езо в отсутствии влаги на воздухе устойчиво. Но при нагревании оно взаимодействует кислородом с образованием смешанного оксида Fe304: 3Fe 4- 202 = Fe304 или 3Fe + 202 = FeO-Fe203(2) Это окислительно-восстановительная реакция, как любая реакция горения. Атомы железа являются восстановителями, атомы кислорода в молекуле кислорода — окислителями. Уравнение электронного баланса: Fe° - 2е - Fe+2

2Fe° - бе « 2Fe+3 02° + 4е = 202

1, окисление,

2, восстановление. При обычной температуре концентрированная серная кислота с железом не взаимодействует. Однако при нагревании она действует на железо как окислитель, восстанавливаясь до S02. Поэтому последняя реакция в цепочке превращений будет выглядеть следующим образом: 2Fe + 6H2S04 (кояц) - Fe2(S04)3+ 3S02 + 6Н20 (4) Уравнение электронного баланса:

2Fe° - бе = 2Fe+3 S+6 + 2е = S+4

1, окисление,

2, восстановление.

Основные коэффициенты в уравнении: 2 — перед атомом железа и 3 — перед молекулой H2S04. Следовательно, можно записать:

2Fe + 3H2S04 -> Fe2(S04)3+ 3S02.

Однако молекулы серной кислоты расходуются не только на окисление железа, но и на связывание ионов Fe3+, образующихся по реакции (как азотная кислота в примере 1). Так как в молекуле Fe(S04)3 — 2 иона Fe3+ приходится 3 иона SO2, то в левую часть последнего уравнения следует добавить еще 3 молекулы H2S04:

2Fe 4- 3H2S04(Ha окисление) 4- 3H2S04(Ha связывание ионов) —> Fe2(S04)3 4- 3S02.

Для уравнения числа атомов водорода и кислорода справа останется добавить 6 молекул воды, в результате получаем уравнение реакции (4).

Пример 3. Имеется смесь гашеной извести, карбоната и сульфата кальция. При обработке 31 г этой смеси соляной кислотой выделилось 2,24 л газа и осталось 13,6 г твердого осадка. Определить состав смеси.

Решение.

Са(ОН)2 4- 2НС1 -» СаС12 4- 2ЯО,

СаС03 4- 2НС1 -> СаС12 + С02Т 4- Н20.

100 г 22,4 л

Остаток CaS04; следовательно, его в смеси было 13,6 г. Выделилось 2,24 л газа С02 (уравнение 2); значит, СаС03 было 10 г.

Тогда т(Са(ОН)2): 31 - 13,6 - 10 = 7,4 г.

Пример 4. 26,2 г соли оранжевого цвета растворили в воде, раствор подкислили, затем влили в него избыток сульфита натрия. Окраска раствора стала зеленовато-фиолетовой. При осторожном добавлении к нему раствора щелочи сначала выпал аморфный осадок зеленого цвета, который при дальнейшем добавлении щелочи растворился. Какое вещество было взято и сколько миллилитров 20% -ного раствора гидроксида натрия потребовалось для полного растворения выпавшего осадка?

Решение.

Na2Cr207 + 3Na2S03 + 4H2S04 -> Cr(S04)3 + 4- 4Na2S04 + 4H20 (1)

Сг2072- 4- 3S032 4- 8Н+ -» 2Сг3+ 4- 3SO/ 4- 4Н20, Cr2(S04)3 4- 6NaOH -> 2Сг(ОН3) 4- 3Na2S04, Cr(OH)3+ NaOH -> NaCr02 4- 2Н20 (3). Так как взято 0,1 моль Na2Cr207, то Сг(ОН)3 получится 0,2 моль (из уравнений 1 и 2), а поэтому для растворения Сг(ОН)3 необходимо тоже 0,2 моль NaOH, т.е. 8 г (3). Объем 20%-ного раствора NaOH будет составлять:

8 * 100

-32,8 мл.

20- 1,22

Пример 5. 28,8 г смеси железа с железной окалиной восстановили водородом. Продукты реакции обработали без доступа воздуха соля-

Cr2072- + 14H+ 4- бе -> 2Cr3+ 4- 7Н20 1 SOf 4- Н20 - 2е -> SO2' 4- 2Н+ ной кислотой, при этом выделилось 8,96л газа (н.у.) Определите количественный состав исходной смеси. Решение.

Пусть Fe в смеси было х г. Тогда Fe304 будет (28,8-х) г.

Fe304 4- 4Н2 -> 3Fe + 4Н20, Mr(Fe304) = 56-3 4- 16-4 = 232. Из 232 г Fe304 получаем 168 г Fe. Из (28,8-х) г — у г Fe.

168 • (28,8 - х)

у = Fe, получилось после вое-

232

становления Feg04.

Fe 4- 2НС1 -> FeCl2 + H2t

1 моль 1 моль

Z моль 0,4 моль

V 8,98

v = — = = 0,4 моль

V 22,4

Z = 0,4 моль Fe; х 4 y=z

168 • (28,8 - х)

х-Ь — = 22,4

232

х = 5,6 г Fe было в исходной смеси;

28,8 - 5,6 = 23,2 г Fe304 было в исходной смеси.

Пример 6. Имеется 10 г смеси сульфата железа (II) и сульфата железа (III). На взаимодействие с этой смесью израсходовано 1,58 г пер-манганата калия в кислой среде. Определите количественный состав в смеси.

Решение. С KMn04 реагирует только FeS04 — это используется в аналитической практике для определения иона Fe2+.

10 моль 2 моль

10FeSO4 + 2KMn04 + 8H2S04 -> 5Fe2(S04)3 + + 2MnS04 + K2S04 + 8H20 x моль 0,01 моль

m 1,58

v =— = — 0,01 моль

М 158

Мг(КМп04) = 158

х = 0,05 моль FeS04

Mr(FeS04) =152

M(FeS04) = 152 г/моль

m(FeS04) = M-v = 1520,05 = 7,6 г

10 г - 7,6 г = 2,4 г — Fe2(S04)3.

Пример 7. Вычислите массовую долю хлорида меди (II) в растворе, если известно, что при добавлении к 150 г этого раствора избытка раствора сульфида натрия образовалось 4,78 г осадка. Сколько молей растворенного вещества содержалось в 150 г раствора сульфата меди (II)?

Решение.

Реакция взаимодействия солей СиС12 и Na2S в растворе идет с образованием осадка сульфида меди CuS:

CuCl2 + Na2S -> CuS + 2NaCl.

Так как хлорид меди (II) дан в недостатке, он весь прореагировал с сульфидом натрия, и массу его и число молей можно рассчитать по уравнению реакции. Вычисление массы СиС12