Перманганат калия и соединения хрома в разных средах

Самые частые окислители в заданиях 29 и 31 — перманганат калия и соединения хрома(VI). Продукт их восстановления зависит от среды, и ошибка в среде — главная причина потери баллов. Логика простая: в кислой среде металл восстанавливается сильнее всего и переходит в катион соли, в нейтральной — в нерастворимый оксид или гидроксид, в щелочной — в анион.

Перманганат калия

Один и тот же восстановитель — сульфит натрия — в трёх средах:

\[ \ce{5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O} \]

\[ \ce{3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O -> 3Na2SO4 + 2MnO2 v + 2KOH} \]

\[ \ce{Na2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH -> Na2SO4 + 2K2MnO4 + H2O} \]

Перманганат окисляет и соляную кислоту — так в лаборатории получают хлор: \(\ce{2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O}\). При нагревании твёрдый перманганат разлагается: \(\ce{2KMnO4 ->[t^\circ] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}\).

Соединения хрома

Хром(VI) существует в виде хромата \(\ce{CrO4^{2-}}\) (жёлтый, устойчив в щелочной среде) и дихромата \(\ce{Cr2O7^{2-}}\) (оранжевый, устойчив в кислой). Они переходят друг в друга без изменения степени окисления:

\[ \ce{2K2CrO4 + H2SO4 -> K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O}; \qquad \ce{K2Cr2O7 + 2KOH -> 2K2CrO4 + H2O} \]

Как окислитель хром(VI) восстанавливается до хрома(III): в кислой среде — до соли \(\ce{Cr2(SO4)3}\) (зелёный раствор), в нейтральной — до \(\ce{Cr(OH)3}\), в щелочной — до гидроксокомплекса \(\ce{K3[Cr(OH)6]}\):

\[ \ce{K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 -> Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O} \]

\[ \ce{K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 -> Cr2(SO4)3 + 3S v + K2SO4 + 7H2O} \]

Обратно, хром(III) в щелочной среде окисляется до хромата пероксидом водорода, хлором или бромом:

\[ \ce{2K3[Cr(OH)6] + 3H2O2 -> 2K2CrO4 + 2KOH + 8H2O} \]

\[ \ce{2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH -> 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O} \]