Номер 49, страница 242 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.49. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{a}) \mathrm{Fe}⟶{\mathrm{FeCl}}_2⟶{\mathrm{FeCl}}_3⟶\mathrm{Fe}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3⟶$${\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3⟶{\mathrm{MgFe}}_2{\mathrm{O}}_4⟶\mathrm{Fe}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3$

$\mathrm{б}) {\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4⟶\mathrm{Fe}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3⟶{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3⟶{\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3⟶$${\mathrm{FeSO}}_4⟶{\mathrm{K}}_4\left[\mathrm{Fe}{\left(\mathrm{CN}\right)}_6\right]⟶\mathrm{K}\left[\mathrm{FeFe}{\left(\mathrm{CN}\right)}_6\right]$

a) Ниже представлены уравнения реакций для осуществления данной цепи превращений:

1. Для получения хлорида железа(II) из чистого железа, необходимо провести реакцию с соляной кислотой. Железо вытесняет водород из кислоты, образуя соль:

$$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$$

2. Чтобы окислить железо(II) до железа(III), через раствор хлорида железа(II) пропускают сильный окислитель, например, газообразный хлор:

$$2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$$

3. Гидроксид железа(III) является нерастворимым основанием и может быть получен реакцией обмена между раствором хлорида железа(III) и щелочью, например, гидроксидом натрия:

$$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$$

4. При нагревании гидроксид железа(III) разлагается на оксид железа(III) и воду:

$$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$$

5. Феррит магния ($MgFe_2O_4$) — это смешанный оксид, который можно получить при сплавлении оксида железа(III) с оксидом магния:

$$Fe_2O_3 + MgO \xrightarrow{t} MgFe_2O_4$$

6. Для получения нитрата железа(III) из феррита магния, его необходимо растворить в сильной кислоте, в данном случае — в азотной. При этом в раствор переходят катионы обоих металлов:

$$MgFe_2O_4 + 8HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + 2Fe(NO_3)_3 + 4H_2O$$

Ответ:

$$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$$

$$2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$$

$$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$$

$$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$$

$$Fe_2O_3 + MgO \xrightarrow{t} MgFe_2O_4$$

$$MgFe_2O_4 + 8HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + 2Fe(NO_3)_3 + 4H_2O$$

б) Ниже представлены уравнения реакций для осуществления данной цепи превращений:

1. Железная окалина ($Fe_3O_4$) является смешанным оксидом ($FeO \cdot Fe_2O_3$). При реакции с концентрированной азотной кислотой, которая является сильным окислителем, железо(II) окисляется до железа(III), в результате чего образуется только нитрат железа(III):

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

2. Термическое разложение нитрата железа(III) приводит к образованию оксида железа(III), диоксида азота и кислорода:

$$4Fe(NO_3)_3 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 12NO_2 \uparrow + 3O_2 \uparrow$$

3. Оксид железа(III) как основный оксид реагирует с серной кислотой с образованием соли — сульфата железа(III):

$$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$$

4. Для восстановления железа(III) до железа(II) можно использовать металлический восстановитель, например, железные опилки. Это реакция сопропорционирования:

$$Fe_2(SO_4)_3 + Fe \rightarrow 3FeSO_4$$

5. Гексацианоферрат(II) калия (желтая кровяная соль) образуется при добавлении к раствору соли железа(II) избытка цианида калия:

$$FeSO_4 + 6KCN \rightarrow K_4[Fe(CN)_6] + K_2SO_4$$

6. При добавлении к раствору гексацианоферрата(II) калия соли железа(III) (например, $FeCl_3$) выпадает темно-синий осадок, известный как берлинская лазурь или турнбулева синь. Его состав может быть представлен формулой $KFe[Fe(CN)_6]$:

$$K_4[Fe(CN)_6] + FeCl_3 \rightarrow KFe[Fe(CN)_6] \downarrow + 3KCl$$

Ответ:

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

$$4Fe(NO_3)_3 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 12NO_2 \uparrow + 3O_2 \uparrow$$

$$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$$

$$Fe_2(SO_4)_3 + Fe \rightarrow 3FeSO_4$$

$$FeSO_4 + 6KCN \rightarrow K_4[Fe(CN)_6] + K_2SO_4$$

$$K_4[Fe(CN)_6] + FeCl_3 \rightarrow KFe[Fe(CN)_6] \downarrow + 3KCl$$