Номер 11, страница 148 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. В схеме превращений веществ

$Fe \xrightarrow{X} Fe(NO_3)_2 \xrightarrow{Y} Fe$

буквами X и Y соответственно обозначены вещества, формулы которых

1) $HNO_3$

2) $Ni$

3) $Cu(NO_3)_2$

4) $Zn$

5) $NaNO_3$

Решение

Рассмотрим предложенную схему химических превращений и определим вещества X и Y из списка: 1) $HNO_3$, 2) $Ni$, 3) $Cu(NO_3)_2$, 4) $Zn$, 5) $NaNO_3$.

Схема состоит из двух последовательных реакций:

$Fe \xrightarrow{X} Fe(NO_3)_2 \xrightarrow{Y} Fe$

Определение вещества X

На первом этапе железо ($Fe$) необходимо превратить в нитрат железа(II) ($Fe(NO_3)_2$). В этой реакции степень окисления железа повышается с 0 до +2. Проанализируем подходящие реагенты из списка.

Реакция с азотной кислотой ($HNO_3$) является сложной, и в большинстве случаев (кроме реакции с очень разбавленной кислотой) образуется нитрат железа(III) ($Fe(NO_3)_3$), а не (II). Поэтому этот вариант маловероятен.

Наиболее подходящим способом получения соли железа(II) является реакция замещения с солью менее активного металла. Согласно ряду активности металлов, железо активнее меди ($Cu$). Следовательно, железо будет вытеснять медь из раствора ее соли, например, нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$).

Уравнение реакции:

$Fe + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Cu$

Эта реакция приводит к образованию целевого продукта. Остальные вещества из списка не подходят: никель ($Ni$) и цинк ($Zn$) — это металлы, которые не будут реагировать с железом с образованием соли, а натрий ($Na$) в составе нитрата натрия ($NaNO_3$) является более активным металлом, чем железо, поэтому реакция замещения невозможна.

Таким образом, вещество X — это нитрат меди(II).

Ответ: Вещество X — $Cu(NO_3)_2$.

Определение вещества Y

На втором этапе необходимо получить металлическое железо ($Fe$) из нитрата железа(II) ($Fe(NO_3)_2$). Это процесс восстановления, в котором ионы железа $Fe^{2+}$ принимают электроны и переходят в степень окисления 0. Для этого можно использовать более активный металл, который вытеснит железо из раствора его соли.

Обратимся к ряду активности металлов: ... $Zn > Fe > Ni > Cu$ ...

Из предложенных в списке веществ, которые могут выступать в роли восстановителя, есть металлы никель ($Ni$) и цинк ($Zn$).

Никель ($Ni$) находится в ряду активности правее железа, то есть он менее активен и не сможет вытеснить железо из раствора его соли.

Цинк ($Zn$) находится левее железа, он является более активным металлом. Следовательно, цинк вытеснит железо из раствора нитрата железа(II).

Уравнение реакции:

$Fe(NO_3)_2 + Zn \rightarrow Zn(NO_3)_2 + Fe$

Таким образом, вещество Y — это цинк.

Ответ: Вещество Y — $Zn$.