Задача 1
Условие (кратко)
Пиролюзит MnO₂ считали разновидностью магнитного железняка Fe₃O₄. Какой опыт привёл К. Шееле в 1774 г. к выводу, что это соединение другого металла? Какой газ он получил с соляной кислотой?
Решение
Шееле подействовал на пиролюзит соляной кислотой при нагревании и получил жёлто-зелёный газ с удушливым запахом — хлор:
\[\mathrm{MnO_2 + 4HCl \xrightarrow{t} MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O}\]
Магнитный железняк с соляной кислотой ведёт себя иначе: он просто растворяется с образованием хлоридов железа, никакого газа не выделяется:
\[\mathrm{Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O}\]
Кроме того, раствор, оставшийся после реакции с пиролюзитом, не давал реакций, характерных для солей железа. Раз минерал ведёт себя не как оксид железа, Шееле заключил, что в нём есть другой, ещё неизвестный металл. В том же году металл выделил его друг Ю. Ган; позже его назвали марганцем.
Ответ
Реакция с соляной кислотой — пиролюзит выделил жёлто-зелёный газ хлор, чего оксид железа не делает, а в растворе не нашлось солей железа; газ — хлор Cl₂
Почему так
Оксид марганца(IV) — сильный окислитель и окисляет хлорид-ионы до хлора, а оксид железа с соляной кислотой даёт лишь соли.
Подробнее — в теме «Галогены — элементы VIIA-группы».