Metale bloku d, czyli żelazo, chrom, mangan, miedź, srebro i cynk, to na maturze prawdziwa kopalnia zadań: raz trzeba dopisać równanie, raz ustalić stopień utlenienia w dziwnym jonie, a raz policzyć wzór stopu albo hydratu. No dobra, wybrałem cztery takie, w których liczy się rachunek i głowa, a nie zgadywanie barw. Lecimy.
Cztery zadania z metalami przejściowymi
Bezwodnik kwasu manganowego(VII) otrzymuje się w reakcji KMnO4 ze stężonym kwasem siarkowym(VI); obok bezwodnika powstaje wodorosiarczan(VI) potasu i woda. Otrzymany tlenek manganu(VII) rozkłada się następnie gwałtownie do tlenku manganu(IV) z wydzieleniem tlenu. Zapisz oba równania w formie cząsteczkowej.
Pokaż rozwiązanie
Bezwodnik kwasu HMnO4 to Mn2O7. Reszta siarczanowa łapie po jednym wodorze i robi się wodorosiarczan KHSO4:
Bilans: K po 2, Mn po 2, S po 2, H po lewej 4 i po prawej 2 + 2 = 4, tlenów po lewej 8 + 8 = 16 i po prawej 7 + 8 + 1 = 16. Teraz rozkład, w którym mangan spada z +VII na +IV, a tlen się utlenia:
Mangan po 4, tlenów po lewej 14, po prawej 8 + 6 = 14. Gra.
Cynk tworzy stopy z wieloma metalami. Ustal wzór pewnego stopu miedzi i cynku, wiedząc że jego masa molowa wynosi 840 g/mol. Przyjmij masy molowe M(Cu) = 64 g/mol i M(Zn) = 65 g/mol.
Pokaż rozwiązanie
Zapisujemy wzór stopu jako CuxZny. Wtedy suma mas atomów daje masę molową:
Mamy jedno równanie i dwie niewiadome, ale ratuje nas warunek, że x i y muszą być liczbami całkowitymi. Wyliczamy x = (840 − 65y) / 64 i podstawiamy kolejne całkowite y, aż x też wyjdzie całkowite. Dla y = 8 mamy x = (840 − 520) / 64 = 320 / 64 = 5. Trafione.
Sprawdzenie: 64·5 + 65·8 = 320 + 520 = 840. Zgadza się.
Znany jest złożony jon o wzorze [H2MnV13O39]7−. Ustal stopień utlenienia manganu, wiedząc że wodór występuje na +I, wanad na +V, a tlen na −II.
Pokaż rozwiązanie
Suma stopni utlenienia wszystkich atomów musi być równa ładunkowi jonu, czyli −7. Oznaczmy stopień utlenienia manganu jako y:
Liczymy: 2 + y + 65 − 78 = −7, czyli y − 11 = −7, stąd y = +4.
Trwałym związkiem manganu(III) jest hydrat Na[Mn(SO4)2]·xH2O. Podczas ogrzewania traci on wodę, czemu towarzyszy ubytek masy równy 44,44% masowych. Ustal wzór hydratu (przyjmij masy molowe całkowite).
Pokaż rozwiązanie
Najpierw masa molowa bezwodnej części Na[Mn(SO4)2]: 23 + 55 + 2·(32 + 4·16) = 23 + 55 + 2·96 = 23 + 55 + 192 = 270 g/mol.
Ubytek masy to udział wody w całym hydracie. Woda ma masę 18x, cały hydrat 270 + 18x, więc:
Mnożymy na krzyż: 0,4444·(270 + 18x) = 18x, czyli 120 + 8x = 18x, stąd 120 = 10x i x = 12.
Sprawdzenie: 18·12 = 216, a 216 / (270 + 216) = 216 / 486 = 0,4444. Zgadza się.
Blok d bez wkuwania
Żelazo, chrom, mangan i spółka mają swoje schematy. Kto je złapie, ten na maturze nie zgaduje.
W kursie przechodzę metale przejściowe zadanie po zadaniu: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Stopnie utlenienia, barwy, kompleksy i obliczenia, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o metalach bloku d (Fe, Cr, Mn, Cu, Ag, Zn). W kursie jest ich znacznie więcej: właściwości, reakcje z kwasami i zasadami, związki kompleksowe i pełen zestaw zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.