Решение задачи по химии: ОВР с изменением цвета

Решим задачу по химии. Задача: Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми протекает окислительно-восстановительная реакция, идущая с изменением цвета раствора восстановителя с зеленого на желтый. Окислитель \[ \text{_______} \] + восстановитель \[ \text{_______} \] + среда \[ \text{_______} \] \(\rightarrow\) Предложенные вещества: \(\text{KCl}\), \(\text{AgNO}_3\), \(\text{Br}_2\), \(\text{H}_2\text{O}\), \(\text{NO}_2\), \(\text{KOH}\), \(\text{KCrO}_2\). Анализ условия: 1. Реакция должна быть окислительно-восстановительной (ОВР). 2. Должно быть изменение цвета раствора восстановителя с зеленого на желтый. Рассмотрим предложенные вещества: * \(\text{KCl}\) (хлорид калия) - обычно не участвует в ОВР как окислитель или восстановитель в обычных условиях. * \(\text{AgNO}_3\) (нитрат серебра) - \(\text{Ag}^+\) может быть окислителем. * \(\text{Br}_2\) (бром) - сильный окислитель. * \(\text{H}_2\text{O}\) (вода) - может быть средой, очень слабый окислитель/восстановитель. * \(\text{NO}_2\) (диоксид азота) - может быть окислителем или восстановителем. * \(\text{KOH}\) (гидроксид калия) - сильное основание, может быть средой. * \(\text{KCrO}_2\) (хромит калия) - содержит хром в степени окисления +3. Соединения хрома(III) часто имеют зеленый цвет и могут быть окислены до соединений хрома(VI), которые часто имеют желтый (хроматы) или оранжевый (дихроматы) цвет. Это вещество является потенциальным восстановителем, который меняет цвет с зеленого на желтый. Исходя из условия "изменение цвета раствора восстановителя с зеленого на желтый", наиболее подходящим восстановителем является \(\text{KCrO}_2\), так как ионы \(\text{Cr}^{3+}\) (зеленый цвет) могут быть окислены до \(\text{CrO}_4^{2-}\) (желтый цвет) в щелочной среде. Теперь нужно найти подходящий окислитель и среду. Для окисления \(\text{Cr}^{3+}\) до \(\text{CrO}_4^{2-}\) требуется сильный окислитель, и реакция обычно протекает в щелочной среде. Из предложенных веществ: * Окислитель: \(\text{Br}_2\) (бром) - сильный окислитель. * Восстановитель: \(\text{KCrO}_2\) (хромит калия) - \(\text{Cr}^{3+}\) окисляется до \(\text{CrO}_4^{2-}\). * Среда: \(\text{KOH}\) (гидроксид калия) - щелочная среда. Запишем реакцию: В щелочной среде бром окисляет хромит-ионы до хромат-ионов. Окислитель: \(\text{Br}_2\) Восстановитель: \(\text{KCrO}_2\) Среда: \(\text{KOH}\) Уравнение реакции: \[2\text{KCrO}_2 + 3\text{Br}_2 + 8\text{KOH} \rightarrow 2\text{K}_2\text{CrO}_4 + 6\text{KBr} + 4\text{H}_2\text{O}\] Проверим степени окисления: В \(\text{KCrO}_2\): \(\text{K}^{+1}\), \(\text{O}^{-2}\), значит \(\text{Cr}^{+3}\). В \(\text{K}_2\text{CrO}_4\): \(\text{K}^{+1}\), \(\text{O}^{-2}\), значит \(\text{Cr}^{+6}\). \(\text{Br}_2\): \(\text{Br}^0\). В \(\text{KBr}\): \(\text{Br}^{-1}\). Изменения степеней окисления: \(\text{Cr}^{+3} \rightarrow \text{Cr}^{+6}\) (отдает 3 электрона, окисляется) \(\text{Br}^0 \rightarrow \text{Br}^{-1}\) (принимает 1 электрон, восстанавливается) Цвет: Раствор \(\text{KCrO}_2\) (содержащий \(\text{Cr}^{3+}\)) имеет зеленый цвет. Раствор \(\text{K}_2\text{CrO}_4\) (содержащий \(\text{CrO}_4^{2-}\)) имеет желтый цвет. Таким образом, происходит изменение цвета раствора восстановителя с зеленого на желтый. Заполняем пропуски: Окислитель: \(\text{Br}_2\) Восстановитель: \(\text{KCrO}_2\) Среда: \(\text{KOH}\) Ответ: Окислитель: \(\text{Br}_2\) Восстановитель: \(\text{KCrO}_2\) Среда: \(\text{KOH}\)