Номер 45, страница 242 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.45. Железную проволоку сожгли в кислороде. Полученный продукт разделили на две части. Одну часть растворили в соляной кислоте, другую – в концентрированной азотной кислоте. При добавлении водного раствора аммиака ко второму раствору выпал осадок бурого цвета. Запишите уравнения реакций.

Решение

1. Сначала происходит реакция горения железа в кислороде. При этом образуется железная окалина — смешанный оксид железа(II, III), имеющий формулу $Fe_3O_4$.

$3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$

2. Полученный продукт $Fe_3O_4$ разделили на две части. Первую часть растворили в соляной кислоте. Железная окалина, являясь смешанным оксидом ($FeO \cdot Fe_2O_3$), реагирует с соляной кислотой с образованием двух солей: хлорида железа(II) и хлорида железа(III).

$Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O$

3. Вторую часть продукта растворили в концентрированной азотной кислоте. Концентрированная азотная кислота является сильным окислителем. Она окисляет железо в степени окисления +2, входящее в состав окалины, до степени окисления +3. Таким образом, весь оксид превращается в нитрат железа(III). Азотная кислота при этом восстанавливается преимущественно до диоксида азота $NO_2$.

$Fe_3O_4 + 10HNO_3(конц.) \rightarrow 3Fe(NO_3)_3 + NO_2\uparrow + 5H_2O$

4. К раствору, полученному в результате реакции с азотной кислотой (который содержит нитрат железа(III)), добавили водный раствор аммиака. Аммиак в водном растворе образует гидроксид аммония ($NH_3 \cdot H_2O$), который является слабым основанием. В результате реакции ионного обмена образуется нерастворимый гидроксид железа(III) — осадок бурого цвета.

$Fe(NO_3)_3 + 3NH_3 \cdot H_2O \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NH_4NO_3$

Ответ:

$3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$
$Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O$
$Fe_3O_4 + 10HNO_3 \rightarrow 3Fe(NO_3)_3 + NO_2 + 5H_2O$
$Fe(NO_3)_3 + 3NH_3 \cdot H_2O \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NH_4NO_3$