Номер 22, страница 240 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.22. При кипячении щелочного раствора перманганата калия окраска раствора становится зелёной. Как это объяснить? Запишите уравнение реакции.

Решение

Изменение окраски щелочного раствора перманганата калия ($KMnO_4$) с фиолетовой на зелёную при кипячении объясняется протеканием окислительно-восстановительной реакции.

1. Исходный раствор перманганата калия имеет интенсивную фиолетовую окраску. Этот цвет обусловлен присутствием в растворе перманганат-ионов ($MnO_4^−$), в которых марганец находится в своей высшей степени окисления +7.

2. При нагревании в сильнощелочной среде перманганат-ион является неустойчивым и разлагается. Он выступает в роли окислителя, а в качестве восстановителя выступает вода (или гидроксид-ионы, $OH^−$). В ходе реакции марганец восстанавливается со степени окисления +7 до степени окисления +6.

3. В результате восстановления образуется манганат-ион ($MnO_4^{2−}$). Соли, содержащие этот ион, например, манганат калия ($K_2MnO_4$), имеют характерную зелёную окраску. Именно образование этого соединения и приводит к изменению цвета раствора.

Уравнение этой реакции в молекулярной форме, где в качестве щёлочи используется гидроксид калия ($KOH$), выглядит следующим образом:

$4KMnO_4 + 4KOH \xrightarrow{t^\circ} 4K_2MnO_4 + O_2 \uparrow + 2H_2O$

Рассмотрим электронный баланс для этой реакции:
$Mn^{+7} + 1e^− \rightarrow Mn^{+6}$ | 4 (процесс восстановления, $KMnO_4$ – окислитель)
$2O^{-2} - 4e^− \rightarrow O_2^0$ | 1 (процесс окисления, $H_2O$ или $KOH$ – восстановитель)

Таким образом, наблюдаемое явление — это визуальное подтверждение химического превращения фиолетового перманганата калия в зелёный манганат калия при нагревании в щелочной среде.

Ответ: При кипячении щелочного раствора перманганата калия происходит его восстановление до манганата калия, который имеет зелёный цвет. Это приводит к изменению окраски раствора с фиолетовой на зелёную. Уравнение реакции: $4KMnO_4 + 4KOH \xrightarrow{t^\circ} 4K_2MnO_4 + O_2 \uparrow + 2H_2O$.