Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 101.

Kategoria: Struktura atomu - ogólne Metale Typ: Podaj/wymień

Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci 4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy o liczbie masowej 56.

Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe₃O₄. Powstaje on także w czasie spalania żelaza w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe₃O₄ żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO i Fe₂O₃. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według równania:

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂

Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II) (reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze, uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega wtedy reakcja opisana schematem:

Me_I + Me²⁺_II → Me²⁺_I + Me_II

Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934; M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550; J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.

Dla atomów nuklidu żelaza, opisanego w informacji wprowadzającej określ ładunek jądra, liczbę protonów, liczbę elektronów i liczbę neutronów.

Rozwiązanie

Ładunek jądra: + 26
Liczba protonów: 26
Liczba elektronów: 26
Liczba neutronów: 30

Wskazówki

Aby poprawnie rozwiązać zadanie, musisz skorzystać z zestawu Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki i odszukać w zamieszczonym tam układzie okresowym żelazo. Następnie należy odczytać jego liczbę atomową Z (jest to liczba porządkowa, która informuje o liczbie protonów, liczbie elektronów, na jej podstawie można także określić ładunek jądra). Pozwoli Ci to na określenie ładunku jądra (+ 26), liczby protonów (26) i liczby elektronów (26). W kolejnym kroku musisz sięgnąć do informacji do zadań (ponieważ w poleceniu zaznaczono, że rozwiązanie zadania dotyczy nuklidu opisanego w informacji wprowadzającej) i odczytać z niej liczbę masową A opisanego nuklidu (A = 56). Te dane pozwolą Ci na obliczenie liczby neutronów (56 – 26 = 30).