Номер 2, страница 176 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 49. Соединения железа. Тестовые задания - номер 2, страница 176.

Условие.

2. В схеме реакции $\text{Fe}_3\text{O}_4$ + ... $\rightarrow$ $\text{Fe}$ + $\text{H}_2\text{O}$ вместо многоточия следует поставить формулу

1) углерода

2) соли

3) водорода

4) оксида углерода(II)

Решение.

Решение 2.

Решение

Рассмотрим предложенную схему химической реакции: $Fe_3O_4 + ... \rightarrow Fe + H_2O$.

Данная реакция является окислительно-восстановительной, в ходе которой оксид железа(II,III), известный как железная окалина или магнетит ($Fe_3O_4$), восстанавливается до чистого железа ($Fe$). Для этого процесса требуется вещество-восстановитель.

Для того чтобы определить недостающий реагент, проанализируем продукты реакции. В правой части уравнения мы видим образование воды ($H_2O$). Согласно закону сохранения массы, атомы всех химических элементов должны присутствовать в равных количествах как в реагентах, так и в продуктах. Поскольку в продуктах реакции есть атомы водорода (в составе молекулы воды), то они должны входить и в состав одного из исходных веществ.

Рассмотрим предложенные варианты:

1. углерода ($C$): Углерод является хорошим восстановителем, но при реакции с оксидами металлов он окисляется до оксида углерода(II) ($CO$) или оксида углерода(IV) ($CO_2$). В продуктах не было бы воды. Например: $Fe_3O_4 + 4C \rightarrow 3Fe + 4CO$. Этот вариант не подходит.

2. соли: Это общий класс соединений. Соли, как правило, не выступают в роли восстановителей в подобных реакциях. Этот вариант некорректен.

3. водорода ($H_2$): Молекулярный водород является сильным восстановителем и содержит необходимый нам элемент — водород. При его реакции с оксидом железа образуется железо и вода. Давайте подставим водород в схему и уравняем реакцию методом электронного баланса или подбором коэффициентов:

   $Fe_3O_4 + H_2 \rightarrow Fe + H_2O$

   Уравняем количество атомов железа: $Fe_3O_4 + H_2 \rightarrow 3Fe + H_2O$

   Уравняем количество атомов кислорода: $Fe_3O_4 + H_2 \rightarrow 3Fe + 4H_2O$

   Уравняем количество атомов водорода: $Fe_3O_4 + 4H_2 \rightarrow 3Fe + 4H_2O$

   Полученное уравнение сбалансировано. Эта реакция осуществима (происходит при нагревании). Следовательно, этот вариант является правильным.

4. оксида углерода(II) ($CO$): Угарный газ является восстановителем, широко используемым в металлургии, но продуктом его окисления является углекислый газ ($CO_2$), а не вода. Реакция выглядела бы так: $Fe_3O_4 + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_2$. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственное вещество из списка, которое при реакции с $Fe_3O_4$ образует $Fe$ и $H_2O$, — это водород.

Ответ: 3) водорода