Номер 15, страница 239 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.15. Что происходит при действии на твёрдый перманганат калия концентрированной серной кислоты? Запишите уравнение реакции.

При взаимодействии твёрдого перманганата калия ($KMnO_4$) с концентрированной серной кислотой ($H_2SO_4$) происходит образование высшего оксида марганца(VII) ($Mn_2O_7$). Этот процесс является опасным, так как продукт реакции — взрывчатое и химически агрессивное вещество.

Концентрированная серная кислота в данной реакции выполняет две функции: как сильная кислота она вытесняет более слабую марганцовую кислоту из её соли, и как сильное водоотнимающее средство она дегидратирует образовавшуюся марганцовую кислоту.

Реакция протекает постадийно:

1. На первой стадии происходит реакция ионного обмена между перманганатом калия и серной кислотой с образованием марганцовой кислоты ($HMnO_4$) и гидросульфата калия ($KHSO_4$), так как кислота используется в концентрированном виде и в избытке.

$KMnO_4 + H_2SO_4 \rightarrow HMnO_4 + KHSO_4$

2. Марганцовая кислота ($HMnO_4$) является очень неустойчивым соединением и в присутствии концентрированной серной кислоты, которая является мощным дегидратирующим агентом, немедленно теряет воду, превращаясь в свой ангидрид — оксид марганца(VII) ($Mn_2O_7$).

$2HMnO_4 \xrightarrow{H_2SO_4(конц.)} Mn_2O_7 + H_2O$

Оксид марганца(VII) — это тёмно-зелёная маслянистая жидкость, являющаяся одним из сильнейших окислителей. Он крайне нестабилен и может разлагаться со взрывом при нагревании, ударе или контакте с легкоокисляющимися веществами (например, спиртом, бумагой, ватой), вызывая их самовоспламенение.

Суммарное уравнение реакции, отражающее оба процесса, выглядит следующим образом:

$2KMnO_{4(тв.)} + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow Mn_2O_7 + 2KHSO_4 + H_2O$

Из-за высокой опасности данный эксперимент (получение "марганцового масла" или "зелёного масла") следует проводить с особой осторожностью, используя малые количества реагентов и обеспечивая эффективное охлаждение.

Ответ: При действии концентрированной серной кислоты на твёрдый перманганат калия образуется неустойчивый и взрывоопасный оксид марганца(VII) ($Mn_2O_7$), который представляет собой тёмно-зелёную маслянистую жидкость. Уравнение реакции: $2KMnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow Mn_2O_7 + 2KHSO_4 + H_2O$.