Задание 4, страница 112 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задание 4

Получите сульфат железа (II) не менее чем тремя способами. Уравнения реакций ионного обмена запишите в ионной и молекулярной формах, а реакции замещения рассмотрите с позиций окисления-восстановления.

Решение

Сульфат железа(II) ($FeSO_4$) можно получить несколькими способами. Рассмотрим три из них, выполнив требования задачи.

Способ 1. Реакция замещения: взаимодействие железа с разбавленной серной кислотой

Более активные металлы, стоящие в ряду активности до водорода, могут вытеснять его из растворов кислот. Железо активнее водорода, поэтому оно вступает в реакцию замещения с серной кислотой, образуя соль (сульфат железа(II)) и водород.

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

Эта реакция является окислительно-восстановительной. Рассмотрим ее с позиций электронного баланса:
$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ | 1 (процесс окисления, $Fe^0$ – восстановитель)
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 (процесс восстановления, $H^+$ – окислитель)
Железо повышает свою степень окисления от 0 до +2, являясь восстановителем. Водород понижает свою степень окисления от +1 до 0, являясь окислителем.

Ответ: Сульфат железа(II) получают реакцией замещения между железом и разбавленной серной кислотой: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$. В этой реакции железо ($Fe^0$) является восстановителем, а ионы водорода ($H^+$) — окислителем.

Способ 2. Реакция ионного обмена: взаимодействие оксида железа(II) с серной кислотой

Оксид железа(II) $FeO$ является основным оксидом и реагирует с кислотами с образованием соли и воды. Эта реакция относится к реакциям ионного обмена.

Молекулярное уравнение:
$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$

Для написания ионного уравнения учтем, что оксид железа(II) — твердое, нерастворимое в воде вещество, серная кислота — сильный электролит, а сульфат железа(II) — растворимая соль.
Полное ионное уравнение:
$FeO(тв) + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$
Сокращенное ионное уравнение, полученное после исключения ионов $SO_4^{2-}$, присутствующих в обеих частях уравнения:
$FeO(тв) + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2O$

Ответ: Сульфат железа(II) можно получить реакцией ионного обмена между оксидом железа(II) и серной кислотой. Молекулярное уравнение: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $FeO(тв) + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2O$.

Способ 3. Реакция ионного обмена: взаимодействие гидроксида железа(II) с серной кислотой

Гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ является нерастворимым основанием и вступает в реакцию нейтрализации с кислотами, образуя соль и воду. Это также реакция ионного обмена.

Молекулярное уравнение:
$Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$

Для написания ионного уравнения учтем, что гидроксид железа(II) — нерастворимое в воде основание, поэтому в ионных уравнениях его формула записывается в молекулярном виде.
Полное ионное уравнение:
$Fe(OH)_2(тв) + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение:
$Fe(OH)_2(тв) + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Сульфат железа(II) получают в результате реакции нейтрализации гидроксида железа(II) серной кислотой. Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $Fe(OH)_2(тв) + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$.