Предмет: Химия Раздел: Электрохимия, Окислительно-восстановительные реакции
Шаг 1. Определим, что такое окислитель
Окислитель — это элемент или соединение, которое может принимать электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. Чем более сильным является окислитель, тем больше он стремится принять электроны.
Шаг 2. Оценка среды реакции
В условии указано значение pH = 0. Это говорит о том, что среда реакции является сильно кислой, что важно для определения поведения веществ, которые меняют свои способности быть окислителями в зависимости от среды.
Шаг 3. Рассмотрим каждого кандидата
- a. Sn²⁺ (Олово(II)) Sn²⁺ — это восстанавливающая форма олова. Оно само способно окисляться (теряя электроны), поэтому в данном случае Sn²⁺ не является сильным окислителем, а скорее восстановителем. — Значит, не подходит.
- b. K₂Cr₂O₇ (Дихромат калия, ион Cr₂O₇²⁻) В кислой среде Cr₂O₇²⁻ (дихромат-ион) является очень сильным окислителем. Схема его восстановления выглядит так: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O. Это делает дихромат одним из сильных окислителей, особенно в кислой среде. — Хороший кандидат.
- c. SO₄²⁻ (Сульфат-ион) Сульфат-ион (SO₄²⁻) очень стабилен и не склонен к восстановительным реакциям, то есть он не является сильным окислителем. — Значит, не подходит.
- d. H⁺ (Протон, ион водорода) Ион водорода сам по себе не обладает окислительными свойствами в обычных условиях. Он используется как катализатор протонирования, но не окислитель. — Не подходит.
- e. H₂O₂ (Перекись водорода) Перекись водорода является сильным окислителем особенно в кислой среде. В данной реакции она может окислять различные вещества, переходя в воду: H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O. H₂O₂ имеет сильные окислительные свойства, особенно в кислых условиях. — Еще один хороший кандидат.
- f. KClO (Гипохлорит калия, ион ClO⁻) Гипохлорит имеет умеренные окислительные свойства и обычно работает лучше в нейтральной или щелочной среде. В кислой среде он тоже работает, но не так эффективно. Он слабее, чем дихромат или пероксид водорода. — Не самый сильный вариант.
- g. K₂CrO₄ (Хромат калия, ион CrO₄²⁻) CrO₄²⁻ (хромат-ион) может проявлять слабые окислительные свойства в щелочной среде, но в кислой среде он стабилен и не является сильным окислителем. — Не подходит.
- h. KMnO₄ (Перманганат калия, ион MnO₄⁻) MnO₄⁻ (перманганат-ион) чрезвычайно сильный окислитель в кислой среде. Реакция восстановления перманганата в кислой среде выглядит так: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O. Перманганат-ион в кислой среде обладает очень сильными окислительными свойствами и часто считается одним из сильнейших окислителей. — Отличный кандидат.
Шаг 4. Выбор самого сильного окислителя
Ответ: h. KMnO₄ (Перманганат калия)
Сравнивая H₂O₂, Cr₂O₇²⁻ и MnO₄⁻, можно утвердить, что перманганат-ион (MnO₄⁻) является самым сильным окислителем в кислой среде. Это подтверждено как высокой стандартной окислительно-восстановительной потенциалом, так и его частым использованием в лабораторных условиях.