Номер 5, страница 19 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Определение вещества Y

Исходя из цепочки превращений $\text{Fe} \to \text{Y} \to \text{Fe(OH)}_2 \to \text{FeO} \to \text{Y} \to \text{Fe}$, можно определить вещество Y.

Превращение $\text{Y} \to \text{Fe(OH)}_2$ указывает на то, что Y является соединением железа(II), так как в гидроксиде железа(II) ($\text{Fe(OH)}_2$) железо имеет степень окисления +2. Простейшее и наиболее распространенное растворимое соединение железа(II) – это его соли, например, хлорид железа(II) $\text{FeCl}_2$ или сульфат железа(II) $\text{FeSO}_4$. Для демонстрации реакций выберем $\text{FeCl}_2$.

Превращение $\text{FeO} \to \text{Y}$ также подтверждает, что Y должно быть соединением железа(II), которое может быть получено из оксида железа(II) реакцией с кислотой.

Превращение $\text{Y} \to \text{Fe}$ показывает, что Y может быть восстановлено до элементарного железа.

Исходя из этого, вещество Y = $\text{FeCl}_2$ (хлорид железа(II)).

Ответ:

Осуществите превращения: $\text{Fe} \to \text{Y} \to \text{Fe(OH)}_2 \to \text{FeO} \to \text{Y} \to \text{Fe}$

1. $\text{Fe} \to \text{Y}$ (т.е. $\text{Fe} \to \text{FeCl}_2$)

Решение

Уравнение реакции:

$\text{Fe} + \text{HCl} \to \text{FeCl}_2 + \text{H}_2$

Расставим коэффициенты методом электронного баланса:

Определяем степени окисления элементов:

$\text{Fe}^0 + \text{H}^{+1}\text{Cl}^{-1} \to \text{Fe}^{+2}\text{Cl}_2^{-1} + \text{H}_2^0$

Запишем полуреакции окисления и восстановления:

Окисление: $\text{Fe}^0 - 2\text{e}^- \to \text{Fe}^{+2}$ (Железо отдает 2 электрона, является восстановителем)

Восстановление: $2\text{H}^{+1} + 2\text{e}^- \to \text{H}_2^0$ (Ионы водорода принимают 2 электрона, являются окислителем)

Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (НОК(2, 2) = 2). Коэффициенты перед полуреакциями равны 1.

Суммируем полуреакции с учетом коэффициентов:

$\text{Fe} + 2\text{H}^+ \to \text{Fe}^{+2} + \text{H}_2$

Переносим коэффициенты в исходное уравнение:

$\text{Fe} + 2\text{HCl} \to \text{FeCl}_2 + \text{H}_2$

Окислитель: Ионы водорода $\text{H}^{+1}$ (в составе соляной кислоты $\text{HCl}$)

Восстановитель: Железо $\text{Fe}^0$

Ответ: $\text{Fe} + 2\text{HCl} \to \text{FeCl}_2 + \text{H}_2$. Окислитель - $\text{H}^{+1}$ (в $\text{HCl}$), восстановитель - $\text{Fe}^0$.

2. $\text{Y} \to \text{Fe(OH)}_2$ (т.е. $\text{FeCl}_2 \to \text{Fe(OH)}_2$)

Решение

Для получения гидроксида железа(II) из хлорида железа(II) необходимо добавить щелочь:

$\text{FeCl}_2 + 2\text{NaOH} \to \text{Fe(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl}$

Ответ: $\text{FeCl}_2 + 2\text{NaOH} \to \text{Fe(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl}$.

3. $\text{Fe(OH)}_2 \to \text{FeO}$

Решение

Гидроксид железа(II) при нагревании разлагается на оксид железа(II) и воду:

$\text{Fe(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{FeO} + \text{H}_2\text{O}$

Ответ: $\text{Fe(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{FeO} + \text{H}_2\text{O}$.

4. $\text{FeO} \to \text{Y}$ (т.е. $\text{FeO} \to \text{FeCl}_2$)

Решение

Оксид железа(II) может реагировать с кислотами, образуя соли железа(II) и воду:

$\text{FeO} + 2\text{HCl} \to \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Ответ: $\text{FeO} + 2\text{HCl} \to \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$.

5. $\text{Y} \to \text{Fe}$ (т.е. $\text{FeCl}_2 \to \text{Fe}$)

Решение

Для восстановления соли железа(II) до чистого железа можно использовать более активный металл, например, магний:

$\text{FeCl}_2 + \text{Mg} \to \text{Fe} + \text{MgCl}_2$

Ответ: $\text{FeCl}_2 + \text{Mg} \to \text{Fe} + \text{MgCl}_2$.