Условие задачи
Напишите уравнения реакций
Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe 2 O3 → Fe2(SO4)3
Решение
Ниже представлено подробное решение задачи по химии (неорганическая химия, реакции гидролиза, дегидратации и реакции сульфатирования).
Задача требует записи последовательности реакций, в которых исходным веществом является сульфат железа(III) (Fe₂(SO₄)₃), который превращается в гидроксид железа(III) (Fe(OH)₃), затем через дегидратацию – в оксид железа(III) (Fe₂O₃), а далее оксид снова превращается в сульфат железа(III).
1. ПЕРВАЯ РЕАКЦИЯ. Гидролиз сульфата железа(III)
При добавлении воды происходит гидролиз сульфата, при котором часть воды замещает сульфат-части, и образуется нерастворимый гидроксид железа(III) с выделением серной кислоты. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄
Пояснения по стехиометрии:
• В левой части – 2 атома Fe, 3 группы SO₄ и 6 молекул воды.
• При реакциях гидролиза каждый ион Fe³⁺ превращается в осадок гидроксида Fe(OH)₃.
• Образуется 3 молекулы серной кислоты, что соответствует 3 ионам SO₄ из исходного сульфата.
2. ВТОРАЯ РЕАКЦИЯ. Дегидратация гидроксида железа(III)
При нагревании гидроксид железа(III) теряет воду и превращается в оксид железа(III). Уравнение реакции:
2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O
Здесь:
• Два моль Fe(OH)₃ дают один моль оксида Fe₂O₃ с выходом 3 молекул воды.
• Эта реакция часто используется при приготовлении оксида железа из гидроксида.
3. ТРЕТЬЯ РЕАКЦИЯ. Обратное сульфатирование
Оксид железа(III) реагирует с серной кислотой для получения сульфата железа(III). Уравнение реакции:
Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Пояснения:
• Оксид железа(III) (в нем железо находится в степени окисления +3) реагирует с тремя молекулами серной кислоты, после чего образуется сульфат железа(III).
• При этом выделяется 3 молекулы воды.
Таким образом, последовательность реакций соответствует следующим уравнениям:
1) Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄
2) 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O
3) Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Следуя правилам химической стехиометрии, все элементы сохраняются во всех реакциях.