1) При растворении оксида меди (II) в серной кислоте образовалась безводная соль массой 40 г, что составило 96% от теоретически возможного. Рассчитайте массу оксида меди, вступившего в реакцию. 2) Составить уравнения реакций переходов:
Fe→ FeSO4 →Fe(NO3)2→ Fe(OH)2 → FeO →Fe
Реакцию ионного обмена рассмотрите с точки зрения ТЭД
Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в окислительно-восстановительной реакции.
Масса безводной соли, образовавшейся при растворении оксида меди (II), равна 40 г, что составляет 96% от теоретически возможной массы безводной соли. Масса безводной соли, соответствующая 100% теоретического выхода, может быть вычислена по следующей формуле:
Масса безводной соли (100%) = (Масса безводной соли (данная) / Процент теоретического выхода) * 100
В данном случае:
Масса безводной соли (100%) = (40 г / 96%) * 100 = 41.67 г
Теперь нам необходимо определить массу оксида меди (CuO), вступившего в реакцию. По уравнению реакции растворения оксида меди (II) в серной кислоте мы знаем, что 1 моль оксида меди (II) дает 1 моль безводной соли. Таким образом, мы можем рассчитать количество молей безводной соли и на основе этого вычислить массу оксида меди (CuO).
Молярная масса безводной соли (CuSO4) = масса безводной соли (100%) / количество молей безводной соли (CuSO4)
Молярная масса безводной соли (CuSO4) = 41.67 г / (63.55 г/моль + 32.06 г/моль + (4*16.00 г/моль)) = 41.67 г / 159.61 г/моль ≈ 0.2614 моль
Так как каждая моль безводной соли соответствует одной моли оксида меди (CuO), массу оксида меди (CuO) можно рассчитать следующим образом:
Масса оксида меди (CuO) = количество молей оксида меди (CuO) * молярная масса оксида меди (CuO)
Масса оксида меди (CuO) = 0.2614 моль * (63.55 г/моль + 16.00 г/моль) = 18.72 г
Таким образом, масса оксида меди (CuO), вступившего в реакцию, составляет 18.72 г.
2) Уравнения реакций перехода можно составить следующим образом:
Fe → FeSO4 → Fe(NO3)2 → Fe(OH)2 → FeO → Fe
а) Железо (Fe) окисляется и превращается в сульфат железа (FeSO4):
2 Fe + 3 O2 → 2 FeSO4
б) Сульфат железа (FeSO4) подвергается реакции ионного обмена с нитратом свинца (Pb(NO3)2) и образует нитрат железа (Fe(NO3)2) и гидросульфат свинца (Pb(HSO4)2):
FeSO4 + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb(HSO4)2
в) Нитрат железа (Fe(NO3)2) подвергается реакции нейтрализации с гидроксидом натрия (NaOH) и образует гидроксид железа (Fe(OH)2) и нитрат натрия (NaNO3):
Fe(NO3)2 + 2 NaOH → Fe(OH)2 + 2 NaNO3
г) Гидроксид железа (Fe(OH)2) окисляется и превращается в оксид железа (FeO):
2 Fe(OH)2 + O2 → 2 FeO + 2 H2O
д) Оксид железа (FeO) подвергается реакции окисления и превращается в металлическое железо (Fe):
FeO + 1/2 O2 → Fe
Реакцию ионного обмена между FeSO4 и Pb(NO3)2 рассмотрим с точки зрения ТЭД (теории электролитической диссоциации).
FeSO4 и Pb(NO3)2 диссоциируют в растворах на ионы:
FeSO4 → Fe2+ + SO4^2-
Pb(NO3)2 → Pb2+ + 2 NO3^-
В реакции ионного обмена ионы Fe2+ и Pb2+ обмениваются партнерами:
Fe2+ + Pb(NO3)2 → Pb2+ + Fe(NO3)2
Наконец, для расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительной реакции, мы должны учитывать изменение степени окисления элементов.
В данном случае, обратим внимание на изменение степени окисления железа.
Исходный элементарный атом железа (Fe) имеет степень окисления 0 и в оксиде железа (FeO) его степень окисления равна +2, что означает, что железо окислено.
Таким образом, уравнение окислительно-восстановительной реакции:
Fe + 1/2 O2 → FeO
В данном случае коэффициенты перед реагентами и продуктами уравнения могут быть равными:
1 Fe + 1/2 O2 → 1 FeO