Номер 4, страница 109 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$Fe \xrightarrow{1} FeCl_2$

$FeCl_2 \xrightarrow{2} Fe(OH)_2$

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{3} Fe(OH)_3$

$Fe(OH)_3 \xrightarrow{4} Fe_2O_3$

$Fe_2O_3 \xrightarrow{5} Fe$

$Fe(OH)_3 \xrightarrow{6} FeCl_3$

$FeCl_3 \xrightarrow{7} Fe(OH)_3$

$FeCl_3 \xrightarrow{8} Fe_2O_3$

Рассмотрите два превращения (по выбору) с позиций окисления-восстановления. Реакции с участием электролитов напишите в молекулярной и ионных формах.

Уравнения реакций для осуществления превращений:

1. $Fe \rightarrow FeCl_2$

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Ответ: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

2. $FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2$

$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

3. $Fe(OH)_2 \rightarrow Fe(OH)_3$

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

Ответ: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

4. $Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3$

$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$

Ответ: $2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$

5. $Fe_2O_3 \rightarrow Fe$

$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2 \uparrow$

Ответ: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2 \uparrow$

6. $Fe_2O_3 \rightarrow FeCl_3$

$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

Ответ: $Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

7. $FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3$

$FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl$

Ответ: $FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl$

8. $FeCl_3 \rightarrow Fe$

$2FeCl_3 + 3Zn \rightarrow 2Fe + 3ZnCl_2$

Ответ: $2FeCl_3 + 3Zn \rightarrow 2Fe + 3ZnCl_2$

Разбор двух превращений с позиций окисления-восстановления:

Превращение 1: $Fe \rightarrow FeCl_2$

Молекулярное уравнение реакции:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Это окислительно-восстановительная реакция. Определим степени окисления элементов, участвующих в изменении:

$\overset{0}{Fe} + 2\overset{+1}{H}Cl \rightarrow \overset{+2}{Fe}Cl_2 + \overset{0}{H_2} \uparrow$

Железо ($Fe$) повышает свою степень окисления с 0 до +2, следовательно, является восстановителем (подвергается окислению).

Водород ($H$) понижает свою степень окисления с +1 до 0, следовательно, ион водорода $H^+$ (в составе соляной кислоты) является окислителем (подвергается восстановлению).

Процессы окисления и восстановления (электронный баланс):

$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$ | 1 (процесс окисления)

$2H^{+} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 (процесс восстановления)

Реакция протекает в растворе с участием электролитов (соляная кислота $HCl$ - сильный электролит, хлорид железа(II) $FeCl_2$ - растворимая соль, сильный электролит), поэтому запишем ее в ионной форме.

Полное ионное уравнение:

$Fe^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение (после исключения ионов-наблюдателей $Cl^-$):

$Fe^0 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Ответ: Уравнение реакции: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$. Восстановитель: $Fe^0$, окислитель: $H^+$. Сокращенное ионное уравнение: $Fe^0 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2 \uparrow$.

Превращение 3: $Fe(OH)_2 \rightarrow Fe(OH)_3$

Молекулярное уравнение реакции:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Это окислительно-восстановительная реакция. Определим степени окисления элементов, участвующих в изменении:

$4\overset{+2}{Fe}(OH)_2 + \overset{0}{O_2} + 2H_2O \rightarrow 4\overset{+3}{Fe}(OH)_3$

Железо ($Fe$) повышает свою степень окисления с +2 до +3, следовательно, гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ является восстановителем (подвергается окислению).

Кислород ($O$) понижает свою степень окисления с 0 до -2, следовательно, молекулярный кислород $O_2$ является окислителем (подвергается восстановлению).

Процессы окисления и восстановления (электронный баланс):

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 4 (процесс окисления)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 (процесс восстановления)

Реакция протекает с участием нерастворимых веществ ($Fe(OH)_2, Fe(OH)_3$) и слабого электролита ($H_2O$), поэтому ионные уравнения для нее обычно не записывают. Записывается только молекулярное уравнение.

Ответ: Уравнение реакции: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$. Восстановитель: $Fe(OH)_2$, окислитель: $O_2$.