Уравнения четырех возможных реакций между предложенными веществами

15. Даны вещества: водные растворы гидроксида калия, хлорида хрома(III), карбоната натрия, йодида калия, пероксид водорода. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими этими веществами, не повторяя пары реагентов.

Для успешного выполнения задания следует обязательно проанализировать кислотно-основные, окислительно-восстановительные и специфические свойства предложенных веществ.

Водный раствор гидроксида калия KOH, являясь щелочью, способен взаимодействовать с водным раствором хлорида хрома(III) CrCl₃ с образованием нерастворимого гидроксида хрома(III):

CrCl₃ + 3KOH = Cr(OH)₃↓ + 3KCl

Если взять избыток щелочи, то гидроксид хрома(III), проявляя амфотерные свойства, растворится с образованием комплексной соли. В этом случае суммарное уравнение реакции будет иметь вид:

CrCl₃ + 4KOH = К[Cr(OH)₄] + 3KCl

Водный раствор хлорида хрома(III) CrCl₃ будет взаимодействовать с водным раствором карбоната натрия Na₂CO₃ вследствие взаимного усиления гидролиза (CrCl₃ гидролизуется по катиону, а Na₂CO₃ – по аниону):

2CrCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaCl

Пероксид водорода H₂O₂ проявляет слабые кислотные свойства и поэтому реагирует со щелочами:

H₂O₂ + КОН = КНО₂ + Н₂О

Кроме того, пероксид водорода способен проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства за счет атома кислорода в промежуточной степени окисления -1. Он способен окислить в щелочной среде хлорид хрома(III) до хромата (но не бихромата!):

2CrCl₃ + 3H₂O₂ + 10KOH = 2K₂CrO₄ + 6KCl + 8H₂O

Окислительные свойства пероксид водорода будет проявлять также при взаимодействии с йодидом калия KI, проявляющего восстановительные свойства за счет атома йода в низшей степени окисления -1:

H₂O₂ + 2KI = I₂ + 2KOH

Отметим, что задания такого формата предусматривают составление уравнений реакций взаимодействия между веществами. Поэтому реакции разложения (например, реакцию разложения пероксида водорода: 2Н₂О₂ = О₂ + 2Н₂О) составлять не следует.

Еще раз напомним, что на экзамене необходимо записать только четыре уравнения реакций между предложенными веществами, не повторяя пары реагентов.

Эталонный ответ может выглядеть следующим образом:

1) CrCl₃ + 3KOH = Cr(OH)₃↓ + 3KCl

2) 2CrCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaCl

3) 2CrCl₃ + 3H₂O₂ + 10KOH = 2K₂CrO₄ + 6KCl + 8H₂O

4) H₂O₂ + 2KI = I₂ + 2KOH

Однако следует обратить внимание на то, что при оценивании заданий высокого уровня сложности «допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла». Это значит, что ответ может отличаться от эталонного, но при этом быть правильным.

16. Даны вещества: углерод, оксид азота (IV), оксид серы (IV), водный раствор гидроксида калия. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими этими веществами, не повторяя пары реагентов.

Оксид серы(IV) SO₂ – кислотный, поэтому он реагирует со щелочью КОН:

SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O или SO₂ + KOH = KHSO₃

С точки зрения окислительно-восстановительных свойств, оксид серы(IV) SO₂ за счет атомов серы в промежуточной степени окисления +4 и оксид азота(IV) NO₂ за счет атомов азота в промежуточной степени окисления +4 могут быть как окислителями, так и восстановителями. При взаимодействии с углеродом, являющимся сильным восстановителем, SO₂ и NO₂ проявляют окислительные свойства:

SO₂ + C = S + CO₂

2NO₂ + 2С = N₂ + 2СO₂

В реакции между оксидом серы(IV) и оксидом азота(IV) восстановительные свойства проявляет SO₂, а окислительные – NO₂:

SO₂ + NO₂ = SO₃ + NO

Кроме того, в растворах щелочей оксид азота(IV) диспропорционирует:

2NO₂ + 2KOH = КNO₃ + KNO₂ + H₂O

Из шести составленных уравнений реакции следует выбрать четыре, не повторяя пары реагентов. Эталонный ответ может быть следующим:

1) SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O

2) 2NO₂ + 2С = N₂ + 2СO₂

3) SO₂ + NO₂ = SO₃ + NO

4) 2NO₂ + 2KOH = КNO₃ + KNO₂ + H₂O

17. Даны вещества: водный раствор гидроксида натрия, йодоводород, бихромат калия, углерод. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими этими веществами, не повторяя пары реагентов.

При выполнении этих заданий можно также составить таблицу, в которой знаком «+» отмечается, между какими веществами возможно взаимодействие, при этом нижнюю часть таблицы можно не заполнять, так как она является зеркальным отражением верхней части:

	NaOH	HI	K2Cr2O7	С
NaOH		+	+
HI			+
K2Cr2O7				+
С

Водный раствор щелочи NaOH будет взаимодействовать с кислотой – HI. Щелочь способна превращать бихромат калия K₂Cr₂O₇ в хромат K₂CrO₄. С углеродом щелочи не взаимодействуют.

Анализируя предложенные вещества с точки зрения окислительно-восстановительных свойств, приходим к выводу, что бихромат калия – окислитель за счет атомов хрома в высшей степени окисления +6, йодоводород – восстановитель за счет атома йода в низшей степени окисления -1. Поэтому между бихроматом калия и йодоводородом возможно протекание окислительно-восстановительной реакции.

Степень окисления углерода в простом веществе равна 0, т.е. имеет промежуточное значение. Поэтому углерод может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, однако восстановительные свойства выражены у углерода в большей степени. Под действием сильного окислителя – бихромата калия – углерод будет окисляться.

Анализ кислотно-основных, окислительно-восстановительных и специфических свойств предложенных веществ позволит составить следующие уравнения реакций:

1) HI + NaOH = NaI + H₂O

2) K₂Cr₂O₇ + 2NaOH = K₂CrO₄ + Na₂CrO₄ + H₂O

3) 14HI + K₂Cr₂O₇ = 3I₂ + 2CrI₃ + 2KI + 7H₂O

4) 2K₂Cr₂O₇ + 3C = 2Cr₂O₃ + 2K₂CO₃ + CO₂