Задание 29 ЕГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

Выбираем дихромат натрия, серную кислоту и сероводород. Серная кислота создаёт кислую среду, необходимую для восстановления дихромат-иона.$$\mathrm{Na_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 + H_2S}$$

Определяем изменения степеней окисления: хром в дихромат-ионе восстанавливается с $+6$ до $+3$, а сера в сероводороде окисляется с $-2$ до $0$.$$\mathrm{Cr^{+6} + 3e^- \rightarrow Cr^{+3}};\quad \mathrm{S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0}$$

Выбираем перманганат калия и концентрированную соляную кислоту. В кислой среде перманганат-ион является окислителем, а хлорид-ионы соляной кислоты могут окисляться до молекулярного хлора.$$\mathrm{MnO_4^- + Cl^- + H^+}$$

Определяем изменения степеней окисления: марганец восстанавливается с $+7$ до $+2$, а хлор окисляется с $-1$ до $0$.$$\mathrm{Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2};\quad 2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0}$$

Выбираем перманганат калия как окислитель, а сульфит калия — как восстановитель. Реакцию проводим в водной среде; образуются нерастворимый оксид $\mathrm{MnO_2}$, соль $\mathrm{K_2SO_4}$ и щёлочь $\mathrm{KOH}$.

Марганец в перманганат-ионе понижается в степени окисления с $+7$ до $+4$ и принимает три электрона.$$\mathrm{MnO_4^- + 2H_2O + 3e^- \rightarrow MnO_2\downarrow + 4OH^-}$$

Выбираем перманганат натрия, иодид магния и серную кислоту. В кислой среде перманганат-ион является окислителем, а иодид-ион — восстановителем.$$\mathrm{MnO_4^-}+8\mathrm{H^+}+5e^-\rightarrow\mathrm{Mn^{2+}}+4\mathrm{H_2O};\quad 2\mathrm{I^-}-2e^- ightarrow\mathrm{I_2}$$

Уравниваем число электронов: восстановление двух атомов марганца требует десяти электронов, которые отдают десять иодид-ионов.$$2\mathrm{MnO_4^-}+16\mathrm{H^+}+10\mathrm{I^-}\rightarrow2\mathrm{Mn^{2+}}+5\mathrm{I_2}+8\mathrm{H_2O}$$

Выбираем нитрит калия $\mathrm{KNO_2}$, иодид калия $\mathrm{KI}$ и серную кислоту $\mathrm{H_2SO_4}$. В кислой среде нитрит-ионы взаимодействуют с иодид-ионами.

Определяем изменения степеней окисления: азот в ионе $\mathrm{NO_2^-}$ имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$. Азот принимает два электрона и является окислителем. Иод в ионе $\mathrm{I^-}$ имеет степень окисления $-1$, а…$$\mathrm{N^{+3} + 2e^- \rightarrow N^{+2}};\quad \mathrm{2I^- - 2e^- \rightarrow I_2}$$

Подходящими веществами являются бром и оксид серы(IV). В реакции бром восстанавливается до бромоводородной кислоты, а оксид серы(IV) окисляется до серной кислоты.$$\mathrm{Br_2 + SO_2 + 2H_2O \rightarrow 2HBr + H_2SO_4}$$

Определяем изменения степеней окисления: сера повышает степень окисления с $+4$ до $+6$, а бром понижает степень окисления с $0$ до $-1$.$$\mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6};\quad Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^-}$$

Выбираем бром и сульфит натрия. Сера в сульфит-ионе имеет степень окисления $+4$, а в сульфат-ионе — $+6$, поэтому сера окисляется.$$\mathrm{S^{+4} \rightarrow S^{+6}}$$

Бром в простом веществе имеет степень окисления $0$ и принимает электроны, превращаясь в бромид-ионы со степенью окисления $-1$.$$\mathrm{Br_2^0 \rightarrow 2Br^-}$$

В кислой среде перманганат калия является окислителем: марганец в составе иона $\mathrm{MnO_4^-}$ восстанавливается со степени окисления $+7$ до $+2$. Фосфор в фосфине окисляется со степени окисления $-3$ до $+5$ в фосфорной кислоте.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}};\quad \mathrm{Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов: первую полуреакцию умножаем на 5, вторую — на 8.$$\mathrm{5P^{-3} - 40e^- \rightarrow 5P^{+5}};\quad \mathrm{8Mn^{+7} + 40e^- \rightarrow 8Mn^{+2}}$$

