Домашний эксперимент, страница 66, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Изучаем окислительно-восстановительную реакцию (ОВР)

Растворите небольшое количество перманганата калия (марганцовка, в аптечке) в воде. Добавьте к этому раствору раствор перекиси водорода или сухой пергидроль. Отметьте признаки реакции. Попробуйте составить уравнение этой реакции и расставить коэффициенты в нем методом электронного баланса.

Признаки реакции

При смешивании раствора перманганата калия ($KMnO_4$), имеющего интенсивную малиново-фиолетовую окраску, с раствором перекиси водорода ($H_2O_2$) наблюдаются следующие признаки химической реакции:

1. Обесцвечивание раствора: Изначально фиолетовая окраска, обусловленная ионами перманганата ($MnO_4^-$), исчезает.

2. Выделение газа: Происходит бурное выделение пузырьков бесцветного газа. Этот газ – кислород ($O_2$).

3. Образование осадка: В результате реакции образуется бурый осадок. Это диоксид марганца ($MnO_2$).

Таким образом, происходит окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой перманганат калия, являясь окислителем, восстанавливается, а перекись водорода, являясь восстановителем, окисляется.

Ответ: Обесцвечивание фиолетового раствора, выделение газа, образование бурого осадка.

Уравнение реакции и метод электронного баланса

Реакция между перманганатом калия и перекисью водорода в нейтральной среде (водном растворе) описывается следующим уравнением. Для расстановки коэффициентов используется метод электронного баланса.

1. Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют:

$K\overset{+7}{Mn}\overset{-2}{O}_4 + H_2\overset{-1}{O}_2 \rightarrow \overset{+4}{Mn}\overset{-2}{O}_2 + \overset{0}{O}_2 + KOH + H_2O$

Марганец ($Mn$) изменяет степень окисления с $+7$ до $+4$.

Кислород ($\text{O}$) в перекиси водорода изменяет степень окисления с $-1$ до $\text{0}$.

2. Составляем полуреакции окисления и восстановления:

Процесс восстановления (принятие электронов): $Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$ (перманганат калия – окислитель).

Процесс окисления (отдача электронов): $2O^{-1} - 2e^- \rightarrow O_2^{0}$ (перекись водорода – восстановитель).

3. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов и определяем множители для полуреакций:

Число принятых электронов – 3. Число отданных – 2. НОК(3, 2) = 6.

Множитель для процесса восстановления: $6 / 3 = 2$.

Множитель для процесса окисления: $6 / 2 = 3$.

Запишем баланс:

$2 \ | \ Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$

$3 \ | \ 2O^{-1} - 2e^- \rightarrow O_2^{0}$

4. Расставляем полученные коэффициенты в уравнении реакции:

Ставим коэффициент 2 перед соединениями марганца ($KMnO_4$ и $MnO_2$).

Ставим коэффициент 3 перед соединениями, содержащими кислород, изменивший степень окисления ($H_2O_2$ и $O_2$).

$2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2 + 3O_2 + KOH + H_2O$

5. Уравниваем остальные элементы (калий, водород, кислород):

Слева 2 атома калия (K), значит, справа перед $KOH$ ставим коэффициент 2.

$2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2 + 3O_2 + 2KOH + H_2O$

Теперь считаем атомы водорода (H). Слева: $3 \times 2 = 6$. Справа: в $2KOH$ уже есть 2 атома, значит в воде должно быть $6 - 2 = 4$ атома. Ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2 + 3O_2 + 2KOH + 2H_2O$

Проверяем баланс по кислороду (O). Слева: $2 \times 4 + 3 \times 2 = 8 + 6 = 14$. Справа: $2 \times 2 + 3 \times 2 + 2 \times 1 + 2 \times 1 = 4 + 6 + 2 + 2 = 14$. Атомы всех элементов уравновешены.

Ответ: Итоговое уравнение реакции: $2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2\downarrow + 3O_2\uparrow + 2KOH + 2H_2O$.