Номер 4, страница 177 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

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

а) $FeO \rightarrow Fe \rightarrow FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow FeCl_3$

б) $Fe \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow FeO \rightarrow FeSO_4 \rightarrow FeCl_2$

Для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения. В двух уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

а) $FeO \rightarrow Fe \rightarrow FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow FeCl_3$

1. $FeO \rightarrow Fe$

Решение:

Для восстановления железа из его оксида (II) можно использовать сильный восстановитель, например, угарный газ (CO) при высокой температуре (карботермия).

$FeO + CO \xrightarrow{t} Fe + CO_2$

Ответ: $FeO + CO \xrightarrow{t} Fe + CO_2$.

2. $Fe \rightarrow FeCl_3$

Решение:

Железо реагирует с сильным окислителем, хлором, при нагревании с образованием хлорида железа(III). Это окислительно-восстановительная реакция.

Составим электронный баланс:

$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 2 (процесс окисления)

$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 3 (процесс восстановления)

Из баланса следует, что $Fe^0$ является восстановителем, а $Cl_2^0$ — окислителем.

Уравнение реакции:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

Ответ: $2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$.

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

Решение:

Для получения гидроксида железа(III) нужно к раствору соли железа(III) добавить раствор щелочи. Выпадает бурый осадок гидроксида железа(III).

Молекулярное уравнение:

$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$Fe^{3+} + 3Cl^{-} + 3Na^{+} + 3OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3Na^{+} + 3Cl^{-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe^{3+} + 3OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$

Ответ: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$.

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

Решение:

При нагревании нерастворимый гидроксид железа(III) разлагается на оксид железа(III) и воду.

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

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

5. $Fe_2O_3 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3$

Решение:

Оксид железа(III) является основным оксидом и реагирует с кислотами, например, с серной кислотой, с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение:

$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

Реакция протекает в растворе (твердый оксид с раствором кислоты). Ионное уравнение:

$Fe_2O_3 + 6H^{+} + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Fe^{3+} + 3SO_4^{2-} + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe_2O_3 + 6H^{+} \rightarrow 2Fe^{3+} + 3H_2O$

Ответ: $Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$.

6. $Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow FeCl_3$

Решение:

Это реакция ионного обмена. Для получения хлорида железа(III) из сульфата железа(III) необходимо добавить растворимую соль хлорида, катион которой образует нерастворимый сульфат. Подойдет хлорид бария.

Молекулярное уравнение:

$Fe_2(SO_4)_3 + 3BaCl_2 \rightarrow 2FeCl_3 + 3BaSO_4\downarrow$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$2Fe^{3+} + 3SO_4^{2-} + 3Ba^{2+} + 6Cl^{-} \rightarrow 2Fe^{3+} + 6Cl^{-} + 3BaSO_4\downarrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Ответ: $Fe_2(SO_4)_3 + 3BaCl_2 \rightarrow 2FeCl_3 + 3BaSO_4\downarrow$.

б) $Fe \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow FeO \rightarrow FeSO_4 \rightarrow FeCl_2$

1. $Fe \rightarrow FeCl_2$

Решение:

Железо реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида железа(II) и выделением водорода. Это окислительно-восстановительная реакция.

Составим электронный баланс:

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

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

Железо ($Fe^0$) является восстановителем, ионы водорода ($H^{+}$) — окислителем.

Молекулярное уравнение:

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

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$Fe(s) + 2H^{+} + 2Cl^{-} \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^{-} + H_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe(s) + 2H^{+} \rightarrow Fe^{2+} + H_2\uparrow$

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

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

Решение:

При добавлении раствора щелочи к раствору соли железа(II) выпадает осадок гидроксида железа(II) серо-зеленого цвета.

Молекулярное уравнение:

$FeCl_2 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2KCl$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + 2Cl^{-} + 2K^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2K^{+} + 2Cl^{-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow$

Ответ: $FeCl_2 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2KCl$.

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

Решение:

При нагревании без доступа воздуха гидроксид железа(II) разлагается на оксид железа(II) и воду.

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

Ответ: $Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$.

4. $FeO \rightarrow FeSO_4$

Решение:

Оксид железа(II) как основный оксид реагирует с серной кислотой с образованием сульфата железа(II) и воды.

Молекулярное уравнение:

$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$

Реакция протекает в растворе. Ионное уравнение:

$FeO(s) + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$FeO(s) + 2H^{+} \rightarrow Fe^{2+} + H_2O$

Ответ: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$.

5. $FeSO_4 \rightarrow FeCl_2$

Решение:

Для осуществления этого превращения используем реакцию ионного обмена с хлоридом бария, в результате которой выпадает нерастворимый сульфат бария.

Молекулярное уравнение:

$FeSO_4 + BaCl_2 \rightarrow FeCl_2 + BaSO_4\downarrow$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^{-} + BaSO_4\downarrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Ответ: $FeSO_4 + BaCl_2 \rightarrow FeCl_2 + BaSO_4\downarrow$.