8.01 d-металлы

A) CrO + H2SO4 (конц.)
CrO — оксид хрома(II). Концентрированная серная кислота — сильный окислитель. В реакции Cr(II) окисляется до Cr(III), а сера восстанавливается из S(+VI) до S(+IV) (SO₂). Поэтому образуется сульфат хрома(III), диоксид серы и вода.
Правильный ответ: 4) Cr2(SO4)3, SO2 и H2O
Б) CrO + Cl2 + NaOH
В щелочной среде (NaOH) хлор (Cl2) образует хлорид-ионы (Cl-). CrO в щелочной среде окисляется до хромата(VI) (CrO4 2-).
Правильный ответ: 6) Na2CrO4, NaCl и H2O
В) Na2CrO4 + H2SO4
Хромат натрия (Na₂CrO₄) в кислой среде (H2SO4) превращается в дихромат натрия (Na2Cr2O7).
Правильный ответ: 3) Na2Cr2O7, Na2SO4 и H2O
Г) NaCrO2 + H2SO4 (разб.)
NaCrO2 — это хромит натрия, содержащий хром(III). В реакции с разбавленной серной кислотой он образует сульфат хрома(III) и сульфат натрия. Выделения водорода или диоксида серы не происходит, поскольку хром уже в степени окисления +3.
Правильный ответ: 2) Cr2(SO4)3, Na2SO4 и H2O
Ответ:4632

А) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Железо окисляется до степени окисления +3, образуется сульфат железа (III). Продуктом восстановления серы является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 6

Б) В оксиде железа (III) железо находится в высокой степени окисления +3, поэтому не будет окисляться концентрированной серной кислотой. Протекает реакция обмена и образуется сульфат железа (III). Ответ - 4

В) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Железо окисляется до степени окисления +3, образуется сульфат железа (III). Сера из степени окисления -2 окисляется в степень окисления +4. Продуктом восстановления серы является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 6

Г) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Железная окалина состоит из оксидов железа (II) и (III), и железо в степени окисления +2 окисляется в железо +3, образуется сульфат железа (III). С оксидом железа (III) в составе железной окалины протекает реакция обмена с образованием сульфата железа (III). Продуктом восстановления серы является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 6

Допишем уравнения реакций и проанализируем их:

1) Fe₂O₃ + 6HI → 2FeI₂ + I₂ + 3H₂O

Fe₂O₃ содержит железо со степенью окисления +3, оно обладает хорошими окислительными свойствами, а йодоводород является сильным восстановителем, поэтому произойдет не типичная реакция обмена, а окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Железо в результате восстановления опустит свою степень окисления до +2 и перейдет в состав соответствующего йодида. Часть йода тем временем окислится и повысит свою степень окисления. Так как железо не очень сильный окислитель, то йод из йодоводорода перейдет лишь в молекулярный йод. Побочный продукт - вода.

2) 8KI + 5H₂SO₄ → 4I₂ + 4K₂SO₄ + H₂S + 4H₂O

Йодиды являются сильными восстановителями. Концентрированная серная кислота - сильный окислитель. Произойдет ОВР. Так как йодид калия является очень сильным восстановителем, сера в результате восстановления опустит свою степень окисления до минимума и перейдет в сероводород. Катионы калия под действием среды в виде серной кислоты перейдут в состав сульфатов. Концентрированная серная кислота недостаточно сильная, чтобы поднять высоко степень окисления йода, поэтому йод из йодида окисляется до молекулярного йода.

3) H₂SO₄ + KCl → HCl + KHSO₄

В обычном случае эта реакция не идет. Однако при реакции именно концентрированной кислоты и твердого хлорида эта реакция протекает как реакция обмена. Вещества обмениваются друг с другом "частями", в результате образуются соляная кислота, которая улетучивается из раствора и гидросульфат калия (так как кислота - концентрированная, то образуется именно кислая соль).

4) Fe₃O₄ + 8HI → 3FeI₂ + I₂ + 4H₂O

Fe₃O₄ - смесь двух оксидов: Fe₂O₃  и FeO. Поэтому реакция будет идти как сочетание двух реакций: Fe₂O₃ + 6HI → 2FeI₂ + I₂ + 3H₂O и FeO + 2Hl → Fel₂ + H₂O, где первая реакция - ОВР из пункта 1, а вторая реакция - типичная реакция обмена, железо в степени окисления +2 из этого оксида не является окислителем.

Соотнося буквы и цифры, получаем: А) - 1; Б) - 4; В) - 6; Г) - 1.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным продуктам реакции.

А) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется сульфат меди (II). Продуктом восстановления концентрированной серной кислоты является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 6

Б) Азотная кислота является кислотой-окислителем. Сера окисляется до степени окисления +6, образуется сульфат меди (II). Продуктом восстановления концентрированной азотной кислоты является оксид азота (IV), в котором азот проявляет степень окисления +4. Ответ - 5

В) В оксиде меди (II) медь уже находится в максимальной степени окисления +2, концентрированная серная кислота не способна ее окислить. Протекает реакция кислотно-основного взаимодействия, образуется сульфат меди (II). Ответ - 1

Г) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется сульфат меди (II). Продуктом восстановления концентрированной серной кислоты является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Хлор переходит в хлороводород. Ответ - 2

А) Азотная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется нитрат меди (II). Продуктом восстановления разбавленной азотной кислоты является оксид азота (II), в котором азот проявляет степень окисления +2. Ответ - 2

Б) При горении сульфида меди (II) оба вещества будут окисляться кислородом. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется оксид меди (II). Сера окисляется до степени окисления +4, образуется оксид серы (IV). Сера не окисляется до степени окисления +6, так как эта реакция протекает в присутствие катализатора. Ответ - 4

В) Азотная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется нитрат меди (II). Продуктом восстановления концентрированной азотной кислоты является оксид азота (IV), в котором азот проявляет степень окисления +4. Ответ - 5

Г) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до максимальной степени окисления +2, образуется сульфат меди (II). Продуктом восстановления концентрированной серной кислоты является оксид серы (IV), в котором сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 1

А) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до высшей степени окисления +2, образуется сульфат меди (II). Продукт восстановления серной кислоты - оксид серы (IV), в которой сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 3

Б) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Медь окисляется до высшей степени окисления +2, образуется сульфат меди (II). Продукт восстановления серной кислоты - оксид серы (IV), в которой сера проявляет степень окисления +4. Ответ - 3

В) Разбавленнная серная кислота не является кислотой-окислителем. Между оксидом меди (II) и разбавленной серной кислотой протекает кислотно-основное взаимодействие, образуется сульфат меди (II). Ответ - 6

Г) Концентрированная серная кислота является кислотой-окислителем. Но медь уже находится в максимальной степени окисления и не способна окислиться. Между гидроксидом меди (II) и концентрированной серной кислотой протекает кислотно-основное взаимодействие, образуется сульфат меди (II). Ответ - 6