Номер 5, страница 123 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 26. Общая характеристика и способы получения металлов. Глава VI. Металлы - номер 5, страница 123.

Условие.

5. Из оксида железа $Fe_3O_4$ можно получить железо алюминотермическим способом. Составьте уравнение этой реакции и покажите переход электронов.

Решение.

Решение 2.

Решение

Алюминотермия — это метод получения металлов путем восстановления их оксидов порошкообразным алюминием. Алюминий является более активным металлом, чем железо, и поэтому вытесняет его из оксида. В данном случае реакция протекает между алюминием ($Al$) и оксидом железа(II, III) или железной окалиной ($Fe_3O_4$).

Данная реакция является окислительно-восстановительной. Для того чтобы составить уравнение, необходимо определить, какие элементы изменяют свою степень окисления, и составить электронный баланс.

1. Определяем степени окисления:

• Алюминий ($Al$) вступает в реакцию как простое вещество со степенью окисления 0, а в продукте ($Al_2O_3$) его степень окисления становится +3.
• Железо в $Fe_3O_4$ имеет смешанную степень окисления (это оксид вида $FeO \cdot Fe_2O_3$, т.е. содержит ионы $Fe^{+2}$ и $Fe^{+3}$). Средняя степень окисления железа равна $+8/3$. В продуктах образуется простое вещество железо ($Fe$) со степенью окисления 0.

2. Показываем переход электронов:

Алюминий отдает электроны, его степень окисления повышается — он окисляется и является восстановителем.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$

Железо принимает электроны, его степень окисления понижается — оно восстанавливается. $Fe_3O_4$ является окислителем.

$Fe_3^{+8/3} + 8e^- \rightarrow 3Fe^0$

3. Находим коэффициенты методом электронного баланса:

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 8
$Fe_3^{+8/3} + 8e^- \rightarrow 3Fe^0$ | 3

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (3 и 8) равно 24. Таким образом, коэффициент перед алюминием ($Al$) будет 8, а перед оксидом железа ($Fe_3O_4$) будет 3.

4. Составляем итоговое уравнение реакции, расставляя коэффициенты:

$8Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 9Fe + 4Al_2O_3$

Ответ:

Уравнение реакции получения железа из оксида железа $Fe_3O_4$ алюминотермическим способом:
$8Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 9Fe + 4Al_2O_3$

Переход электронов:
$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ (окисление, Al — восстановитель)
$Fe_3^{+8/3} + 8e^- \rightarrow 3Fe^0$ (восстановление, $Fe_3O_4$ — окислитель)