ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 7.8

Перманганат калия в кислой среде является сильным окислителем, восстанавливаясь до Mn²⁺. Иодид натрия выступает восстановителем, окисляясь до свободного иода I₂. Продуктами также будут сульфаты металлов и вода.

Составим уравнения перехода электронов:

• Окисление: 2I^--2e→I₂
• Восстановление: Mn⁷⁺+5e→Mn²⁺

Наименьшее общее кратное для электронов — 10. Коэффициенты: перед I^- ставим 5 (значит, перед NaI и I₂ будет 5 и 2.5 соответственно, умножаем на 2), перед Mn⁷⁺ ставим 2.

Молекулярное уравнение с расставленными коэффициентами:

Цинк — активный металл, концентрированная азотная кислота — сильный окислитель. В реакции с концентрированной кислотой обычно выделяется диоксид азота NO₂. Цинк окисляется до Zn²⁺, образуя нитрат цинка.

Электронный баланс:

• Zn⁰-2e→Zn²⁺
• N⁺⁵+1e→N⁺⁴ (в составе NO₂)

Коэффициенты: перед Zn ставим 1, перед NO₂ ставим 2. Для сохранения атомов азота в молекулярном уравнении учитываем, что часть азота идет в соль Zn(NO₃)₂.

Хлор окисляет железо из степени окисления +2 до +3. Продукт — хлорид железа(III) FeCl₃. Так как среда кислая (HCl), сульфат-ионы остаются в растворе или образуют серную кислоту/сульфаты, но по условию указан только FeCl₃ как основной продукт окисления катиона. Обычно в таких задачах подразумевается образование смеси солей или выделение H₂SO₄, если не указано иное. Однако, стандартная схема окисления сульфата железа хлором в присутствии соляной кислоты приводит к образованию хлорида железа(III) и сульфата водорода (серной кислоты) или смешанных солей. Допишем наиболее вероятные продукты: FeCl₃ и H₂SO₄.

Баланс:

• Fe²⁺-1e→Fe³⁺
• Cl02+2e→2Cl^-

Коэффициент перед железом 2, перед хлором 1.

Сульфид меди реагирует с концентрированной серной кислотой. Серная кислота проявляет окислительные свойства, восстанавливаясь до SO₂. Сульфид-ион S^2- окисляется до элементарной серы S⁰ (часто выпадает осадок) или до SO₂, но в классических школьных задачах с сульфидами часто образуется свободная сера. Однако, так как уже есть SO₂ в продуктах от кислоты, проверим степень окисления серы в CuS. Если сера окисляется до S⁰, то это один вариант. Если до SO₂, то другой. Стандартная реакция: CuS+4H₂SO₄→CuSO₄+4SO₂+S+4H₂O? Нет, чаще пишут окисление сульфида до серы или до высшей степени. Давайте посмотрим на условия: дано CuSO₄+SO₂+.... Значит, сера из CuS должна куда-то деться. Обычно она окисляется до S⁰ (осадок) или до SO₂. Если до SO₂, то вся сера уходит в газ. Но тогда откуда берется кислород? Из кислоты. Проверим баланс для случая образования S⁰:

• S^2--2e→S⁰
• S⁺⁶+2e→S⁺⁴ (SO₂)

Тогда на 1 моль CuS нужно 1 моль H₂SO₄ как окислителя. Плюс еще одна молекула H₂SO₄ нужна для образования соли CuSO₄. Итого 2 молекулы кислоты?

Проверка атомов: Cu:1=1, S: слева 1+2=3, справа 1+1+1=3. O: слева 8, справа 4+2+2=8. H: слева 4, справа 4. Баланс сходится.

Диоксид серы — восстановитель, окисляется до сульфат-иона SO2-4 (образует K₂SO₄ и H₂SO₄ или просто сульфаты). Перманганат в нейтральной/слабокислой среде (при добавлении воды без сильной кислоты изначально) может восстанавливаться до MnO₂, но в условии указан продукт MnSO₄, что означает восстановление до Mn²⁺. Это происходит в кислой среде. Кислота образуется в ходе реакции (H₂SO₄).

