Номер 1461, страница 227 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1461. Укажите верные утверждения:

а) при взаимодействии оксида железа$(II)$ с концентрированной азотной кислотой образуется нитрат железа$(II)$;

б) оксид и гидроксид железа$(II)$ обладают основными свойствами;

в) влажный гидроксид железа$(II)$ легко окисляется кислородом воздуха;

г) гидроксид железа$(III)$ реагирует с кислотами, но не реагирует со щелочами;

д) при прокаливании гидроксида железа$(II)$ на воздухе образуется оксид железа$(II)$;

е) ферриты — это соли, в состав аниона которых входит железо$(III)$;

ж) железо входит в состав хлорофилла;

з) формульная единица оксида железа$(II, III)$ состоит из 7 атомов.

а) Концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) является сильным окислителем. Оксид железа(II) ($FeO$) содержит железо в степени окисления +2, которая является промежуточной. Поэтому при реакции с концентрированной азотной кислотой железо(II) окисляется до железа(III), образуя нитрат железа(III) ($Fe(NO_3)_3$), а не нитрат железа(II). Уравнение реакции: $FeO + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: утверждение неверно.

б) Оксид железа(II) ($FeO$) и гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это соединения металла в низкой степени окисления (+2). Такие оксиды и гидроксиды проявляют типичные основные свойства: они реагируют с кислотами с образованием соли и воды, но не реагируют со щелочами.

$FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$

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

Ответ: утверждение верно.

в) Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) – это неустойчивое соединение, которое легко окисляется кислородом воздуха, особенно в присутствии воды (влажный). При этом зеленовато-белый осадок $Fe(OH)_2$ превращается в красно-бурый осадок гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$).

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\downarrow$

Ответ: утверждение верно.

г) Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) проявляет преимущественно основные свойства, реагируя с кислотами ($Fe(OH)_3 + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$). Однако он также обладает очень слабыми кислотными свойствами (является амфотерным) и может реагировать с концентрированными горячими растворами щелочей или при сплавлении со щелочами, образуя соли — ферриты или гидроксокомплексы.

$Fe(OH)_3 + NaOH(\text{конц., гор.}) \rightarrow Na[Fe(OH)_4]$ Поскольку он всё же реагирует со щелочами (хоть и в жестких условиях), утверждение о том, что он "не реагирует", является неверным.

Ответ: утверждение неверно.

д) Прокаливание гидроксида железа(II) на воздухе включает две стадии: термическое разложение и окисление кислородом воздуха. Сначала $Fe(OH)_2$ разлагается, но образовавшийся оксид железа(II) ($FeO$) тут же окисляется до оксида железа(III) ($Fe_2O_3$), так как процесс протекает на воздухе (в присутствии $O_2$) и при высокой температуре.

Суммарное уравнение реакции: $4Fe(OH)_2 + O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4H_2O$. Конечным продуктом является оксид железа(III).

Ответ: утверждение неверно.

е) Ферриты — это класс соединений, которые можно рассматривать как соли, где железо(III) входит в состав сложного аниона. Например, феррит натрия $NaFeO_2$ содержит анион $FeO_2^-$, в котором степень окисления железа +3. Ферриты со структурой шпинели, например, магнетит $Fe_3O_4$ (или $Fe^{II}Fe_2^{III}O_4$), также содержат железо(III) в катионной и/или анионной части кристаллической решетки.

Ответ: утверждение верно.

ж) Хлорофилл, зеленый пигмент растений, является комплексным соединением, в центре которого находится ион магния ($Mg^{2+}$). Железо ($Fe$) является важным микроэлементом для синтеза хлорофилла, но не входит в его состав. Ион железа ($Fe^{2+}$) является центральным атомом в геме, который входит в состав гемоглобина.

Ответ: утверждение неверно.

з) Оксид железа(II, III), или железная окалина (магнетит), имеет химическую формулу $Fe_3O_4$. Его можно рассматривать как смешанный оксид $FeO \cdot Fe_2O_3$. Посчитаем атомы в одной формульной единице $Fe_3O_4$: 3 атома железа (Fe) и 4 атома кислорода (O).

Общее количество атомов = $3 + 4 = 7$.

Ответ: утверждение верно.

Таким образом, верными являются утверждения: б, в, е, з.