Условие задачи

Схеме превращения Fe ⟶ Fe3+ соответствует уравнение химической реакции1) Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2↑2) FeO + CO = Fe + CO2↑3) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑4) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Решение

Дисциплина данной задачи – неорганическая химия, в частности стехиометрия и определение степени окисления при протекании кислотно-основных реакций.

Задача сводится к сопоставлению реакции из приведённого комплекса уравнений с превращением металлического железа (Fe) в соединение, в котором его степень окисления равна +3 (Fe³⁺).

Рассмотрим каждую реакцию подробно:

1) Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂↑
В этом уравнении оксид железа (Fe₂O₃), где железо имеет степень окисления +3, превращается в оксид железа(II) (FeO), где Fe имеет степень +2. Здесь происходит восстановление оксида железа(III) до железа(II), а не превращение металлического железа в Fe³⁺.

2) FeO + CO → Fe + CO₂↑
В данной реакции железо(II) из FeO далее восстанавливается до металлического железа (Fe⁰). Получаем Fe в нулевой степени окисления, а не Fe³⁺.

3) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑
Металлическое железо реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида железа(II) (FeCl₂). Здесь железо переходит из степени 0 в степень +2. По условию же требуется получение иона Fe³⁺.

4) 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃
В этой реакции металлическое железо окисляется, реакция протекает с образованием хлорида железа(III) (FeCl₃). Здесь железо переходит из степени 0 непосредственно в степень +3, что соответствует превращению Fe ⟶ Fe³⁺.

Таким образом, искомому превращению соответствует четвертая реакция.

Ответ: реакция 4 – 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃.