Страница 38 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Запишите молекулярные и ионные уравнения пяти возможных реакций получения сульфата железа(II). Реакцию замещения рассмотрите как окислительно-восстановительную.

Решение

Для получения сульфата железа(II) ($FeSO_4$) можно провести несколько типов химических реакций. Ниже приведены пять возможных способов с соответствующими молекулярными и ионными уравнениями.

1. Взаимодействие железа с разбавленной серной кислотой

Это реакция замещения, в которой более активный металл (железо) вытесняет водород из кислоты. Согласно условию, рассмотрим эту реакцию как окислительно-восстановительную.

Молекулярное уравнение:

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

Окислительно-восстановительный процесс:

$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ (железо является восстановителем, процесс окисления)

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (ионы водорода являются окислителем, процесс восстановления)

Полное ионное уравнение:

$Fe^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: Молекулярное уравнение: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$; сокращенное ионное уравнение: $Fe^0 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2^0 \uparrow$.

2. Взаимодействие оксида железа(II) с серной кислотой

Это реакция обмена между основным оксидом и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.

Молекулярное уравнение:

$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$

Полное ионное уравнение (оксид железа(II) - нерастворимое твердое вещество):

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: Молекулярное уравнение: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$; сокращенное ионное уравнение: $FeO + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2O$.

3. Взаимодействие гидроксида железа(II) с серной кислотой

Это реакция нейтрализации между нерастворимым основанием и кислотой с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение (гидроксид железа(II) - осадок):

$Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$; сокращенное ионное уравнение: $Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$.

4. Взаимодействие карбоната железа(II) с серной кислотой

В этой реакции обмена более сильная серная кислота вытесняет слабую и неустойчивую угольную кислоту из ее соли.

Молекулярное уравнение:

$FeCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение (карбонат железа(II) - осадок):

$FeCO_3 \downarrow + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$FeCO_3 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $FeCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$; сокращенное ионное уравнение: $FeCO_3 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2O + CO_2 \uparrow$.

5. Взаимодействие железа с раствором сульфата меди(II)

Это еще один пример реакции замещения, где железо, как более активный металл, вытесняет медь из раствора ее соли.

Молекулярное уравнение:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$

Полное ионное уравнение:

$Fe^0 + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Cu^0 \downarrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe^0 + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0 \downarrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$; сокращенное ионное уравнение: $Fe^0 + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0 \downarrow$.

5. Даны вещества: оксид меди(II), гидроксид натрия, хлорид бария, оксид магния, серная кислота, карбонат кальция. Используя воду и вещества из списка, получите в две стадии хлорид меди(II). Укажите признаки протекания реакций и напишите их ионные уравнения.

1)

Для получения хлорида меди(II) в две стадии из предложенных веществ необходимо осуществить следующую последовательность химических превращений:

1. Стадия первая: получение сульфата меди(II)

На первой стадии необходимо получить растворимую соль меди. Для этого используем оксид меди(II) и серную кислоту. При их взаимодействии происходит реакция нейтрализации основного оксида кислотой с образованием соли и воды.

Признаки реакции: Растворение черного порошка оксида меди(II) при добавлении к нему раствора серной кислоты. В результате образуется раствор характерного голубого цвета, что свидетельствует о наличии в нем гидратированных ионов меди(II) ($Cu^{2+}$).

Молекулярное уравнение:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Так как оксид меди(II) является нерастворимым веществом, а серная кислота — сильным электролитом, полное ионное уравнение выглядит следующим образом:

$CuO + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение, отражающее суть процесса:

$CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

2. Стадия вторая: получение хлорида меди(II)

На второй стадии к полученному на первой стадии раствору сульфата меди(II) добавляем раствор хлорида бария. Между двумя растворимыми солями протекает реакция ионного обмена, если в результате образуется осадок, газ или вода. В данном случае образуется нерастворимый сульфат бария.

Признаки реакции: При смешивании голубого раствора сульфата меди(II) с бесцветным раствором хлорида бария наблюдается выпадение плотного белого творожистого осадка сульфата бария ($BaSO_4$). В растворе остается искомый продукт — хлорид меди(II).

Молекулярное уравнение:

$CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow CuCl_2 + BaSO_4 \downarrow$

Все исходные соли и хлорид меди(II) являются растворимыми, поэтому полное ионное уравнение имеет вид:

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

Сокращенное ионное уравнение, показывающее образование осадка:

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

Ответ:

Получение хлорида меди(II) в две стадии:
1. $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$. Признак реакции: растворение черного твердого вещества с образованием голубого раствора. Ионное уравнение: $CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$.
2. $CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow CuCl_2 + BaSO_4 \downarrow$. Признак реакции: выпадение белого осадка. Ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.