Примеры решения задач

Задача 1. Напишите уравнения реакций, показывающих пе­реход от оксида железа (III) к хлориду железа (II).

Решение. Из оксида железа (III) при нагревании с углем мож­но получить железо:

Fе₂О₃ + 3С = 2Fе + 3CO↑,

которое растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида железа (II):

Fе + 2НСl = FеСl₂ + Н₂↑.

Задача 2. Составьте уравнения химических реакций, позво­ляющих осуществить следующие превращения:

Аg → АgNО₃ → Аg₂О → СН₃СООАg → Аg.

Решение. Серебро растворяется в азотной кислоте:

3Аg + 4НNО_3(разб) = 3АgNО₃ + NО↑ + 2Н₂О.

Растворимые соли серебра реагируют со щелочами, при этом образуется неустойчивый гидроксид серебра (I), который распа­дается на оксид серебра (I) и воду:

2АgNО₃ + 2КОН = Аg₂O↓ + 2КNО₃ + Н₂О.

Оксид серебра (I) растворяется в уксусной кислоте:

Аg₂О + 2СН₃СООН = 2СН₃СООАg + Н₂О.

Серебро вытесняется из своих растворимых солей металлами, стоящими левее него в ряду напряжений, например медью:

2СН₃СООАg + Сu = 2Аg + (СН₃СОО)₂Сu.

Задача 3. Железную пластинку массой 5,2 г продолжитель­ное время выдерживали в растворе, содержащем 1,6 г сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из раствора и вы­сушили. Чему стала равна ее масса?

Решение. Железо стоит в ряду напряжений левее меди, поэто­му оно вытесняет медь из растворов ее солей:

Fе + СuSО₄ = Сu↓ + FеSО₄.

Выделяющаяся медь оседает на железной пластинке.

v(СuSО₄) = 1,6/160 = 0,01 моль. v(Fе) = 5,2/56 = 0,093. Суль­фат меди находится в недостатке. В реакцию вступило 0,01 моль Fе, и образовалось 0,01 моль Сu. Масса пластинки после реакции равна:

m = 5,2 + m(Сu) — m(Fе) = 5,2 + 0,01∙64 — 0,01∙56 = 5,28 г.

Ответ. 5,28 г.

Задача 4. Напишите уравнения реакций, описывающих пре­вращение Сr⁺⁶ → Сr⁺³ а) в кислой; б) в щелочной среде.

Решение. а) В кислой среде хром со степенью окисления +6 существует в виде дихромат-иона Сr₂О₇^2-, а Сr⁺³ — в виде соли хрома (III). Уравнение полуреакции восстановления хрома в кис­лой среде имеет вид:

Сr₂О₇^2- + 14Н⁺ + 6е → 2Сr³⁺ + 7Н₂О.

В качестве восстановителя можно выбрать SО₂:

К₂Сr₂О₇ + 3SО₂ + Н₂SО₄ = К₂SО₄ + Сr₂(SО₄)₃ + Н₂О.

б) В щелочной среде шестивалентный хром существует в виде хромат-иона CrО₄^2-, а трехвалентный — в виде гидроксида Сr(ОН)₃ или хромит-ионов [Сr(ОН)₆]^3- или [Сr(ОН)₄]^—. Полуреак­ция восстановления в избытке щелочи описывается уравнением:

CrO₄^2- + 4Н₂О + 3е → [Сr(ОН)₆]^3- + 2ОН^—.

В качестве восстановителя можно выбрать КNО₂:

2К₂СrО₄ + 3КNО₂ + 2КОН + 5Н₂О = 3КNО₃ + 2К₃[Сr(ОН)₆].

Задача 5. Напишите полные уравнения реакций, соответ­ствующие следующей последовательности превращений:

FеS → X₁→ Fе₂О₃ → Х₂ → FеS.

Определите неизвестные вещества. Укажите условия реакций.

Решение. Оксид железа (III) Fе₂О₃ можно получить термиче­ским разложением кислородсодержащих долей железа (III):

Fе₂(SO₄)₃ = Fе₂O₃ + 3SО₂ + 3/2О₂,

4Fе(NО₃)₃ = 2Fе₂О₃ + 12NО₂ + 3О₂.

FеS можно превратить в соли трехвалентного железа действи­ем кислот-окислителей:

2FеS + 10Н₂SО_4(конц) = Fе₂(SО₄)₃ + 9SО₂ + 10Н₂О,

10FeS + З6HNO_3(разб) = 10Fе(NО₃)₃ + 10S + 3N₂ + 18Н₂О.

Таким образом, вещество X₁ — это Fе₂(SО₄)₃ или Fе(NО₃)₃.

Рассмотрим вторую половину цепочки. Ясно, что одна из двух реакций включает восстановление Fе⁺³. Это может быть первая реакция:

Fе₂О₃ + 3С = 2Fе + 3СО,

Fе + S = FеS.

В этом случае вещество Х₂ — Fе.

Восстановление Fе³⁺ можно осуществить с помощью К₂S и во второй реакции:

Fе₂О₃ + 6НСl = 2FеСl₃ + 3Н₂О,

2FеСl₃ + 3К₂S = 2FеS + S + 6КСl.

Здесь вещество Х₂ — FеСl₃, хотя на его месте могла бы быть лю­бая растворимая соль железа (III).

Ответ. Х₁ — Fе₂(SО₄)₃ или Fе(NО₃)₃, Х₂ — FеСl₃ или Fе.