Металл с бледно-зелёными растворами солей
Самый важный сплавный металл X растворяется в кислотах с образованием бледно-зеленых растворов солей.
Самый важный сплавный металл X растворяется в соляной (реакция 1) и разбавленной серной (реакция 10) кислотах с образованием бледно-зеленых растворов солей A и H. Соль H в виде кристаллогидрата широко известна в садоводстве как железный купорос. При горении X в токе хлора образуется бурая соль B (реакция 2).
Добавление щелочи к A дает белый осадок C (реакция 3), который на воздухе мгновенно зеленеет, а затем становится бурым осадком D (реакция 5). Этот же бурый осадок D выпадает при добавлении щелочи к соли B (реакция 4), а также при действии аммиака на соль I (реакция 12) (которая получается окислением H марганцовкой в кислой среде (реакция 11)). При сильном прокаливании D образуется красно-коричневый порошок E (минерал гематит / красный железняк) (реакция 6). Массовая доля кислорода в E ровно $30,00\%$. Однако при горении самого металла X в кислороде образуется смешанный оксид F (железная окалина) (реакция 7).
Для качественного обнаружения ионов металла используют соли: при добавлении желтой или красной кровяной соли к B (реакция 9) и A (реакция 8) соответственно выпадает один и тот же синий осадок G (берлинская лазурь / турнбулева синь).
Если металл X нагревать с серой, получается черный сульфид K (пирротин) (реакция 14), а при избытке серы — дисульфид L (минерал пирит / серный колчедан) (реакция 15), обладающий металлическим блеском, похожим на золото. Массовая доля серы в пирите составляет $53,33\%$. Обжиг пирита дает оксид E (реакция 16).
Высшая степень окисления металла достигается в щелочной среде: если подействовать бромом и щелочью на D, образуется насыщенно-фиолетовый раствор соли J (феррата калия) (реакция 13), в котором массовая доля металла равна $28,28\%$.
Схема превращений (13 веществ):
- X → B + Cl₂, t° (реакция 2)
- X → F + O₂, t° (реакция 7)
- I → D + NH₃·H₂O (реакция 12)
- L → E + O₂, t° (реакция 16)
Показать решение и уравнения реакций
ОтветШаг 1: Расшифровка веществ.
Красно-коричневый порошок E с $\omega(O) = 30,00\%$ — это $Fe_2O_3$ (гематит). $M = 112 + 48 = 160$. $\omega(O) = 48/160 = 0.30$.
Пирит L с $\omega(S) = 53,33\%$ — это $FeS_2$. $M = 56 + 64 = 120$. $\omega(S) = 64/120 \approx 0.5333$.
Феррат калия J с $\omega(Me) = 28,28\%$ — это $K_2FeO_4$. $M = 78 + 56 + 64 = 198$. $\omega(Fe) = 56/198 \approx 0.2828$.
Все расчеты подтверждают, что X — Железо.
Вещества: X = $Fe$, A = $FeCl_2$, B = $FeCl_3$, C = $Fe(OH)_2$, D = $Fe(OH)_3$, E = $Fe_2O_3$, F = $Fe_3O_4$, G = $KFe[Fe(CN)_6]$, H = $FeSO_4$, I = $Fe_2(SO_4)_3$, J = $K_2FeO_4$, K = $FeS$, L = $FeS_2$.
Реакции (16 уравнений):
1. $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$
2. $2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} 2FeCl_3$
3. $FeCl_2 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2KCl$
4. $FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3KCl$
5. $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$
6. $2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Fe_2O_3 + 3H_2O$
7. $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4$
8. $FeCl_2 + K_3[Fe(CN)_6] \rightarrow KFe[Fe(CN)_6]\downarrow + 2KCl$
9. $FeCl_3 + K_4[Fe(CN)_6] \rightarrow KFe[Fe(CN)_6]\downarrow + 3KCl$
10. $Fe + H_2SO_4(разб) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$
11. $10FeSO_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O$
12. $Fe_2(SO_4)_3 + 6NH_3\cdot H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$
13. $2Fe(OH)_3 + 3Br_2 + 10KOH \xrightarrow{t^\circ} 2K_2FeO_4 + 6KBr + 8H_2O$
14. $Fe + S \xrightarrow{t^\circ} FeS$
15. $FeS + S \xrightarrow{t^\circ} FeS_2$
16. $4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Fe_2O_3 + 8SO_2\uparrow$