Условие задачи

Установите соответствие между схемой реакции (левый столбец) и изменением степени окисления окислителя

(правый столбец).A) MnO2 + H2SO4 ⟶ MnSO4 + O2 + H2O Б) Mn(OH)2 + O2 ⟶ MnO2 + H2OB) KMnO4 + K2SO3 + KOH ⟶ K2MnO4 + K2SO4 + H2OГ) KMnO4 + H2O2 ⟶ MnO2 + O2 + KOH + H2O1) Mn+7 ⟶ Mn+42) Mn+2 ⟶ Mn+43) O20 ⟶ 2O-24) 2O-1 ⟶ O205) Mn+7 ⟶ Mn+66) Mn+4 ⟶ Mn+2

Решение

Ниже приведён подробный разбор задачи по химии, касающейся изменений степеней окисления в реакциях окислительно-восстановительного характера.

Задача требует установить соответствие между реакционными схемами (колонка слева) и изменением степени окисления окислителя (колонка справа). Для решения необходимо определить, какой элемент «окисляется» (то есть, принимает электроны) или, точнее, какой реагент является окислителем, и как изменяется его степень окисления после реакции.

Правила, используемые при определении степеней окисления, основываются на классических принципах окислительно-восстановительных реакций.

Рассмотрим каждую схему по отдельности:

─────────────────────────────
Схема A:
─────────────────────────────
Реакция:

MnO₂ + H₂SO₄ ⟶ MnSO₄ + O₂ + H₂O

В этой реакции марганцевый диоксид (MnO₂) вступает с серной кислотой. Для Mn в MnO₂ степень окисления определяется по правилу: учитывая, что кислород имеет –2, то для нейтрального соединения
«Mn + 2×(–2) = 0» ⟹ Mn = +4.
В продукте MnSO₄ марганец соединён с сульфатным ионом (SO₄²⁻), где для сульфата сумма степеней окисления равна –2, следовательно, Mn должен быть в степени +2.

Таким образом, изменение для марганца в этой схеме:
+4 ⟶ +2.

Согласно списку вариантов справа, это соответствует варианту 6: «Mn⁺⁴ ⟶ Mn⁺²».

─────────────────────────────
Схема B:
─────────────────────────────
Реакция:

Mn(OH)₂ + O₂ ⟶ MnO₂ + H₂O

В соединении Mn(OH)₂ гидроксид марганца, учитывая, что OH⁻ имеет –1, для двух групп: 2×(–1) = –2, значит, чтобы сумма степеней окисления была 0, марганец должен быть в степени +2.

В продукте получается MnO₂, где, как мы уже определяли, марганец находится в степени +4 (так как 1×(x) + 2×(–2) = 0 ⟹ x = +4).

Изменение степени окисления марганца:
+2 ⟶ +4.

Согласно списку вариантов справа, это соответствует варианту 2: «Mn⁺² ⟶ Mn⁺⁴».

─────────────────────────────
Схема C:
─────────────────────────────
Реакция:

KMnO₄ + K₂SO₃ + KOH ⟶ K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O

В реакциях с участием соединений марганца важно определить, как изменяется степень окисления марганца. В KMnO₄ (перманганате калия) марганец находится в степени +7 (так как для MnO₄⁻: x + 4×(–2) = –1 ⟹ x = +7).

В продукте K₂MnO₄ (манганат калия) ион имеет вид MnO₄²⁻, для которого: x + 4×(–2) = –2 ⟹ x = +6.

Таким образом, изменение степени окисления марганца:
+7 ⟶ +6.

Это соответствует варианту 5: «Mn⁺⁷ ⟶ Mn⁺⁶».

─────────────────────────────
Схема D:
─────────────────────────────
Реакция:

KMnO₄ + H₂O₂ ⟶ MnO₂ + O₂ + KOH + H₂O

В исходном реагенте KMnO₄ марганец опять находится в степени +7. В продукте MnO₂ марганец имеет степень +4 (как мы уже выяснили: x + 2×(–2) = 0 ⟹ x = +4).

Изменение степени окисления марганца:
+7 ⟶ +4.

Из списка вариантов справа это соответствует варианту 1: «Mn⁺⁷ ⟶ Mn⁺⁴».

─────────────────────────────
Ответ:
─────────────────────────────
Схема A – вариант 6;
Схема B – вариант 2;
Схема C – вариант 5;
Схема D – вариант 1.

Таким образом, установлено соответствие между схемами реакций и изменениями степени окисления окислителя.