Выбираем оксид серы(IV) и хлор. При их взаимодействии в воде образуются серная и соляная кислоты; раствор остаётся бесцветным.$$\mathrm{SO_2 + Cl_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HCl}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: сера повышает степень окисления с $+4$ до $+6$, а хлор понижает её с $0$ до $-1$.$$\mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-}$$

Выбираем перманганат калия и нитрит калия. В нейтральной водной среде перманганат восстанавливается до оксида марганца(IV), а нитрит окисляется до нитрата.$$\mathrm{KMnO_4 + KNO_2 + H_2O \rightarrow MnO_2 + KNO_3 + KOH}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: марганец изменяет степень окисления с $+7$ до $+4$, азот — с $+3$ до $+5$.$$\mathrm{Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4};\quad N^{+3} - 2e^- \rightarrow N^{+5}}$$

Выбираем иодид натрия, хлорат натрия и серную кислоту. В кислой среде хлорат-ионы окисляют иодид-ионы до простого вещества — йода, при этом газ не выделяется.$$\mathrm{ClO_3^- + I^- + H^+ \rightarrow Cl^- + I_2 + H_2O}$$

Определяем изменения степеней окисления: иод в иодид-ионе повышает степень окисления от $-1$ до $0$, а хлор в хлорат-ионе понижает степень окисления от $+5$ до $-1$.$$\mathrm{2I^- - 2e^- \rightarrow I_2;\quad Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Выбираем перманганат калия как окислитель: марганец в ионе $\mathrm{MnO_4^-}$ имеет степень окисления $+7$ и в нейтральной или щелочной среде восстанавливается до $\mathrm{MnO_2}$, где марганец имеет степень окисления $+4$.$$\mathrm{Mn^{+7}+3e^-\rightarrow Mn^{+4}}$$

Иодид калия является восстановителем: иод окисляется со степени окисления $-1$ до $0$ с образованием молекулярного иода.$$\mathrm{2I^- - 2e^-\rightarrow I_2}$$

Выбираем перманганат калия, фосфин и серную кислоту. В кислой среде перманганат-ион восстанавливается до ионов марганца(II), а фосфин окисляется до фосфорной кислоты.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}}$$

Марганец в перманганат-ионе принимает электроны:$$\mathrm{Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}}$$

Жёлтый раствор образуется за счёт хромата калия $\mathrm{K_2CrO_4}$. Для его получения соединение хрома(III) необходимо окислить в щелочной среде бромом.$$2\mathrm{CrCl_3}+16\mathrm{KOH}+3\mathrm{Br_2}\rightarrow2\mathrm{K_2CrO_4}+6\mathrm{KBr}+6\mathrm{KCl}+8\mathrm{H_2O}$$

Определяем изменения степеней окисления: хром повышает степень окисления с $+3$ до $+6$, а бром понижает её с $0$ до $-1$.$$\mathrm{Cr^{+3}}-3e^-\rightarrow\mathrm{Cr^{+6}}\;\;(\times2);\quad \mathrm{Br_2}+2e^- ightarrow2\mathrm{Br^-}\;\;(\times3)$$

Выбираем оксид железа(II) и азотную кислоту. При взаимодействии образуется нитрат железа(III), раствор которого имеет желтоватую окраску, и выделяется газ $\mathrm{NO_2}$.

Определяем изменения степеней окисления: железо в $\mathrm{FeO}$ имеет степень окисления $+2$ и окисляется до $+3$. Азот в нитрат-ионе имеет степень окисления $+5$ и восстанавливается до $+4$ в $\mathrm{NO_2}$.$$\mathrm{Fe^{+2} - e^- \rightarrow Fe^{+3}};\quad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

Выбираем оксид марганца(IV) и хлороводород. При нагревании диоксид марганца окисляет хлорид-ионы хлороводорода до хлора.$$ある$$

Определяем изменения степеней окисления: марганец восстанавливается с $+4$ до $+2$, а хлор окисляется с $-1$ до $0$.$$\mathrm{Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}}$$