Номер 7, страница 210 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Соединения железа. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 7, страница 210.

Условие.

7. Напишите уравнения реакций:

а) окисления сульфата железа(II) в сульфат железа(III) концентрированной серной кислотой;

б) окисления хлорида железа(II) в хлорид железа(III) хлором.

Решение.

Решение 2.

а) окисления сульфата железа(II) в сульфат железа(III) концентрированной серной кислотой

Данная реакция является окислительно-восстановительной. Сульфат железа(II) ($FeSO_4$) выступает в роли восстановителя, а концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) — в роли окислителя. В процессе реакции ион железа $Fe^{+2}$ окисляется до $Fe^{+3}$, а сера в составе серной кислоты $S^{+6}$ восстанавливается до $S^{+4}$, образуя оксид серы(IV) ($SO_2$).

Запишем схему реакции:
$FeSO_4 + H_2SO_4 (\text{конц.}) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + SO_2 + H_2O$

Для того чтобы расставить коэффициенты, воспользуемся методом электронного баланса. Составим полуреакции окисления и восстановления:
$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 2 (процесс окисления, $FeSO_4$ — восстановитель)
$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 (процесс восстановления, $H_2SO_4$ — окислитель)

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 2. Таким образом, перед веществами, содержащими железо, ставим коэффициент 2, а перед веществами с серой, изменившей степень окисления, — 1.
$2FeSO_4 + H_2SO_4 \rightarrow 1Fe_2(SO_4)_3 + 1SO_2 + H_2O$

Теперь необходимо уравнять количество атомов остальных элементов. Справа в продуктах реакции находится 4 сульфат-иона (3 в $Fe_2(SO_4)_3$ и 1 соответствует $SO_2$). Слева 2 сульфат-иона находятся в $2FeSO_4$. Следовательно, необходимо взять еще 2 молекулы $H_2SO_4$. Одна из них будет окислителем, а вторая создаст необходимую кислотную среду.
$2FeSO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + SO_2 + H_2O$

Осталось уравнять водород и кислород. Слева 4 атома водорода (в $2H_2SO_4$), поэтому справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 2.
$2FeSO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + SO_2 + 2H_2O$

Проведем проверку по кислороду:
Слева: $2 \cdot 4 + 2 \cdot 4 = 8 + 8 = 16$ атомов.
Справа: $3 \cdot 4 + 2 + 2 \cdot 1 = 12 + 2 + 2 = 16$ атомов.
Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $2FeSO_4 + 2H_2SO_4 (\text{конц.}) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

б) окисления хлорида железа(II) в хлорид железа(III) хлором

Эта реакция также является окислительно-восстановительной. Хлорид железа(II) ($FeCl_2$) — восстановитель, а молекулярный хлор ($Cl_2$) — окислитель. Железо повышает свою степень окисления с +2 до +3, а хлор в простом веществе, имеющий степень окисления 0, понижает её до -1.

Схема реакции:
$FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$

Составим электронный баланс:
$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 2 (процесс окисления, $FeCl_2$ — восстановитель)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 1 (процесс восстановления, $Cl_2$ — окислитель)

Из баланса видно, что на 2 иона $Fe^{+2}$ требуется 1 молекула $Cl_2$.
Поставим коэффициент 2 перед $FeCl_2$ и $FeCl_3$:
$2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Проверим количество атомов:
Железо ($Fe$): слева 2, справа 2.
Хлор ($Cl$): слева $2 \cdot 2 + 2 = 6$, справа $2 \cdot 3 = 6$.
Уравнение сбалансировано.

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