Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить три уравнения химических реакций, определив промежуточное вещество $X$.

Шаг 1. Получение хлорида калия из гидроксида калия.
Чтобы превратить основание (щёлочь) в соль, нужно провести реакцию нейтрализации. Добавим к гидроксиду калия соляную кислоту. В результате образуются хлорид калия и вода:
$\text{KOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}$

Шаг 2. Определение вещества $X$.
По условию, из хлорида калия ($\text{KCl}$) нужно получить вещество $X$, которое при нагревании разлагается с выделением кислорода ($\text{O}_2$). В школьном курсе химии наиболее известной солью калия, разлагающейся с выделением кислорода, является бертолетова соль — хлорат калия ($\text{KClO}_3$). Следовательно, вещество $X$ — это $\text{KClO}_3$.

Шаг 3. Получение хлората калия из хлорида калия.
В промышленности и лаборатории хлорат калия можно получить электролизом горячего раствора хлорида калия. Однако в рамках школьной программы превращение $\text{KCl} \rightarrow \text{KClO}_3$ чаще рассматривается как процесс окисления. Прямое превращение $\text{KCl}$ в $\text{KClO}_3$ в одну стадию обычно записывают как электролиз водного раствора:
$\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{электролиз}} \text{KClO}_3 + 3\text{H}_2 \uparrow$

Шаг 4. Разложение хлората калия.
При нагревании хлората калия в присутствии катализатора (оксида марганца (IV)) происходит его термическое разложение на хлорид калия и кислород:
$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{\text{t}^{\circ}, \text{MnO}_2} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2 \uparrow$

Итоговые уравнения реакций:
1) $\text{KOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}$
2) $\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{электролиз}} \text{KClO}_3 + 3\text{H}_2$
3) $2\text{KClO}_3 \xrightarrow{\text{t}^{\circ}} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$

Ответ: 1) $\text{KOH} + \text{HCl} = \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}$; 2) $\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} = \text{KClO}_3 + 3\text{H}_2$; 3) $2\text{KClO}_3 = 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$.

Источник: ФИПИ