В свободное время, страница 130 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

В СВОБОДНОЕ ВРЕМЯ

Несколько капель йодной настойки нанесите на часовое стекло или фарфоровую тарелку. Остался ли после испарения настойки какой-либо твёрдый остаток? Какой цвет он имеет? Внесите несколько капель йодной настойки в раствор перманганата калия и нагрейте. Как изменяется окраска раствора? Образующийся бурый осадок представляет собой оксид марганца(IV), а в растворе присутствует иодат калия $KIO_3$. Сделайте вывод, какое из веществ — перманганат калия или иод — является более сильным окислителем.

Остался ли после испарения настойки какой-либо твёрдый остаток? Какой цвет он имеет?

Спиртовая настойка иода — это раствор, содержащий несколько компонентов: этиловый спирт, воду, молекулярный иод ($I_2$) и иодид калия ($KI$). При оставлении на открытом воздухе растворители (спирт и вода) испаряются. Молекулярный иод также является летучим веществом и способен к возгонке (сублимации) — переходу из твёрдого состояния сразу в газообразное. Однако иодид калия ($KI$) — это ионное соединение, представляющее собой нелетучую соль. Поэтому после полного испарения летучих компонентов на поверхности останется твёрдый остаток. Этот остаток будет состоять в основном из кристаллов иодида калия (вещество белого цвета) и некоторого количества не успевшего улетучиться кристаллического иода (тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы). Из-за смешения этих веществ остаток будет иметь цвет от жёлто-коричневого до тёмно-коричневого.

Ответ: Да, после испарения настойки останется твёрдый остаток. Он будет иметь жёлто-коричневый или тёмно-коричневый цвет.

Как изменяется окраска раствора?

При добавлении иодной настойки к раствору перманганата калия ($KMnO_4$), который имеет интенсивную фиолетовую окраску, и последующем нагревании происходит окислительно-восстановительная реакция. В ходе этой реакции фиолетовые перманганат-ионы ($MnO_4^−$) восстанавливаются до оксида марганца(IV) ($MnO_2$). Оксид марганца(IV) — это нерастворимое в воде вещество бурого цвета, выпадающее в осадок. Таким образом, фиолетовая окраска исходного раствора исчезает, и вместо неё появляется бурый осадок.

Ответ: Яркая фиолетовая окраска раствора исчезает, и образуется бурый осадок.

Сделайте вывод, какое из веществ — перманганат калия или иод — является более сильным окислителем.

Решение

Для того чтобы сделать вывод, необходимо проанализировать происходящую химическую реакцию с точки зрения окислительно-восстановительных процессов.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

Марганец в перманганате калия ($K\overset{+7}{Mn}O_4$) имеет степень окисления +7. В продукте реакции, оксиде марганца(IV) ($\overset{+4}{Mn}O_2$), его степень окисления становится +4. Степень окисления понизилась ($+7 \rightarrow +4$), значит, перманганат калия принял электроны и является окислителем.

Иод в иодиде калия ($K\overset{-1}{I}$), который входит в состав настойки, имеет степень окисления -1. В продукте реакции, иодате калия ($K\overset{+5}{I}O_3$), его степень окисления становится +5. Степень окисления повысилась ($-1 \rightarrow +5$), значит, иодид калия отдал электроны и является восстановителем.

2. Запишем уравнение реакции. Реакция протекает в нейтральной водной среде при нагревании:

$2KMnO_4 + KI + H_2O \xrightarrow{t} 2MnO_2\downarrow + KIO_3 + 2KOH$

3. Сделаем вывод. В самопроизвольно протекающих окислительно-восстановительных реакциях реагентами всегда являются более сильный окислитель и более сильный восстановитель. Поскольку в данной реакции перманганат калия выступает в роли окислителя по отношению к соединениям иода (окисляя их до высшей степени окисления +5), это доказывает, что перманганат калия является более сильным окислителем, чем иод.

Ответ: Более сильным окислителем является перманганат калия.