Решение задачи: взаимодействие KMnO4 и HCl

Хорошо, давайте решим задания 1 и 2 из Задания 30. Задание 30. 1. Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: нитрат бария, сульфид калия, соляная кислота, нитрит натрия, перманганат калия, ацетат железа(II). Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещества, в результате окислительно-восстановительной реакции между которыми выделяется газ. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель. Решение: Выбираем вещества: перманганат калия (\(\text{KMnO}_4\)) и соляная кислота (\(\text{HCl}\)). При взаимодействии перманганата калия с концентрированной соляной кислотой выделяется бесцветный газ хлор (\(\text{Cl}_2\)). Уравнение реакции: \[\text{2KMnO}_4 + \text{16HCl} \rightarrow \text{2MnCl}_2 + \text{5Cl}_2\uparrow + \text{2KCl} + \text{8H}_2\text{O}\] Электронный баланс: Марганец в \(\text{KMnO}_4\) имеет степень окисления \(+7\), в \(\text{MnCl}_2\) имеет степень окисления \(+2\). \[\text{Mn}^{+7} + \text{5e}^- \rightarrow \text{Mn}^{+2}\] Хлор в \(\text{HCl}\) имеет степень окисления \(-1\), в \(\text{Cl}_2\) имеет степень окисления \(0\). \[\text{2Cl}^{-} - \text{2e}^- \rightarrow \text{Cl}_2^{0}\] Наименьшее общее кратное для \(5\) и \(2\) равно \(10\). Для \(\text{Mn}\): \(10 / 5 = 2\) Для \(\text{Cl}\): \(10 / 2 = 5\) Коэффициенты: \[\text{2Mn}^{+7} + \text{10e}^- \rightarrow \text{2Mn}^{+2}\] \[\text{10Cl}^{-} - \text{10e}^- \rightarrow \text{5Cl}_2^{0}\] В данной реакции: Окислитель: \(\text{KMnO}_4\) (за счет \(\text{Mn}^{+7}\)) Восстановитель: \(\text{HCl}\) (за счет \(\text{Cl}^{-}\)) 2. Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: пероксид водорода, сульфид цинка, гидроксид калия, гидроксид хрома(III), сульфат аммония, хлорид бария. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещества, в результате окислительно-восстановительной реакции между которыми образуется раствор жёлтого цвета. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель. Решение: Выбираем вещества: пероксид водорода (\(\text{H}_2\text{O}_2\)), гидроксид хрома(III) (\(\text{Cr(OH)}_3\)) и гидроксид калия (\(\text{KOH}\)). При взаимодействии гидроксида хрома(III) с пероксидом водорода в щелочной среде (гидроксид калия) образуется хромат калия (\(\text{K}_2\text{CrO}_4\)), который имеет жёлтый цвет. Уравнение реакции: \[\text{2Cr(OH)}_3 + \text{3H}_2\text{O}_2 + \text{4KOH} \rightarrow \text{2K}_2\text{CrO}_4 + \text{8H}_2\text{O}\] Электронный баланс: Хром в \(\text{Cr(OH)}_3\) имеет степень окисления \(+3\), в \(\text{K}_2\text{CrO}_4\) имеет степень окисления \(+6\). \[\text{Cr}^{+3} - \text{3e}^- \rightarrow \text{Cr}^{+6}\] Кислород в \(\text{H}_2\text{O}_2\) имеет степень окисления \(-1\), в \(\text{H}_2\text{O}\) имеет степень окисления \(-2\). \[\text{O}_2^{-2} + \text{4e}^- \rightarrow \text{2O}^{-2}\] (каждый атом кислорода принимает по \(2\) электрона) Наименьшее общее кратное для \(3\) и \(4\) равно \(12\). Для \(\text{Cr}\): \(12 / 3 = 4\) Для \(\text{O}_2\): \(12 / 4 = 3\) Коэффициенты: \[\text{4Cr}^{+3} - \text{12e}^- \rightarrow \text{4Cr}^{+6}\] \[\text{3O}_2^{-2} + \text{12e}^- \rightarrow \text{6O}^{-2}\] В данной реакции: Окислитель: \(\text{H}_2\text{O}_2\) (за счет \(\text{O}^{-1}\)) Восстановитель: \(\text{Cr(OH)}_3\) (за счет \(\text{Cr}^{+3}\))