Условие задачи
Запишите уравнения реакций, схемы которых:
a) Li + O2 → …;
б) Al + O2 → …;
в) Fe + Cl2 → FeCl3;
г) Fe + H2O + O2 = Fe(OH) 3.
Решение
Наша задача из области неорганической химии – составление и балансировка уравнений реакций, в которых металл взаимодействует с кислородом, хлором и влагой. Ниже приведём подробное решение для каждой реакции с объяснениями.
──────────────────────────────
а) Реакция лития с кислородом
Литий – щёлочной металл, при реакции с кислородом отдаёт электроны, и основным продуктом является нормальный оксид, а не перекись или супероксид (как это бывает у более тяжёлых щёлочных металлов). Для получения литиевого оксида Li₂O балансируем реакцию.
Исходное уравнение реакции:
Li + O₂ → Li₂O
Чтобы составить правильно сбалансированное уравнение, подберём коэффициенты. Учтём, что в Li₂O два атома лития. Запишем:
4 Li + O₂ → 2 Li₂O
Проверка баланса:
• Литий: слева 4 атома, справа 2 × 2 = 4 атома.
• Кислород: слева O₂ – 2 атома, справа 2 Li₂O → 2 × 1 = 2 атома.
──────────────────────────────
б) Реакция алюминия с кислородом
Алюминий при горении образует оксид алюминия Al₂O₃. Запишем исходное уравнение:
Al + O₂ → Al₂O₃
Балансировка:
Чтобы получить два атома алюминия в Al₂O₃, нужно взять 4 атома алюминия, а кислород подберём с коэффициентом 3:
4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃
Проверка:
• Алюминий: слева 4 атома, справа 2 × 2 = 4.
• Кислород: слева 3 O₂ → 3 × 2 = 6 атомов, справа 2 Al₂O₃ → 2 × 3 = 6.
──────────────────────────────
в) Реакция железа с хлором
Железо реагирует с хлором с образованием хлорида железа(III) FeCl₃. Исходное уравнение:
Fe + Cl₂ → FeCl₃
Балансировка:
Продукт содержит 1 атом железа и 3 атома хлора, поэтому необходимо обеспечить, чтобы количество атомов хлора слева было кратно 3. Наименьшие целые коэффициенты получаются следующим образом:
2 Fe + 3 Cl₂ → 2 FeCl₃
Проверка:
• Железо: слева 2 атома, справа 2.
• Хлор: слева 3 × 2 = 6 атомов, справа 2 × 3 = 6.
──────────────────────────────
г) Образование гидроксида железа(III) из железа, воды и кислорода
При коррозии железа в присутствии воды и кислорода образуется гидроксид железа(III) Fe(OH)₃. Исходное уравнение:
Fe + H₂O + O₂ → Fe(OH)₃
Балансируем по всем элементам. Пусть для получения целых коэффициентов используем 4 молекулы железа:
4 Fe + 3 O₂ + 6 H₂O → 4 Fe(OH)₃
Проверка:
• Железо: слева 4, справа 4.
• Кислород: слева 3 O₂ → 3×2 = 6, плюс 6 H₂O → 6, всего 12. Справа 4 Fe(OH)₃, в каждом 3 кислорода, получается 4×3 = 12.
• Водород: слева 6 H₂O → 6×2 = 12, справа 4 Fe(OH)₃, 4×3 = 12.
──────────────────────────────
Ответ:
а) 4 Li + O₂ → 2 Li₂O
б) 4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃
в) 2 Fe + 3 Cl₂ → 2 FeCl₃
г) 4 Fe + 3 O₂ + 6 H₂O → 4 Fe(OH)₃
Таким образом, мы составили и сбалансировали уравнения всех реакций согласно правилам неорганической химии.