Номер 1, страница 85 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава II. Химические реакции. Практическая работа 1. Решение экспериментальных задач по теме «Химические реакции». Вариант 2 - номер 1, страница 85.

Условие.

1. Используя стальные канцелярские скрепки и два соединения разных классов, получите сульфат железа(II) двумя реакциями замещения. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций, отметьте признаки и условия их протекания. Составьте электронные балансы, укажите окислитель и восстановитель.

Решение.

Решение 2.

Для получения сульфата железа(II) ($FeSO_4$) с помощью двух реакций замещения, используя стальную скрепку (источник железа $Fe$), необходимо выбрать два реагента разных классов. В качестве таких реагентов можно выбрать соль менее активного металла и разбавленную кислоту.

Первая реакция замещения: взаимодействие железа с солью

Для реакции замещения необходимо выбрать соль менее активного металла, чем железо. Согласно ряду активности металлов, медь ($Cu$) менее активна, чем железо ($Fe$). Поэтому используем раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$) — соединение класса солей.

Молекулярное уравнение реакции:
$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Полное ионное уравнение:
$Fe^0 + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Cu^0$

Сокращенное ионное уравнение:
$Fe^0 + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0$

Признаки реакции: на поверхности железной скрепки образуется красный налёт металлической меди; голубая окраска раствора сульфата меди(II) постепенно исчезает, и раствор становится бледно-зелёным (цвет ионов $Fe^{2+}$).

Условия протекания: реакция протекает при комнатной температуре.

Электронный баланс:
$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ (процесс окисления)
$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ (процесс восстановления)

Окислитель и восстановитель:
$Fe^0$ (железо) является восстановителем.
$Cu^{2+}$ (ион меди в составе $CuSO_4$) является окислителем.

Ответ: Первая реакция замещения для получения сульфата железа(II) – это взаимодействие железа с сульфатом меди(II): $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$. В этой реакции железо ($Fe^0$) – восстановитель, а ионы меди ($Cu^{2+}$) – окислитель.

Вторая реакция замещения: взаимодействие железа с кислотой

Железо, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, может вытеснять его из растворов кислот. Для получения сульфата железа(II) используем разбавленную серную кислоту ($H_2SO_4$) — соединение класса кислот.

Молекулярное уравнение реакции:
$Fe + H_2SO_4 (разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:
$Fe^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0$

Сокращенное ионное уравнение:
$Fe^0 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2^0$

Признаки реакции: на поверхности железа происходит выделение пузырьков бесцветного газа (водорода); железо постепенно растворяется, а бесцветный раствор кислоты приобретает бледно-зелёную окраску.

Условия протекания: реакция протекает при комнатной температуре с разбавленной серной кислотой.

Электронный баланс:
$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ (процесс окисления)
$2H^{+} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (процесс восстановления)

Окислитель и восстановитель:
$Fe^0$ (железо) является восстановителем.
$H^{+}$ (ионы водорода в составе $H_2SO_4$) является окислителем.

Ответ: Вторая реакция замещения для получения сульфата железа(II) – это взаимодействие железа с разбавленной серной кислотой: $Fe + H_2SO_4 (разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2$. В этой реакции железо ($Fe^0$) – восстановитель, а ионы водорода ($H^{+}$) – окислитель.