Условие задачи

Установите соответствие между изменением степени окисления хлора (левый столбец) и схемой реакции (правый столбец).1) Cl2 + Al4C3 ⟶ AlCl3 + CCl42) HCl + MnO2 ⟶ MnCl2 + Cl2 + H2O3) KClO3 + P ⟶ KCl + P2O54) ClO2 + H2O2 ⟶ HClO2 + O25) KClO4 ⟶ KCl + O26) HClO + HCl ⟶ HCl + I2 + H2OА) Cl+4 ⟶ Cl+3Б) Cl+1 ⟶ Cl-1В) Cl+5 ⟶ Cl-1Г) Cl-1 ⟶ Cl0

Решение

Ниже мы решаем задачу по неорганической химии (окислительно-восстановительным процессам). В условии даны схемы реакций, в которых участвует хлор, при этом необходимо установить, какая из записей изменения степени его окисления (левая колонка, обозначенная вариантами A – D) соответствует какой схеме (реакции) из правой колонки.

Однако при разборе видно, что варианты изменений степени окисления хлора, предлагаемые в условии, заданы только четырьмя записями, а схем представлено шесть. При анализе каждой схемы реакции видно, что только четыре из них дают изменение степени окисления, совпадающее с одним из вариантов A–D, а для двух схем приведены преобразования, которые по классическим правилам не попадают ни в один из предложенных вариантов. Рассмотрим по порядку каждую схему:

─────────────────────────────
【Схема 1】
Cl₂ + Al₄C₃ ⟶ AlCl₃ + CCl₄

Анализируем, какое состояние имеет Cl в каждом соединении:
• В молекулярном хлоре Cl₂ атомы Cl имеют степень окисления 0.
• В AlCl₃ хлор находится в виде хлорида, его степень окисления равна –1.
• В CCl₄ также все атомы Cl имеют степень окисления –1.

Таким образом, атомы хлора из Cl₂ (0) превращаются в Cl⁻ (–1) – происходит восстановление (приёма электрона). Среди вариантов изменений степени окисления в условии нет записи «Cl⁰ ⟶ Cl⁻¹». Поэтому схеме 1 не соответствует ни один из вариантов A–D.

─────────────────────────────
【Схема 2】
HCl + MnO₂ ⟶ MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Проверим степени окисления Cl:
• В HCl хлор имеет степень –1.
• В MnCl₂ Cl – –1.
• А в молекулярном хлоре Cl₂ атомы Cl имеют 0.

То есть часть Cl(–1) окисляется до Cl⁰ (из-за восстановления MnO₂) – процесс окисления хлора. Это изменение записывается как
Cl⁻ ⟶ Cl⁰
что соответствует варианту D («Cl⁻1 ⟶ Cl⁰»).

─────────────────────────────
【Схема 3】
KClO₃ + P ⟶ KCl + P₂O₅

Находим степень окисления Cl:
• В KClO₃: йогo состав: K⁺, а для аниона ClO₃⁻ получаем: x + 3·(–2) = –1, откуда x = +5.
• В KCl хлор имеет степень –1.

Таким образом, происходит восстановление:
Cl^(+5) ⟶ Cl^(–1)
Это соответствует варианту C («Cl+5 ⟶ Cl–1»).

─────────────────────────────
【Схема 4】
ClO₂ + H₂O₂ ⟶ HClO₂ + O₂

Определим степени окисления Cl:
• Для ClO₂: обозначим степень окисления Cl как x; так как молекула нейтральна и O имеет –2, то x + 2·(–2) = 0, откуда x = +4.
• Для HClO₂: учитывая H (+1) и два O (2 · (–2) = –4), для нейтральной молекулы x + 1 – 4 = 0, откуда x = +3.

Таким образом, процесс выглядит так:
Cl^(+4) ⟶ Cl^(+3)
что соответствует варианту A («Cl+4 ⟶ Cl+3»).

─────────────────────────────
【Схема 5】
KClO₄ ⟶ KCl + O₂

Определяем степень окисления Cl:
• В KClO₄: K⁺, а для аниона ClO₄⁻: x + 4·(–2) = –1, откуда x = +7.
• В KCl хлор имеет степень –1.

Следовательно, изменение
Cl^(+7) ⟶ Cl^(–1).

Однако среди вариантов A–D нет записи «Cl+7 ⟶ Cl–1» (вариант C даёт Cl+5 ⟶ Cl–1). Таким образом, схеме 5 тоже не соответствует ни один из предложенных вариантов.

─────────────────────────────
【Схема 6】
HClO + HCl ⟶ HCl + I₂ + H₂O

Обратите внимание, что в классической реакции окислительно-восстановительного действия гипохлорной кислоты HClO обычно окишняет йодид (HI) до I₂, при этом сама восстанавливается до HCl. Видимо, в условии допущена опечатка, и вместо второго HCl должно быть HI. При этом изменение степени окисления хлора такое:

• В HClO хлор имеет: H (+1) + Cl + O (–2) = 0, откуда Cl = +1.
• В HCl хлор имеет степень –1.

Таким образом, происходит восстановление гипохлорной кислоты:
Cl^(+1) ⟶ Cl^(–1)
что соответствует варианту B («Cl+1 ⟶ Cl–1»).

─────────────────────────────
Итоговое сопоставление по тем изменениям степени окисления, которые явно представлены в вариантах A–D:

• Схема 2: изменение Cl^(–1) ⟶ Cl⁰ → вариант D
• Схема 3: изменение Cl^(+5) ⟶ Cl^(–1) → вариант C
• Схема 4: изменение Cl^(+4) ⟶ Cl^(+3) → вариант A
• Схема 6: изменение Cl^(+1) ⟶ Cl^(–1) → вариант B

При этом:
– Схема 1 (Cl₂ ⟶ Cl⁻ в AlCl₃ и CCl₄, то есть Cl⁰ ⟶ Cl^(–1))
– Схема 5 (KClO₄: Cl^(+7) ⟶ Cl^(–1))

не попадают ни в одну из предложенных четырех записей изменений степени окисления хлора.

─────────────────────────────
Ответ:

Схема 2 ↔ вариант D
Схема 3 ↔ вариант C
Схема 4 ↔ вариант A
Схема 6 ↔ вариант B

Схемы 1 и 5 изменяют степень окисления хлора так, что:
– в схеме 1: Cl⁰ ⟶ Cl^(–1)
– в схеме 5: Cl^(+7) ⟶ Cl^(–1)
и ни одна из этих записей не приведена среди вариантов A–D.

─────────────────────────────
Таким образом, при использовании классических правил определения степеней окисления правильно сопоставляются только реакции 2, 3, 4 и 6 с вариантами изменений A–D, как указано выше.