Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Марганец и его характеристики

Общая характеристика марганца

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Марганец – двадцать пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение – Mn от латинского «manganum». Расположен в четвертом периоде, VIIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 25.

Марганец принадлежит к довольно распространенным элементам, составляя 0,1% (масс.) земной коры. Из соединений, содержащих марганец, наиболее часто встречается минерал пиролюзит, представляющий собой диоксид марганца MnO2. Большое значение имеют также минералы гаусманит Mn3O4 и браунитMn2O3.

В виде простого вещества марганец представляет собой серебристо-белый (рис. 1) твердый хрупкий металл. Его плотность 7,44 г/см 3, температура плавления 1245oС.

Марганец. Внешний вид и его характеристики

Рис. 1. Марганец. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса марганца

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии марганец существует в виде одноатомных молекул Mn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 54,9380.

Аллотропия и аллотропные модификации марганца

Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определенном интервале температур. Ниже 707oС устойчив α-марганец, имеющий сложную структуру – в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707oС обусловливают его хрупкость.

Изотопы марганца

Известно, что в природе марганец может находиться в виде единственного стабильного изотопа 55Mn. Массовое число равно 55, ядро атома содержит двадцать пять протонов и тридцать нейтронов.

Существуют искусственные изотопы марганца с массовыми числами от 44-х до 69-ти, а также семь изомерных состояний ядер. Наиболее долгоживущим изотопом среди вышеперечисленных является 53Mn с периодом полураспада равным 3,74 млн. лет.

Ионы марганца

На внешнем энергетическом уровне атома марганца имеется семь электронов, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d54s2.

В результате химического взаимодействия марганец отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Mn0 -2e → Mn2+;

Mn0 -3e → Mn3+;

Mn0 -4e → Mn4+;

Mn0 -6e → Mn6+;

Mn0 -7e → Mn7+.

Молекула и атом марганца

В свободном состоянии марганец существует в виде одноатомных молекул Mn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу марганца:

Энергия ионизации атома, эВ

7,43

Относительная электроотрицательность

1,55

Радиус атома, нм

0,127

Сплавы марганца

Марганец применяется главным образом в производстве легированных сталей. Марганцовистая сталь, содержащая до 15% Mn, обладает высокими твердостью и прочностью. Из неё изготовляют рабочие части дробильных машин, шаровых мельниц, железнодорожные рельсы. Кроме того, марганец входит в состав сплавов на основе магния; он повышает их стойкость против коррозии. Сплав меди с марганцем и никелем – манганин обладает низким температурным коэффициентом электрического сопротивления. В небольших количествах марганец входит во многие сплавы алюминия.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Марганец получают восстановлением кремнием оксида марганца (III). Технический оксид массой 20 г (массовая доля примесей равна 5,2%) восстановили до металла. Рассчитайте массу полученного марганца.
Решение Запишем уравнение реакции восстановления оксида марганца (III) кремнием до марганца:

2Mn2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Mn.

Рассчитаем массу оксида марганца (III) без примесей:

ωpure(Mn2O3) = 100% — ωimpurity;

ωpure(Mn2O3) = 100% — 5,2 = 94,8% = 0,984.

mpure(Mn2O3) = mimpurity(Mn2O3) × ωpure(Mn2O3) / 100%;

mpure(Mn2O3) = 20 × 0,984 = 19,68 г.

Определим количество вещества оксида марганца (III) (молярная масса – 158 г/моль):

n = m / M;

n (Mn2O3) = m (Mn2O3) / M (Mn2O3);

n (Mn2O3) = 19,68 / 158 = 0,12 моль.

Согласно уравнению реакции n(Mn2O3) :n(Si) = 2:3, значит,

n(Si) = 3/2×n(Mn2O3) = 3/2×0,12 = 0,2 моль.

Тогда масса кремния будет равна (молярная масса – 28 г/моль):

m = n × M;

m (Si) = n (Si) × M (Si);

m (Si) = 0,2 × 28 = 5,6 г.

Ответ Масса кремния 5,6 г
ПРИМЕР 2
Задание Вычислите массу перманганата калия, который необходим для окисления сульфита калия массой 7,9 г в нейтральной среде.
Решение Запишем уравнение реакции окисления сульфита калия перманганатом калия в нейтральной среде:

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH.

Рассчитаем число моль сульфита калия (молярная масса – 158 г/моль):

n = m / M;

n (K2SO3) = m (K2SO3) / M (K2SO3);

n (K2SO3) = 7,9 / 158 = 0,05 моль.

Согласно уравнению реакции n(K2SO3) :n(KMnO4) = 3:2, значит,

n(KMnO4) = 2/3 × n(K2SO3) = 2/3 × 0,05 = 0,03   моль.

Масса перманганата калия необходимого для окисления сульфита калия в нейтральной среде равна (молярная масса – 158г/моль):

m = n × M;

m (KMnO4) = n (KMnO4) × M (KMnO4);

m (KMnO4) = 0,03 × 158 = 4,74 г.

Ответ Масса перманганата калия равна 4,74 г
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.