1. BaCl₂ → HCl → Cl₂ → KClO₃ → KClO₄
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Цепочки превращений по теме «Галогены»
- \[\mathrm{BaCl_2} \rightarrow \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{KClO_3} \rightarrow \mathrm{KClO_4}\]
- \[\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{NaCl} \rightarrow \mathrm{AgCl} \rightarrow [\mathrm{Ag(NH_3)_2}]\mathrm{Cl}\]
Решаю цепочки 1 и 2 из раздела «Галогены».
Краткий ответ
Цепочка 1: \[ \mathrm{BaCl_2} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{BaSO_4}\downarrow + 2\mathrm{HCl} \] \[ \mathrm{MnO_2} + 4\mathrm{HCl} \xrightarrow{t^\circ} \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2}\uparrow + 2\mathrm{H_2O} \] \[ 3\mathrm{Cl_2} + 6\mathrm{KOH} \xrightarrow{t^\circ} 5\mathrm{KCl} + \mathrm{KClO_3} + 3\mathrm{H_2O} \] \[ 4\mathrm{KClO_3} \xrightarrow{t^\circ} 3\mathrm{KClO_4} + \mathrm{KCl} \]
Цепочка 2: \[ \mathrm{MnO_2} + 4\mathrm{HCl} \xrightarrow{t^\circ} \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2}\uparrow + 2\mathrm{H_2O} \] \[ 2\mathrm{Na} + \mathrm{Cl_2} \xrightarrow{t^\circ} 2\mathrm{NaCl} \] \[ \mathrm{NaCl} + \mathrm{AgNO_3} \rightarrow \mathrm{AgCl}\downarrow + \mathrm{NaNO_3} \] \[ \mathrm{AgCl} + 2\mathrm{NH_3} \rightarrow [\mathrm{Ag(NH_3)_2}]\mathrm{Cl} \]
Как рассуждать
Смотрите на степень окисления хлора. В \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{AgCl}\) хлор имеет степень \(-1\); в \(\mathrm{Cl_2}\) — \(0\); в \(\mathrm{KClO_3}\) — \(+5\); в \(\mathrm{KClO_4}\) — \(+7\). Переходы \(\mathrm{HCl} \to \mathrm{Cl_2}\), \(\mathrm{Cl_2} \to \mathrm{KClO_3}\), \(\mathrm{KClO_3} \to \mathrm{KClO_4}\) — окислительно-восстановительные.
\(\mathrm{BaCl_2} \to \mathrm{HCl}\). Нужен реагент, который свяжет \(\mathrm{Ba^{2+}}\) в осадок. Берём \(\mathrm{H_2SO_4}\): выпадает \(\mathrm{BaSO_4}\), а в растворе остаётся \(\mathrm{HCl}\).
\(\mathrm{HCl} \to \mathrm{Cl_2}\). Окисляем \(\mathrm{Cl^{-}}\) до \(\mathrm{Cl^0}\). Лабораторный способ — \(\mathrm{MnO_2}\) с концентрированной \(\mathrm{HCl}\) при нагревании.
\(\mathrm{Cl_2} \to \mathrm{KClO_3}\). В горячей концентрированной щёлочи хлор диспропорционирует: часть \(\mathrm{Cl^0}\) восстанавливается до \(\mathrm{Cl^{-}}\), часть окисляется до \(\mathrm{Cl^{+5}}\). В холодной разбавленной щёлочи получился бы \(\mathrm{KClO}\), поэтому условие важно.
\(\mathrm{KClO_3} \to \mathrm{KClO_4}\). При нагревании хлорат тоже диспропорционирует: \(\mathrm{Cl^{+5}}\) частично окисляется до \(\mathrm{Cl^{+7}}\), частично восстанавливается до \(\mathrm{Cl^{-}}\). Отсюда коэффициенты \(4 \to 3 + 1\).
\(\mathrm{Cl_2} \to \mathrm{NaCl}\). Проще всего прямой синтез: натрий сгорает в хлоре.
\(\mathrm{NaCl} \to \mathrm{AgCl}\). Качественная реакция на \(\mathrm{Cl^{-}}\): нитрат серебра даёт белый творожистый осадок.
\(\mathrm{AgCl} \to [\mathrm{Ag(NH_3)_2}]\mathrm{Cl}\). Осадок растворяется в аммиаке из-за образования растворимого комплексного соединения. Это не ОВР, а комплексообразование.
Проверка
- \(3\mathrm{Cl_2} + 6\mathrm{KOH}\): слева \(\mathrm{Cl}\) 6, справа \(5+1=6\); \(\mathrm{K}\) 6; \(\mathrm{O}\) 6; \(\mathrm{H}\) 6.
- \(4\mathrm{KClO_3}\): слева \(\mathrm{K}\) 4, \(\mathrm{Cl}\) 4, \(\mathrm{O}\) 12; справа \(3\mathrm{KClO_4}\) дают \(\mathrm{K}\) 3, \(\mathrm{Cl}\) 3, \(\mathrm{O}\) 12, плюс \(\mathrm{KCl}\) — \(\mathrm{K}\) 1, \(\mathrm{Cl}\) 1.
- В \(\mathrm{MnO_2} + 4\mathrm{HCl}\): \(\mathrm{Mn}\) 1, \(\mathrm{O}\) 2, \(\mathrm{H}\) 4, \(\mathrm{Cl}\) 4; справа \(\mathrm{Mn}\) 1, \(\mathrm{Cl}\) 2 + 2 = 4, \(\mathrm{H}\) 4, \(\mathrm{O}\) 2.
Условия \(t^\circ\), концентрированная \(\mathrm{HCl}\) и горячая концентрированная щёлочь — часть реакции: без них продукты могут быть другими.
Общий алгоритм: определить, какой элемент меняет степень окисления; вспомнить типовую реакцию; подобрать реагенты; уравнять атомы и заряды.
