Номер 10, страница 71 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

Цепочка химических превращений: $Fe \rightarrow FeO \rightarrow FeSO_4 \rightarrow Fe(NO_3)_2$.

Найти:

Формулы веществ, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Решение:

Рассмотрим каждое превращение в цепочке по порядку:

1.$Fe \rightarrow FeO$
Для получения оксида железа(II) ($FeO$) из металлического железа ($Fe$) необходимо прореагировать железо с кислородом ($O_2$) при нагревании.Реакция: $2Fe + O_2 \xrightarrow{t} 2FeO$.Следовательно, первым необходимым веществом является $O_2$.

2.$FeO \rightarrow FeSO_4$
Оксид железа(II) ($FeO$) является основным оксидом. Для получения сульфата железа(II) ($FeSO_4$) из основного оксида необходимо прореагировать его с серной кислотой ($H_2SO_4$).Реакция: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$.Следовательно, вторым необходимым веществом является $H_2SO_4$.

3.$FeSO_4 \rightarrow Fe(NO_3)_2$
Для получения нитрата железа(II) ($Fe(NO_3)_2$) из сульфата железа(II) ($FeSO_4$) можно использовать реакцию ионного обмена. Чтобы реакция протекала до конца, один из продуктов должен быть осадком, газом или водой. В данном случае, нам нужно заменить сульфат-ион на нитрат-ион. Используем растворимый нитрат, который образует нерастворимый осадок с сульфат-ионом, например, нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$).Реакция: $FeSO_4 (aq) + Ba(NO_3)_2 (aq) \rightarrow Fe(NO_3)_2 (aq) + BaSO_4 (s)$.Образование нерастворимого осадка сульфата бария ($BaSO_4$) является движущей силой реакции, обеспечивающей её протекание до конца.Следовательно, третьим необходимым веществом является $Ba(NO_3)_2$.

Таким образом, необходимый набор веществ в последовательности: $O_2, H_2SO_4, Ba(NO_3)_2$.

Проверим предложенные варианты:

а) $O_2, H_2SO_4, HNO_3$;

Первые два реагента подходят. Использование $HNO_3$ для превращения $FeSO_4 \rightarrow Fe(NO_3)_2$ менее предпочтительно, чем $Ba(NO_3)_2$, так как $HNO_3$ является окислителем и может окислить $Fe^{2+}$ до $Fe^{3+}$, а также реакция $FeSO_4 + 2HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + H_2SO_4$ не имеет явной движущей силы (выпадение осадка или выделение газа) для полного протекания.

Ответ:

Не является оптимальным вариантом.

б) $O_2, H_2SO_4, Ba(NO_3)_2$;

1. $Fe + O_2 \xrightarrow{t} FeO$
2. $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$
3. $FeSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + BaSO_4 \downarrow$
Все три реакции протекают успешно и однозначно с использованием данных реагентов.

Ответ:

Верный вариант.

в) $O_2, HNO_3, H_2SO_4$;

Последовательность реагентов не соответствует превращениям. $HNO_3$ не может превратить $FeO$ в $FeSO_4$ (она превратит $FeO$ в $Fe(NO_3)_2$).

Ответ:

Неверно.

г) $Cl_2, O_2, HNO_3$.

Первый реагент $Cl_2$ не подходит для получения $FeO$ из $Fe$. Реакция железа с хлором приводит к образованию хлорида железа(III) ($FeCl_3$), а не оксида железа(II).

Ответ:

Неверно.

Ответ:

б) $O_2, H_2SO_4, Ba(NO_3)_2$;