Zdjęcie A ilustruje wygląd probówki - Zadanie 8: Egzamin maturalny Chemia. Poziom rozszerzony 2026

Rozwiązanie

Zdjęcie A ilustruje wygląd probówki z wodnym roztworem pewnej soli potasu zawierającej mangan. Do tej probówki dodano wodny roztwór siarczanu(IV) potasu, a następnie jej zawartość wymieszano. Wygląd probówki po reakcji przedstawiono na zdjęciu B.

Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja zachodzi w środowisku obojętnym. Uzupełnij wzory reagentów i współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.

Równanie reakcji redukcji:

.................................................................................................................................................

Równanie reakcji utleniania:

.................................................................................................................................................

……………… + ….. K₂SO₃ + ….. H₂O → ………………. + ….. K₂SO₄ + ….. KOH

Odpowiedź:

Równanie procesu redukcji:

$MnO X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + 2 H X_{2} O MnO X_{2} + 4 OH X^{-}$

Równanie procesu utleniania:

$SO X_{3} X^{2 -} + 2 OH X^{-} SO X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + H X_{2} O$

$K_{2} Mn O_{4} + K X_{2} SO X_{3} + H X_{2} O Mn O_{2} + K X_{2} SO X_{4} + 2 KOH$

Wyjaśnienie:

Klarowny zielony roztwór (Zdjęcie A) jest charakterystyczny dla rozpuszczalnych w wodzie manganianów(VI)- zatem substratem reakcji jest K₂MnO₄. Produkt - brunatny osad (Zdjęcie B) to tlenek manganu(IV) MnO₂. W równaniu reakcji mamy uwzględnić zasadowy odczyn roztworu. Zatem do bilansowania równań połówkowych użyjemy układu OH^-/H₂O.

Zapisujemy nieuzgodnione równanie reakcji. Oznaczamy w nim stopnie utlenienia pierwiastków, które zmieniają je podczas omawianego procesu:

$K X_{2} Mn VI O X_{4} + K X_{2} S IV O X_{3} + H X_{2} O Mn IV O X_{2} + K X_{2} S VI O X_{4} + KOH$

Zapisujemy połówkowe równania procesów:

redukcji:

$Mn VI O X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + 2 H X_{2} O Mn IV O X_{2} + 4 OH X^{-}$

utleniania:

$S IV O X_{3} X^{2 -} + 2 OH X^{-} S VI O X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + H X_{2} O$

Liczba wymienianych elektronów w obu równaniach jest taka sama. Możemy zatem dodać je do siebie stronami:

$MnO X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + 2 H X_{2} O + SO X_{3} X^{2 -} + 2 OH X^{-} MnO X_{2} + 4 OH X^{-} + SO X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + H X_{2} O$

Skracamy obustronnie drobiny, które występują po obu stronach równania w takiej samej ilości. Otrzymujemy:

$MnO X_{4} X^{2 -} + H X_{2} O + SO X_{3} X^{2 -} MnO X_{2} + 2 OH X^{-} + SO X_{4} X^{2 -}$

Przechodzimy do formy cząsteczkowej:

$K X_{2} MnO X_{4} + K X_{2} SO X_{3} + H X_{2} O MnO X_{2} ↓ + K X_{2} SO X_{4} + 2 KOH$

Poniżej przypominamy podstawowe wiadomości dotyczące określania stopni utlenienia pierwiastków oraz bilansowania równań reakcji redoks:

Reguły dotyczące stopni utlenienia:

Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w obojętnym związku jest równa 0.
Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie jest równa ładunkowi tego jonu.
Tlen w związkach przyjmuje zwykle -II stopień utlenienia (w H₂O₂ -I, a w OF₂ +II).
Wodór w związkach przyjmuje zwykle +I stopień utlenienia (w wodorkach metali -I).
Metale w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia równe ich wartościowości.
Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy 0.

Utleniacz to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków obniża stopień utlenienia.

Reduktor to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków zwiększa stopień utlenienia.

Utlenianie - proces w którym bierze udział reduktor, dochodzi w nim do zwiększenia stopnia utlenienia.

Redukcja - proces w którym bierze udział utleniacz, dochodzi w nim do obniżenia stopnia utlenienia.

Aby zapisać zbilansowane równania procesów utleniania i redukcji postępujemy zgodnie z poniższym schematem:

Ustalamy stopnie utlenienia wszystkich atomów.
Sprawdzamy, które pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia
Pierwiastek obniża stopień utlenienia przyjmując elektrony, a zwiększa stopień utlenienia oddając elektrony. Dopisujemy odpowiednią ilość elektronów po lewej stronie w procesie redukcji, a po prawej stronie w procesie utlenienia
Uzgadniamy ładunki po lewej i po prawej stronie dopisując jony H₃O⁺ /H⁺ lub jony OH^-, To jakich jonów możemy użyć zależy od środowiska:
- środowisko kwaśne ⇒ H₃O⁺/H⁺
- środowisko obojętne ⇒ H₃O⁺/H⁺ lub OH^- (staramy się użyć takiego jonu, aby po lewej stronie dopisać H₂O)
- środowisko zasadowe ⇒ OH^-
Sprawdzamy czy ilości atomów są takie same po lewej i po prawej stronie. Jeśli nie zgadza się ilość atomów tlenu i wodoru dopisujemy cząsteczki wody w odpowiedniej ilości po lewej lub prawej stronie.
Jeżeli ilości elektronów biorących udział w utlenianiu i redukcji są różne, to mnożymy równania przez odpowiednie liczby, tak aby ilość elektronów w utlenianiu i redukcji była identyczna.
Dodajemy stronami równanie utleniania i redukcji, a następnie porządkujemy substancje, tak aby znajdowały się po odpowiedniej stronie równania.

Kamil Kwiatkowski

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.