Задание 4, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 4

Получите сульфат железа (II), исходя из железа. Запишите уравнения проделанных реакций и разберите окислительно-восстановительные процессы.

Решение

Чтобы получить сульфат железа (II), исходя из металлического железа, необходимо провести реакцию железа с реагентом, содержащим сульфат-ион ($SO_4^{2-}$), который может окислить железо до степени окисления +2. Таким реагентом является разбавленная серная кислота ($H_2SO_4$). Железо стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, поэтому оно способно вытеснять его из разбавленных кислот. При использовании именно разбавленной серной кислоты железо окисляется до +2.

Уравнение проделанной реакции

Химическое уравнение реакции взаимодействия железа с разбавленной серной кислотой выглядит следующим образом:

$Fe + H_2SO_4 (разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

В результате реакции образуется растворимая соль сульфат железа (II) и выделяется газообразный водород.

Разбор окислительно-восстановительного процесса

Данная реакция является окислительно-восстановительной, так как происходит изменение степеней окисления у атомов железа и водорода.

1. Расставим степени окисления для всех элементов в уравнении:

$Fe^0 + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} \rightarrow Fe^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + H_2^0$

2. Составим электронный баланс, чтобы определить окислитель и восстановитель.

• Атом железа ($Fe^0$) отдает два электрона, повышая свою степень окисления от 0 до +2. Происходит процесс окисления, следовательно, железо ($Fe$) является восстановителем.
  $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$
• Катионы водорода ($H^{+1}$) в составе серной кислоты принимают по одному электрону (всего два электрона на молекулу $H_2$), понижая свою степень окисления от +1 до 0. Происходит процесс восстановления, следовательно, серная кислота ($H_2SO_4$) за счет ионов водорода является окислителем.
  $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Количество отданных железом электронов равно количеству принятых водородом электронов, поэтому стехиометрические коэффициенты в уравнении равны 1.

Ответ: Для получения сульфата железа (II) из железа нужно провести реакцию последнего с разбавленной серной кислотой. Уравнение реакции: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2$. В данной окислительно-восстановительной реакции железо ($Fe$) является восстановителем, окисляясь от $Fe^0$ до $Fe^{+2}$, а ионы водорода ($H^{+1}$) в серной кислоте являются окислителем, восстанавливаясь до $H_2^0$.