Баланс:

• S⁺⁴-2e→S⁺⁶
• Mn⁺⁷+5e→Mn⁺²

НОК = 10. Перед SO₂ коэффициент 5, перед KMnO₄ коэффициент 2.

Проверка: S:5 слева, справа 2+1+2=5. K:2=2. Mn:2=2. O: слева 10+8+2=20, справа 8+4+8=20. H:4=4.

Хром(III) в щелочной среде окисляется бромом до хромата(VI) CrO2-4 (продукт Na₂CrO₄). Бром восстанавливается до бромида Br^-. Среда щелочная, поэтому образуется вода.

Баланс:

• Cr³⁺-3e→Cr⁶⁺
• Br02+2e→2Br^-

НОК = 6. Перед Cr коэффициент 2, перед Br₂ коэффициент 3.

Проверка Na: слева 10, справа 4+6=10. Br:6=6. Cr:2=2. O: слева 6+10=16, справа 8+8=16. H: слева 6+10=16, справа 16.

Для получения манганата калия K₂MnO₄ (где Mn имеет степень +6) необходимо сплавление диоксида марганца с кислородом и щелочью (карбонатом или гидроксидом калия). В условии пропущен реагент. Обычно используют KOH или K₂CO₃. Возьмем KOH.

Баланс:

• Mn⁴⁺-2e→Mn⁶⁺
• O02+4e→2O^2-

Перед MnO₂ ставим 2, перед O₂ ставим 1.

Если бы использовали карбонат: 2MnO₂+O₂+2K₂CO₃→2K₂MnO₄+2CO₂. Оба варианта верны, но гидроксид более распространен в лабораторных условиях «мокрого» способа или при наличии воды. В сухом сплавлении чаще карбонат. Учитывая наличие «...», допишем KOH и воду.

Оксид фосфора(III) P₂O₃ соответствует ортофосфористой кислоте H₃PO₃. Азотная кислота окисляет фосфор из степени +3 до +5, образуя ортофосфорную кислоту H₃PO₄. Азот восстанавливается до NO₂ (так как указана концентрированная или просто сильная окислительная способность, в условии дан продукт NO₂).

Баланс:

• P³⁺-2e→P⁵⁺ (в одной молекуле P₂O₃ два атома P, значит отдача 4e)
• N⁺⁵+1e→N⁺⁴

Чтобы уравнять электроны: 1 молекула P₂O₃ отдает 4 электрона. Нужно 4 молекулы HNO₃ как окислителя.

Проверка атомов: P:2=2. N:4=4. H: слева 4+2=6, справа 6. O: слева 3+12+1=16, справа 8+8=16.

Гипофосфористая кислота H₃PO₂ содержит фосфор в степени окисления +1. Она окисляется хлором до фосфорной кислоты (в виде калиевой соли K₃PO₄, так как в продуктах есть калий, значит реагент содержит KOH или KCl? Нет, чтобы получить K₃PO₄, нужен источник калия. Хлор окисляет P(+1) до P(+5). Среда должна быть щелочной, чтобы нейтрализовать кислоты и дать соль калия. Значит, пропущенный реагент — KOH.

Баланс:

• P⁺¹-4e→P⁺⁵
• Cl02+2e→2Cl^-

НОК = 4. Перед H₃PO₂ коэффициент 1, перед Cl₂ коэффициент 2.

Проверка: P:1=1. Cl:4=4. K:5=3+4=7? Ошибка в балансе калия. Давайте пересчитаем.

Реакция окисления: H₃PO₂+2Cl₂+4H₂O→H₃PO₄+4HCl. Затем нейтрализация щелочью:

Итого нам нужно связать 4 молекулы HCl и 1 молекулу H3PO4 в соли. В продукте K₃PO₄ (3 атома K) и KCl (1 атом K на каждый Cl). Всего 4 Cl->4 KCl. Итого K нужно 3+4=7.

Уравнение:

Проверка H: слева 3+7=10, справа 10. O: слева 2+7=9, справа 4+5=9. Все сходится.