Условие задачи
Составьте уравнения химических реакций согласно схеме:
Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeSO4 → Fe(OH)2. Назовите все сложные вещества, укажите тип реакции.
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по химии, в которой необходимо записать уравнения реакций, происходящих по схеме:
Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂
Также требуется назвать все сложные вещества и указать тип каждой реакции.
──────────────────────────────
1. Преобразование Fe(OH)₃ в Fe₂O₃
При нагревании гидроксида железа(III) (Fe(OH)₃) происходит его дегидратация (удаление молекул воды) с образованием оксида железа(III) (Fe₂O₃). Балансируем реакцию.
Исходя из формул:
Fe(OH)₃ содержит 1 атом Fe, 3 атома O и 3 атома H.
Чтобы получить Fe₂O₃, нужно использовать 2 молекулы Fe(OH)₃. Тогда уравнение реакции примет вид:
2 Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3 H₂O
Проверка балансировки:
— Железо: 2 = 2;
— Кислород: (2×3 =) 6 слева, 3 в Fe₂O₃ + 3 в 3 H₂O = 6;
— Водород: 2×3 = 6 слева, 3×2 = 6 справа.
Тип реакции: дегидратация (термическое разложение гидроксида с выделением воды).
──────────────────────────────
2. Получение железа (Fe) из оксида Fe₂O₃
Для восстановления оксида железа(III) до металлического железа обычно используют восстановитель (например, угарный газ или водород). Один из классических процессов – восстановление угарным газом. Уравнение реакции с CO выглядит так:
Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
Проверка балансировки:
— Железо: 2 = 2;
— Углерод: 3 = 3;
— Кислород: у Fe₂O₃ – 3 O, у 3 CO – 3 O; суммарно 6 O слева; справа в 3 CO₂ – 3×2 = 6 O.
Тип реакции: восстановление (восстановительно-окислительная реакция).
Примечание. Возможно также использование водорода:
Fe₂O₃ + 3 H₂ → 2 Fe + 3 H₂O.
Выбор реагента зависит от технологических условий, здесь предложено классическое уравнение с CO.
──────────────────────────────
3. Превращение железа (Fe) в сульфат железа(II) (FeSO₄)
Металлическое железо реагирует с разбавленной серной кислотой (H₂SO₄) с образованием сульфата железа(II) и водорода. Уравнение реакции:
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
Проверка балансировки:
— Железо: 1 = 1;
— Сера: 1 = 1;
— Кислород: 4 = 4;
— Водород: 2 = 2.
Тип реакции: типичный реакция металла с кислотой (окислительно-восстановительные реакции, с выделением водорода).
──────────────────────────────
4. Образование гидроксида железа(II) (Fe(OH)₂) из FeSO₄
Полученный раствор сульфата железа(II) может реагировать с щёлочью (например, гидроксидом натрия, NaOH) с образованием нерастворимого гидроксида железа(II) в виде осадка и сульфата натрия. Запишем уравнение реакции:
FeSO₄ + 2 NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄
Проверка балансировки:
— Железо: 1 = 1;
— Сера: 1 = 1;
— Натрий: 2 = 2;
— Гидроксидные группы: 2 NaOH дают 2 OH, что соответствует составу Fe(OH)₂;
— Кислород и водород в остальных группах также сходятся.
Тип реакции: обменная реакция (реакция двойного замещения) с осаждением нерастворимого соединения.
──────────────────────────────
Сложные вещества и их названия
Под сложными веществами в данной задаче подразумеваются соединения, состоящие из нескольких химических элементов (не элементарные вещества). В схеме сложными веществами являются:
• Fe(OH)₃ – гидроксид железа(III);
• Fe₂O₃ – оксид железа(III);
• FeSO₄ – сульфат железа(II);
• Fe(OH)₂ – гидроксид железа(II).
Единственным простым веществом здесь является металлическое железо (Fe).
──────────────────────────────
Вывод
Мы получили следующие уравнения реакций:
1) 2 Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3 H₂O (термическое разложение, дегидратация);
2) Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂ (восстановление оксида);
3) Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ (реакция металла с кислотой, окислительно-восстановительная реакция);
4) FeSO₄ + 2 NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄ (реакция обмена, осаждение).
Таким образом, по схеме выделяем следующие стадии и соответствующие типы реакций, а также перечисляем сложные вещества (соединения), участвующие в цепочке.
Это и является подробным решением задачи с использованием правил химической балансировки и классификации реакций.