Номер 36, страница 196 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.36. К водному раствору иодида натрия по каплям прибавляют хлорную воду. Объясните, почему вначале раствор окрашивается в коричневый цвет, затем в жёлтый, а в конце концов обесцвечивается.

Решение

Наблюдаемые изменения цвета раствора при добавлении хлорной воды к раствору иодида натрия объясняются последовательным протеканием нескольких окислительно-восстановительных реакций. Хлор является более активным галогеном и, следовательно, более сильным окислителем, чем иод.

Окрашивание раствора в коричневый цвет

На первом этапе при добавлении хлорной воды ($Cl_2$) происходит окисление бесцветных иодид-ионов ($I^−$) до молекулярного иода ($I_2$).

Уравнение реакции: $Cl_2 + 2NaI \rightarrow 2NaCl + I_2$

Образовавшийся молекулярный иод ($I_2$) вступает в реакцию с еще не прореагировавшими иодид-ионами ($I^−$), которые находятся в избытке, образуя комплексные трийодид-ионы ($I_3^−$).

Уравнение реакции: $I_2 + I^− \rightleftharpoons I_3^−$

Именно трийодид-ион придает водному раствору характерную интенсивную коричневую (бурую) окраску.

Изменение окраски на жёлтую

По мере дальнейшего прибавления хлорной воды концентрация иодид-ионов ($I^−$) в растворе снижается, так как они расходуются в первой реакции. В соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие реакции образования трийодид-иона смещается влево. В результате концентрация коричневых ионов $I_3^−$ падает, и в растворе начинает преобладать молекулярный иод ($I_2$). Водный раствор иода имеет жёлтую окраску, поэтому цвет всей системы меняется с коричневого на жёлтый.

Обесцвечивание раствора

После того как все иодид-ионы окислились до молекулярного иода, избыток сильного окислителя — хлора — начинает окислять сам иод ($I_2$) до более высокой степени окисления +5, образуя бесцветные соединения — иодноватую кислоту ($HIO_3$) или её соли, иодаты ($IO_3^−$).

Уравнение реакции: $5Cl_2 + I_2 + 6H_2O \rightarrow 2HIO_3 + 10HCl$

Так как все продукты этой реакции (иодноватая кислота, соляная кислота, а также хлорид натрия из первой реакции) бесцветны, жёлтая окраска, обусловленная присутствием иода, исчезает, и раствор в конечном итоге становится бесцветным.

Ответ: Вначале раствор становится коричневым из-за образования трийодид-ионов ($I_3^−$) при реакции выделившегося иода с избытком иодид-ионов. Затем, по мере расходования иодид-ионов, равновесие смещается, и цвет раствора меняется на жёлтый, характерный для водного раствора молекулярного иода ($I_2$). В конце, в избытке хлорной воды, иод окисляется до бесцветных иодат-ионов ($IO_3^−$), что приводит к полному обесцвечиванию раствора.