Задание №9 — Основы неорганической химии

Решение.

Разберем схему превращений по стадиям, чтобы определить неизвестные вещества X и Y.

Стадия 1: Br₂ → (KOH, t°) X
Реакция галогенов со щелочами — это реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления). Направление реакции зависит от температуры:
1) На холоду образуются гипохлорит/гипобромит и галогенид: Br₂ + 2KOH → (холод) KBr + KBrO + H₂O.
2) При нагревании (t°) образуются бромат и бромид: 3Br₂ + 6KOH → (t°) 5KBr + KBrO₃ + 3H₂O.
В условии указано вещество X, которое содержит кислород (так как далее по схеме идет превращение в XO₂, хотя в записи условия XO₂, вероятно, является опечаткой или специфическим обозначением продукта, содержащего бром в высокой степени окисления, либо же X — это само вещество KBrO₃). Глядя на список предложенных веществ, мы видим под номером 5 KBrO₃ (бромат калия). Это идеально подходит под условия горячего щелочного раствора. Таким образом, X — это KBrO₃ (вариант 5).

Стадия 2: X → (Y) KNO₃
Нам нужно получить нитрат калия (KNO₃). В списке веществ под номером 3 находится KNO₂ (нитрит калия).
Нитриты являются хорошими восстановителями и легко окисляются до нитратов под действием различных окислителей. Бромат калия (KBrO₃), полученный на предыдущем этапе, является сильным окислителем (за счет брома в степени окисления +5).
Уравнение реакции может выглядеть так:
KBrO₃ + 3KNO₂ → KBr + 3KNO₃
В этой реакции азот повышает степень окисления с +3 (в нитрите) до +5 (в нитрате), а бром понижает с +5 до -1. Таким образом, вещество Y — это KNO₂ (вариант 3).

Проверим остальные варианты:
1) KBr — не содержит кислорода, не подходит на роль X.
2) KBrO₄ (пербромат) — образуется в более жестких условиях, не при обычном растворении брома в щелочи.
4) N₂O (закись азота) — инертный газ, не реагирует с солями брома с образованием нитрата калия в обычных условиях.

Ответ: А → 5 (KBrO₃), Б → 3 (KNO₂).

Источник: ФИПИ