Решение задачи по химии: окислительно-восстановительная реакция KCrO2 и Br2

Хорошо, давайте решим эту 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. Предложенные вещества: KCrO₂, AgNO₃, H₂O, NO₂, KCl, Br₂, KOH. Нам нужно найти окислитель, восстановитель и среду, чтобы цвет раствора восстановителя изменился с зеленого на желтый. Раствор зеленого цвета, который может быть восстановителем и менять цвет на желтый, указывает на соединения хрома(III). Хром(III) имеет зеленый цвет, а хром(VI) (например, хроматы) имеет желтый цвет. Значит, восстановитель должен содержать хром(III) и окисляться до хрома(VI). Из предложенных веществ соединение хрома(III) - это KCrO₂ (хромит калия). В этом соединении хром имеет степень окисления +3. Теперь нам нужно найти окислитель, который сможет окислить хром из +3 до +6. Рассмотрим предложенные вещества: * AgNO₃ (нитрат серебра) - серебро в степени окисления +1, может быть окислителем. * H₂O (вода) - обычно не является сильным окислителем в таких реакциях. * NO₂ (диоксид азота) - азот в степени окисления +4, может быть как окислителем, так и восстановителем. * KCl (хлорид калия) - хлор в степени окисления -1, калий в +1, не является окислителем. * Br₂ (бром) - бром в степени окисления 0, является сильным окислителем. * KOH (гидроксид калия) - сильное основание, создает щелочную среду. Для окисления хрома(III) до хрома(VI) обычно требуется сильный окислитель и щелочная среда. Из предложенных окислителей, бром (Br₂) является достаточно сильным. Щелочную среду обеспечит KOH. Итак, предполагаемая реакция: Окислитель: Br₂ Восстановитель: KCrO₂ Среда: KOH Запишем уравнение реакции в щелочной среде: KCrO₂ + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + KBr + H₂O Теперь уравняем реакцию методом электронного баланса. 1. Определим степени окисления элементов, которые меняются: В KCrO₂: K (+1), O (-2), Cr (+3) В Br₂: Br (0) В K₂CrO₄: K (+1), O (-2), Cr (+6) В KBr: K (+1), Br (-1) 2. Составим полуреакции окисления и восстановления: Окисление: Cr⁺³ - 3e^- → Cr⁺⁶ Восстановление: Br₂⁰ + 2e^- → 2Br^-1 3. Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (3 и 2), это 6. Для окисления: (Cr⁺³ - 3e^- → Cr⁺⁶) * 2 Для восстановления: (Br₂⁰ + 2e^- → 2Br^-1) * 3 Получаем: 2Cr⁺³ - 6e^- → 2Cr⁺⁶ 3Br₂⁰ + 6e^- → 6Br^-1 4. Суммируем полуреакции и добавим ионы среды (OH^-) и воду (H₂O) для баланса атомов кислорода и водорода. В щелочной среде: 2CrO₂^- + 8OH^- - 6e^- → 2CrO₄^2- + 4H₂O 3Br₂ + 6e^- → 6Br^- Суммируем: 2CrO₂^- + 3Br₂ + 8OH^- → 2CrO₄^2- + 6Br^- + 4H₂O 5. Добавим ионы калия (K⁺) для получения молекулярного уравнения: 2KCrO₂ + 3Br₂ + 8KOH → 2K₂CrO₄ + 6KBr + 4H₂O Проверим баланс атомов: K: 2 + 8 = 10 (слева); 2*2 + 6 = 10 (справа) - сбалансировано Cr: 2 (слева); 2 (справа) - сбалансировано O: 2*2 + 8 = 12 (слева); 2*4 + 4 = 12 (справа) - сбалансировано Br: 3*2 = 6 (слева); 6 (справа) - сбалансировано H: 8 (слева); 4*2 = 8 (справа) - сбалансировано Все сбалансировано. Таким образом, вещества, которые нужно выбрать: Окислитель: Br₂ Восстановитель: KCrO₂ Среда: KOH Цвет раствора восстановителя (KCrO₂) изменится с зеленого (Cr⁺³) на желтый (K₂CrO₄, Cr⁺⁶). Ответы для записи в тетрадь: 1. Окислитель: Br₂ 2. Восстановитель: KCrO₂ 3. Среда: KOH Уравнение реакции: \[2KCrO_2 + 3Br_2 + 8KOH \rightarrow 2K_2CrO_4 + 6KBr + 4H_2O\]