Номер 265, страница 219 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.265. Оксид фосфора(III) внесли в нейтральный раствор перманганата калия. Какие вещества образуются? Запишите уравнение реакции.

Взаимодействие оксида фосфора(III) с нейтральным раствором перманганата калия представляет собой окислительно-восстановительную реакцию. Оксид фосфора(III) ($P_4O_6$) является восстановителем, а перманганат калия ($KMnO_4$) — сильным окислителем.

В ходе реакции фосфор, имеющий степень окисления +3, окисляется до своей высшей устойчивой степени окисления +5. Марганец, находящийся в степени окисления +7, в нейтральной среде восстанавливается до степени окисления +4, образуя при этом нерастворимый в воде оксид марганца(IV) ($MnO_2$) в виде бурого осадка.

Продуктом окисления фосфора является фосфорная кислота ($H_3PO_4$). В процессе восстановления перманганата калия в нейтральной среде также образуется гидроксид калия ($KOH$), который немедленно вступает в реакцию с избытком образовавшейся фосфорной кислоты. В результате этой нейтрализации образуется кислая соль — дигидрофосфат калия ($KH_2PO_4$) и вода, при этом часть фосфорной кислоты остается в растворе.

Таким образом, конечными продуктами реакции являются оксид марганца(IV), фосфорная кислота и дигидрофосфат калия.

Уравнение реакции можно составить с помощью метода электронного баланса (метода полуреакций).

Решение

Запишем полуреакции окисления и восстановления. За основу для оксида фосфора(III) возьмем его истинную молекулярную формулу $P_4O_6$.

Процесс окисления (фосфор отдает электроны):

$P_4^{+3} \rightarrow 4P^{+5} + 8e^-$

Процесс восстановления (марганец принимает электроны):

$Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$

Находим наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (8 и 3), оно равно 24. Отсюда находим коэффициенты: для процесса окисления фосфора — 3, для процесса восстановления марганца — 8.

$3 | P_4O_6 + 10H_2O - 8e^- \rightarrow 4H_3PO_4 + 8H^+$

$8 | MnO_4^- + 2H_2O + 3e^- \rightarrow MnO_2 + 4OH^-$

Суммирование полуреакций с учетом коэффициентов и последующее упрощение (нейтрализация $H^+$ и $OH^-$, сокращение молекул воды и реакция между кислотой и основанием) приводит к итоговому молекулярному уравнению:

$3P_4O_6 + 8KMnO_4 + 14H_2O \rightarrow 4H_3PO_4 + 8KH_2PO_4 + 8MnO_2 \downarrow$

Ответ: В реакции оксида фосфора(III) с нейтральным раствором перманганата калия образуются оксид марганца(IV) $MnO_2$, фосфорная кислота $H_3PO_4$ и дигидрофосфат калия $KH_2PO_4$. Уравнение реакции: $3P_4O_6 + 8KMnO_4 + 14H_2O \rightarrow 4H_3PO_4 + 8KH_2PO_4 + 8MnO_2 \downarrow$.