровень с наибольшим главным квантовым числом ($n$). Для марганца это четвертый уровень ($n=4$). На этом уровне находится только $4s$-орбиталь с двумя электронами. Таким образом, конфигурация внешнего энергетического уровня — $4s^2$. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

д) формульная единица перманганата бария состоит из 11 атомов;

Ион бария имеет заряд $2+$, так как барий — элемент IIA группы ($Ba^{2+}$). Перманганат-ион имеет заряд $1-$ ($MnO_4^-$). Для составления электронейтральной формульной единицы необходимо взять два перманганат-иона на один ион бария. Формула перманганата бария: $Ba(MnO_4)_2$. Посчитаем количество атомов в формульной единице:

• 1 атом бария (Ba)
• 2 атома марганца (Mn)
• $4 \times 2 = 8$ атомов кислорода (O)

Всего атомов: $1 + 2 + 8 = 11$. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

е) массовая доля кислорода в высшем оксиде марганца равна 50,48 %;

Дано:

Высший оксид марганца

Найти:

$\omega(O)$ — ?

Решение:

Высшая степень окисления марганца +7. Формула высшего оксида марганца — $Mn_2O_7$. Относительные атомные массы: $Ar(Mn) \approx 54,94$, $Ar(O) \approx 16,00$. Молярная масса оксида марганца(VII): $M(Mn_2O_7) = 2 \cdot Ar(Mn) + 7 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 54,94 + 7 \cdot 16,00 = 109,88 + 112,00 = 221,88$ г/моль. Массовая доля кислорода ($\omega(O)$) вычисляется по формуле: $\omega(O) = \frac{7 \cdot Ar(O)}{M(Mn_2O_7)} \cdot 100\%$ $\omega(O) = \frac{112,00}{221,88} \cdot 100\% \approx 50,48\%$ Расчетное значение совпадает со значением в условии. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

ж) при действии концентрированной соляной кислоты на оксид марганца(II) при нагревании в лабораторных условиях можно получить хлор;

Оксид марганца(II) — это $MnO$. Это основный оксид, который реагирует с кислотами с образованием соли и воды, без изменения степеней окисления: $MnO + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2O$ В этой реакции степень окисления марганца (+2) и хлора (-1) не меняются. Газообразный хлор ($Cl_2$, степень окисления 0) не образуется. Хлор в лаборатории получают действием концентрированной соляной кислоты на сильные окислители, например, оксид марганца(IV) $MnO_2$: $MnO_2 + 4HCl_{конц.} \xrightarrow{t} MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$ Утверждение неверно, так как указан неверный оксид марганца.

Ответ: Неверно.

з) основным веществом минерала пиролюзита является оксид марганца(IV);

Пиролюзит — наиболее распространенный минерал марганца. Его химическая формула — $MnO_2$. $MnO_2$ — это оксид марганца(IV) или диоксид марганца. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

и) для получения азота в лабораторных условиях используют перманганат калия.

Перманганат калия ($KMnO_4$) — сильный окислитель. В лаборатории его чаще всего используют для получения кислорода (при термическом разложении) или хлора (при реакции с $HCl$). Стандартными лабораторными способами получения азота являются термическое разложение нитрита аммония ($NH_4NO_2$) или азида натрия ($NaN_3$). Хотя теоретически возможно окислить аммиак или его соли перманганатом калия до азота, этот метод не является стандартным, распространенным или безопасным лабораторным способом получения азота. Следовательно, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.