Номер 8, страница 177 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. Один из учащихся написал формулу двойной соли железа и аммония как $NH_4Fe(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$, а другой — как $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$. Кто из них прав? Докажите ваше утверждение.

Для того чтобы определить, кто из учащихся прав, необходимо проверить, соответствуют ли предложенные формулы реально существующим, химически стабильным соединениям. Основным принципом для составления формулы соли является её электронейтральность, то есть суммарный заряд всех ионов в формульной единице должен быть равен нулю.

В обоих случаях мы имеем дело с двойными солями, содержащими катион аммония ($NH_4^+$), катион железа ($Fe^{n+}$) и сульфат-анион ($SO_4^{2-}$).

Известно, что:

• Заряд катиона аммония $NH_4^+$ равен $+1$.
• Заряд сульфат-аниона $SO_4^{2-}$ равен $-2$.
• Железо является переходным металлом и может проявлять различные степени окисления, наиболее устойчивые из которых $+2$ и $+3$.

Проанализируем каждую из предложенных формул.

Разбор формулы первого учащегося: $NH_4Fe(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$

Рассчитаем, какой должна быть степень окисления железа, чтобы это соединение было электронейтральным. Обозначим степень окисления железа как $x$.

Сумма зарядов ионов в соли должна быть равна нулю:

$(+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$

$1 + x - 4 = 0$

$x - 3 = 0$

$x = +3$

Степень окисления железа $+3$ является одной из самых распространенных и устойчивых для этого элемента. Следовательно, формула $NH_4Fe(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$ является химически корректной. Она описывает додекагидрат сульфата железа(III)-аммония, который относится к классу квасцов и известен как железо-аммонийные квасцы. Это реально существующее вещество.

Разбор формулы второго учащегося: $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$

Аналогично рассчитаем степень окисления железа для этой формулы. Обозначим её также как $x$.

Сумма зарядов ионов:

$2 \cdot (+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 4 = 0$

$x - 2 = 0$

$x = +2$

Степень окисления железа $+2$ также является устойчивой и распространенной. Формула $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$ является химически корректной. Она описывает гексагидрат сульфата железа(II)-аммония, широко известный как соль Мора. Это также реально существующее вещество.

Заключение

Обе предложенные формулы описывают реально существующие двойные соли железа и аммония:

• $NH_4Fe(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$ – соль, где железо имеет степень окисления $+3$ (железо-аммонийные квасцы).
• $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$ – соль, где железо имеет степень окисления $+2$ (соль Мора).

Поскольку в условии задачи не указана степень окисления железа в двойной соли, обе формулы являются верными. Таким образом, оба учащихся правы, так как каждый из них написал формулу одной из возможных двойных солей железа и аммония.

Ответ: Оба учащихся правы. Первый учащийся написал формулу железо-аммонийных квасцов (соли железа(III)), а второй — формулу соли Мора (соли железа(II)). Обе формулы химически корректны и описывают реально существующие двойные соли железа и аммония, так как в условии не была уточнена степень окисления железа.