Номер 1, страница 60 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Определите число электронов, которое отдают три атома железа молекуле воды в реакции образования железной окалины.

1 Дано:
Реакция: взаимодействие железа (Fe) и воды (H₂O)
Продукт: железная окалина (Fe₃O₄)
Количество атомов железа, вступающих в реакцию: 3

Найти:
Число электронов $N_e$, которое отдают три атома железа.

Решение:

Чтобы определить число отданных электронов, необходимо сначала составить уравнение химической реакции образования железной окалины. Железная окалина представляет собой смешанный оксид железа(II, III) с формулой $Fe_3O_4$. Реакция железа с водяным паром при высокой температуре приводит к ее образованию:

$3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t} Fe_3O_4 + 4H_2$

Это окислительно-восстановительная реакция, в которой железо выступает в роли восстановителя (отдает электроны), а водород в составе воды — в роли окислителя (принимает электроны). Для подсчета числа переданных электронов определим степени окисления элементов, которые их изменяют.

До реакции:
- Железо ($Fe$) — простое вещество, степень окисления равна 0 ($Fe^0$).
- Водород в воде ($H_2O$) имеет степень окисления +1 ($H^{+1}$).

После реакции:
- В составе железной окалины ($Fe_3O_4$) железо имеет две разные степени окисления. Формулу $Fe_3O_4$ можно рассматривать как соединение оксида железа(II) $FeO$ и оксида железа(III) $Fe_2O_3$. Следовательно, из трех атомов железа в $Fe_3O_4$ один имеет степень окисления +2 ($Fe^{+2}$), а два других — +3 ($Fe^{+3}$).
- Водород ($H_2$) — простое вещество, степень окисления равна 0 ($H_2^0$).

Теперь рассчитаем общее число электронов, которое отдают три атома железа ($3Fe^0$) при превращении в $Fe_3O_4$.

1. Один атом $Fe^0$ окисляется до $Fe^{+2}$, отдавая 2 электрона:
$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$

2. Два атома $Fe^0$ окисляются до $Fe^{+3}$, каждый из которых отдает по 3 электрона (в сумме $2 \cdot 3 = 6$ электронов):
$2Fe^0 - 6e^- \rightarrow 2Fe^{+3}$

Суммарное число электронов, отданных тремя атомами железа, составляет:
$N_e = 2 + 6 = 8$

Таким образом, в ходе реакции три атома железа отдают 8 электронов. Эти 8 электронов принимают восемь атомов водорода ($8H^{+1}$ из четырех молекул воды), восстанавливаясь до четырех молекул водорода ($4H_2^0$).

Ответ: 8.