What happens when KMnO4, HBr, and H2SO4 react together?

При смешивании KMnO4, HBr и H2SO4 возникает реакция окислительно-восстановительного характера. Давайте рассмотрим пошаговое решение:

1. Сначала рассмотрим реакцию KMnO4 с HBr:
KMnO4 + HBr -> ?

2. В реакции KMnO4 выступает в роли окислителя (подвергается восстановлению), а HBr - в роли восстановителя (подвергается окислению). Таким образом, Mn в KMnO4 может перейти из высшей степени окисления (+7) в более низкую степень окисления. Что изменяется в Mn после реакции?

3. Раскладываем соответствующие соединения на ионы:
KMnO4 = K+ + MnO4-
HBr = H+ + Br-

4. Проводим балансировку электронов:
MnO4- + 5e- -> Mn^2+

В этом шаге 5 электронов переходят на MnO4-, превращая ее в Mn^2+.

5. Далее рассмотрим реакцию HBr:
Br- -> Br2 + 2e-

Здесь ион Br- окисляется, превращаясь в молекулярный бром Br2.

6. Теперь объединим реакции KMnO4 и HBr:
KMnO4 + HBr -> Mn^2+ + Br2

7. Далее добавим H2SO4:
Mn^2+ + Br2 + H2SO4 -> ?

8. Что происходит с Mn^2+ после взаимодействия с H2SO4?

9. Раскладываем H2SO4 на ионы:
H2SO4 = 2H+ + SO4^2-

10. Балансировка электронов:
Mn^2+ + 4H+ -> MnO2 + 2H2O

Как видно, Mn^2+ окисляется до MnO2, а H+ восстанавливается до H2O.

11. Таким образом, окончательное уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:
KMnO4 + HBr + H2SO4 -> MnO2 + Br2 + 2H2O + K+ + SO4^2-

Таким образом, при взаимодействии KMnO4, HBr и H2SO4 получаются марганцевый диоксид (MnO2), бром (Br2), вода (H2O), калий (K+) и сульфат (SO4^2-).