Задание №9 — Основы неорганической химии

Решение.

Для решения этой задачи проанализируем схему превращений и продукты конечной реакции.

1. Рассмотрим вторую стадию: вещество Y реагирует с разбавленной серной кислотой (H₂SO₄) с образованием смеси двух солей — сульфата железа(III) Fe₂(SO₄)₃ и сульфата железа(II) FeSO₄. Это означает, что в составе вещества Y железо должно находиться одновременно в двух степенях окисления: +2 и +3.

2. Среди предложенного списка веществ таким свойством обладает железная окалина — Fe₃O₄ (смешанный оксид состава FeO • Fe₂O₃). При взаимодействии Fe₃O₄ с кислотами-неокислителями (разбавленной серной кислотой) происходит реакция обмена без изменения степеней окисления, в результате которой образуются две соли:
Fe₃O₄ + 4H₂SO₄(разб.) → Fe₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + 4H₂O
Следовательно, вещество Y — это Fe₃O₄ (вариант №3).

3. Теперь определим вещество X, которое позволяет превратить оксид железа(III) Fe₂O₃ в железную окалину Fe₃O₄. В Fe₂O₃ железо имеет степень окисления +3, а в Fe₃O₄ средняя степень окисления железа ниже (+8/3), так как часть атомов перешла в состояние +2. Значит, процесс Fe₂O₃ → Fe₃O₄ является процессом частичного восстановления.
В качестве восстановителя из предложенного списка подходит водород (H₂). При осторожном нагревании водород может восстанавливать оксид железа(III) не до чистого металла, а до промежуточного оксида:
3Fe₂O₃ + H₂ → (t°) 2Fe₃O₄ + H₂O
Следовательно, вещество X — это H₂ (вариант №1).

4. Проверим остальные варианты: вода (2) и гидроксид калия (5) не реагируют с Fe₂O₃ с образованием окалины. Феррит калия KFeO₂ (4) является продуктом взаимодействия оксида железа с щелочами при сплавлении и не дает нужной смеси солей при реакции с кислотой.

Ответ: X — 1, Y — 3.

Источник: ФИПИ