Номер 16, страница 211 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Соединения железа. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 16, страница 211.

Условие.

10. Напишите уравнения реакции, соответствующие следующей схеме:

$FeS \rightarrow X_1 \rightarrow X_2 \rightarrow FeS$

Определите неизвестные вещества. Рассмотрите два случая:

а) все реакции — обменные;

б) все реакции — окислительно-восстановительные.

Решение.

Решение 2.

Для осуществления заданной цепочки превращений $FeS \rightarrow X_1 \rightarrow X_2 \rightarrow FeS$ необходимо определить неизвестные вещества $X_1$ и $X_2$ и написать уравнения реакций для двух случаев.

а) все реакции — обменные;

В этом случае все три реакции должны быть реакциями ионного обмена, при которых вещества обмениваются своими составными частями без изменения степеней окисления элементов.

1. Первая реакция: $FeS \rightarrow X_1$. Сульфид железа(II) – нерастворимая в воде соль, которая реагирует с сильными кислотами. Проведем реакцию с соляной кислотой, в результате которой образуется растворимая соль хлорид железа(II) и выделяется сероводород. Веществом $X_1$ будет хлорид железа(II).

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

2. Вторая реакция: $X_1 \rightarrow X_2$, то есть $FeCl_2 \rightarrow X_2$. Хлорид железа(II) – растворимая соль. Проведем реакцию обмена с щелочью, например, с гидроксидом натрия. В результате выпадает осадок гидроксида железа(II). Это вещество будет $X_2$.

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

3. Третья реакция: $X_2 \rightarrow FeS$, то есть $Fe(OH)_2 \rightarrow FeS$. Гидроксид железа(II) – нерастворимое основание. Для получения сульфида железа(II) можно провести реакцию с сероводородной кислотой.

$Fe(OH)_2 + H_2S \rightarrow FeS\downarrow + 2H_2O$

Все три реакции являются обменными.

Ответ: Неизвестные вещества: $X_1$ – хлорид железа(II) ($FeCl_2$), $X_2$ – гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$).

Уравнения реакций:

1) $FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

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

3) $Fe(OH)_2 + H_2S \rightarrow FeS\downarrow + 2H_2O$

б) все реакции — окислительно-восстановительные.

В этом случае все три реакции должны сопровождаться изменением степеней окисления элементов.

1. Первая реакция: $FeS \rightarrow X_1$. Проведем обжиг сульфида железа(II) в избытке кислорода. Это типичная окислительно-восстановительная реакция, в результате которой образуется оксид железа(III) и оксид серы(IV). В качестве $X_1$ выберем оксид железа(III).

$4FeS + 7O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4SO_2\uparrow$

В этой реакции степени окисления меняют железо ($Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}$), сера ($S^{-2} \rightarrow S^{+4}$) и кислород ($O_2^{0} \rightarrow O^{-2}$).

2. Вторая реакция: $X_1 \rightarrow X_2$, то есть $Fe_2O_3 \rightarrow X_2$. Оксид железа(III) можно восстановить до чистого железа, например, угарным газом в доменной печи. Веществом $X_2$ будет железо.

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

В этой реакции степени окисления меняют железо ($Fe^{+3} \rightarrow Fe^{0}$) и углерод ($C^{+2} \rightarrow C^{+4}$).

3. Третья реакция: $X_2 \rightarrow FeS$, то есть $Fe \rightarrow FeS$. Железо можно напрямую соединить с серой при нагревании для получения сульфида железа(II).

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

В этой реакции степени окисления меняют железо ($Fe^{0} \rightarrow Fe^{+2}$) и сера ($S^{0} \rightarrow S^{-2}$).

Все три реакции являются окислительно-восстановительными.

Ответ: Неизвестные вещества: $X_1$ – оксид железа(III) ($Fe_2O_3$), $X_2$ – железо ($Fe$).

Уравнения реакций:

1) $4FeS + 7O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4SO_2\uparrow$

2) $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2\uparrow$

3) $Fe + S \xrightarrow{t} FeS$