Для определения реакции, при которой образуется желтый раствор, нужно рассмотреть свойства веществ и их возможные степени окисления.
Из перечня веществ:
- гидроксид калия — основание, не участвует в окислительно-восстановительных реакциях напрямую
- фосфин — υ-природное соединение фосфора, обычно проявляет свойства восстановителя
- хлорат калия — окислитель при определенных условиях
- серная кислота — окислитель или кислота, зависит от реакции
- нитрат алюминия — источник нитрат-ионов, окислитель
- гидроксид хрома(III) — содержит хром в минимальной степени окисления +3, может подвергаться окислению до более высокой степени окисления
Из этих веществ наиболее вероятной парой для реакции является гидроксид хрома(III) и фосфин, так как:
- фосфин (PH₃) — сильный восстановитель
- гидроксид хрома(III) (Cr(OH)₃) — может быть окислен до хрома(IV) и даже хрома(VI).
Рассмотрим реакцию окисления фосфина до фосфира (или его соединений), а хромность — до хрома(VI), что дает желтый раствор хроматов.
Наиболее типичная реакция:
Фосфин окисляется до фосфора(V), а хром(III) окисляется до хроматов(VI). В результате образуется желтый раствор — раствор хроматов.
Пример реакции (указательная схема):
[ 3, \mathrm{PH_3} + 4, \mathrm{Cr(OH)_3} + 5, \mathrm{OH^-} \rightarrow 3, \mathrm{H_3PO_4} + 4, \mathrm{CrO_4^{2-}} + \text{вода} ]
Но более компактное уравнение, иллюстрирующее переход:
Образование хроматов из гидроксида хрома(III) и фосфина:
[
\mathrm{PH_3} + \mathrm{Cr(OH)_3} \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{CrO_4^{2-}}
]
Теперь запишем полное уравнение с электронным балансом.
Полное уравнение (пример):
[
\mathrm{PH_3} + \mathrm{Cr(OH)_3} + \mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{CrO_4^{2-}} + \text{части воды}
]
Переходы:
- Фосфин (PH₃) окисляется до фосфорной кислоты (H₃PO₄), где P увеличивает свою степень окисления с -3 до +5:
- число передайонов: 1
- изменение: (\mathrm{P}: -3 \to +5), потеря 8 электронов
- Гидроксид хрома(III) (Cr(OH)₃) окисляется до CrO₄²⁻ (хромат-ион), где Cr переходит с +3 до +6:
- потеря 3 электрона на атоме Cr (расчетно), всего 4 атома Cr в форме Cr(OH)₃, всего 4 хрома, итого потеря 4×3 = 12 электронов. Но для баланса уравнения лучше учитывать молекулы.
Электронный баланс (пример):
Обозначим ионные формы:
Фосфин: (\mathrm{PH_3}) (окисл. +3 — восстановитель)
Хромит (Cr(OH)₃), окислитель, переходит в CrO₄²⁻ (окисл. +6)
Лучшее уравнение (конденсированное):
[
\mathrm{PH_3} + \mathrm{Cr(OH)_3} + \mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{CrO_4^{2-}} + \text{вода}
]
Итак, окончательный ответ:
- Вещества: фосфин и гидроксид хрома(III)
- Образующаяся желтая краска — ион хромата (\mathrm{CrO_4^{2-}}).
Итоговая запись уравнения (пример):
[
\boxed{
\mathrm{PH_3} + \mathrm{Cr(OH)_3} + \text{OH}^- \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{CrO_4^{2-}} + \text{H}_2\text{O}
}
]
Где:
- Окислитель: гидроксид хрома(III) ((\mathrm{Cr(OH)_3}))
- Восстановитель: фосфин ((\mathrm{PH_3}))
- Образуется желтый раствор — раствор хроматов ((\mathrm{CrO_4^{2-}})).
Если нужен строго сформулирован электронный баланс, я подготовлю его отдельно по желанию.