4. В реакцию с H2SO4, сопровождающуюся изменением степени окисления, вступает

Задание 4. Реакция с изменением степеней окисления

Реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления, называются окислительно-восстановительными. В таких реакциях происходит переход электронов.

Давай посмотрим, как серосодержащая кислота (H2SO4) может реагировать с предложенными веществами:

• 1) H2SiO3 (кремневая кислота) — это кислота. Реакция с серной кислотой будет реакцией нейтрализации (обмена), степени окисления не изменятся.
• 2) CaCO3 (карбонат кальция) — соль угольной кислоты. Реакция с серной кислотой будет реакцией нейтрализации (обмена), степени окисления не изменятся.
• 3) Mg(OH)2 (гидроксид магния) — основание. Реакция с серной кислотой будет реакцией нейтрализации (обмена), степени окисления не изменятся.
• 4) KMnO4 (перманганат калия) — это сильный окислитель. Сера в серной кислоте имеет степень окисления +6, которая является высшей для серы. Однако, перманганат калия сам является окислителем и может окислять другие вещества, а сам восстанавливаться. Например, он может окислять соли, которые содержат элементы в низших степенях окисления. Но в данном случае, если H2SO4 выступает в роли кислоты, то она реагирует с KMnO4 как с основанием, что маловероятно. Если же H2SO4 выступает как окислитель, она может реагировать с восстановителями. Перманганат калия (KMnO4) является окислителем, и если серная кислота концентрированная, то она может проявлять свойства и восстановителя (например, при реакции с сильными окислителями, что здесь маловероятно, так как KMnO4 сама окислитель).

Перечитаем задание: «В реакцию с H2SO4, сопровождающуюся изменением степени окисления, вступает». Серная кислота может проявлять окислительные свойства, если она концентрированная. Например, с металлами. Но в вариантах нет металлов, кроме калия в KMnO4. Однако, KMnO4 сам по себе окислитель. Возможно, имелось в виду, что H2SO4 в концентрированном виде может окислять какие-то вещества, но среди вариантов нет типичных восстановителей, которые бы реагировали с H2SO4 с изменением ее степени окисления (S=+6). Вероятнее всего, имеется в виду, что H2SO4 может выступать как окислитель или восстановитель. Если H2SO4 выступает в роли окислителя, то кто-то должен восстанавливаться. Если H2SO4 выступает в роли восстановителя, то кто-то должен окислять ее (что маловероятно, так как S=+6). Если же имеется в виду, что H2SO4 реагирует с веществом, и в этой реакции изменяются степени окисления, то нужно искать окислительно-восстановительную реакцию. Рассмотрим вариант 4. Концентрированная серная кислота может окислить, например, йодид калия (KI), восстановившись сама до SO2. Но здесь у нас KMnO4. Возможно, задание подразумевает, что H2SO4 будет реагировать с KMnO4, и кто-то из них изменит степень окисления. Но обычно KMnO4 реагирует с восстановителями, а H2SO4 (конц.) может выступать и как окислитель, и как восстановитель. Чаще всего H2SO4 (конц.) реагирует с восстановителями. Давайте предположим, что H2SO4 (конц.) реагирует с KMnO4. Степень окисления марганца в KMnO4 равна +7 (окислитель), сера в H2SO4 имеет +6 (высшая степень окисления, обычно окислитель, но может быть и восстановителем). Если H2SO4 будет восстановителем, то сера должна понизить степень окисления. Но это маловероятно, так как +6 - высшая. Если KMnO4 будет окислителем, то марганец может понизить степень окисления. В этом случае H2SO4 может выступать как среда. Таким образом, в реакции концентрированной H2SO4 с KMnO4, степень окисления марганца изменится. Например, в нейтральной или щелочной среде MnO4- восстанавливается до MnO2 (Mn=+4). В кислой среде до Mn2+ (Mn=+2). Здесь среда кислая. Скорее всего, имеется в виду реакция, где H2SO4 выступает в роли среды, а KMnO4 — окислитель. В таком случае, степени окисления изменяются. Пример: 2KMnO4 + 5H2SO4 + 10FeSO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O. Здесь Mn (+7) -> Mn (+2). Fe (+2) -> Fe (+3). H2SO4 выступает как среда. Если же H2SO4 концентрированная, она может быть окислителем. Например, 2KMnO4 + 3H2SO4 (конц.) -> K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2O + 5O2. Здесь S(+6) -> S(+6), но выделяется кислород, который образуется из воды, т.е. H2O окисляется H2SO4. Тогда степени окисления тоже изменятся. Таким образом, вариант 4 подходит.

Ответ: 4) KMnO4