Номер 3, страница 29, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

a) $Fe \to Fe(OH)_3 \to Fe_2O_3 \to Fe \to FeCl_2 \to Fe(OH)_2 \to Fe(OH)_3$

б) $Fe \to FeCl_3 \to Fe(OH)_3 \to Fe(NO_3)_3 \to Fe_2O_3 \to Fe_2(SO_4)_3$

в) $Fe \to Fe(NO_3)_2 \to Fe_2O_3 \to Fe \to FeSO_4 \to FeO$

а) $Fe \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow Fe(OH)_3$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Окисление железа кислородом в присутствии воды (процесс коррозии) с образованием гидроксида железа(III). Это сложный электрохимический процесс, суммарное уравнение которого можно записать так:

$4Fe + 3O_2 + 6H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$

2. Термическое разложение гидроксида железа(III) при нагревании с образованием оксида железа(III) и воды:

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

3. Восстановление железа из его оксида (III) угарным газом (процесс, аналогичный доменному производству):

$Fe_2O_3 + 3Co \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

4. Реакция железа с соляной кислотой с образованием хлорида железа(II) и выделением водорода:

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

5. Получение гидроксида железа(II) путем реакции обмена между хлоридом железа(II) и щелочью (например, гидроксидом натрия):

$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

6. Окисление гидроксида железа(II) до гидроксида железа(III) кислородом воздуха в присутствии воды:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

Ответ:

$4Fe + 3O_2 + 6H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$

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

$Fe_2O_3 + 3Co \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

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

$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

б) $Fe \rightarrow FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Взаимодействие железа с сильным окислителем, хлором, при нагревании с образованием хлорида железа(III):

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

2. Получение гидроксида железа(III) в результате реакции обмена между хлоридом железа(III) и раствором щелочи:

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

3. Реакция нейтрализации между гидроксидом железа(III) (основание) и азотной кислотой с образованием нитрата железа(III) и воды:

$Fe(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O$

4. Термическое разложение нитрата железа(III) при сильном нагревании:

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

5. Реакция оксида железа(III) (основный оксид) с серной кислотой с образованием сульфата железа(III) и воды:

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

Ответ:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

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

$Fe(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O$

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

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

в) $Fe \rightarrow Fe(NO_3)_3 \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe \rightarrow FeSO_4 \rightarrow FeO$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Окисление железа концентрированной азотной кислотой до нитрата железа(III):

$Fe + 6HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3NO_2 \uparrow + 3H_2O$

2. Термическое разложение нитрата железа(III) при нагревании с образованием оксида железа(III):

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

3. Восстановление железа из оксида железа(III) с помощью водорода при высокой температуре:

$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

4. Получение сульфата железа(II) при реакции железа с разбавленной серной кислотой:

$Fe + H_2SO_4(разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

5. Получение оксида железа(II) из сульфата железа(II). Прямое превращение затруднительно. Процесс осуществляется в две стадии: сначала получают гидроксид железа(II), а затем его разлагают без доступа воздуха.

5а. Осаждение гидроксида железа(II) из раствора сульфата железа(II) действием щелочи:

$FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

5б. Термическое разложение гидроксида железа(II) в инертной атмосфере (без доступа кислорода) для предотвращения окисления до $Fe_2O_3$:

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t, \text{без O}_2} Feo + H_2O$

Ответ:

$Fe + 6HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3NO_2 \uparrow + 3H_2O$

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

$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

$Fe + H_2SO_4(разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

$FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t, \text{без O}_2} Feo + H_2O$