Решение: Цепочка превращений железа
Газ, полученный при взаимодействии пероксида натрия с оксидом углерода(IV), прореагировал с раскалённым железом с образованием железной окалины. Полученное вещество растворили в концентрированной азотной кислоте, при этом наблюдали выделение бурого газа. Образовавшуюся соль выделили и добавили к раствору карбоната калия, наблюдали образование бурого осадка и выделение газа.
Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Решение по шагам
4 шагаПри взаимодействии пероксида натрия с оксидом углерода(IV) образуются карбонат натрия и кислород.
$$2\mathrm{Na_2O_2}+2\mathrm{CO_2}\rightarrow2\mathrm{Na_2CO_3}+\mathrm{O_2}$$Кислород реагирует с раскалённым железом с образованием железной окалины — магнетита.
$$3\mathrm{Fe}+2\mathrm{O_2}\rightarrow\mathrm{Fe_3O_4}$$Магнетит растворяется в концентрированной азотной кислоте. Железо(II) окисляется до железа(III), а азотная кислота восстанавливается до бурого газа $\mathrm{NO_2}$.
$$\mathrm{Fe_3O_4}+10\mathrm{HNO_3}\rightarrow3\mathrm{Fe(NO_3)_3}+\mathrm{NO_2}\uparrow+5\mathrm{H_2O}$$При добавлении карбоната калия к раствору нитрата железа(III) образуются бурый гидроксид железа(III) и углекислый газ.
$$2\mathrm{Fe(NO_3)_3}+3\mathrm{K_2CO_3}+3\mathrm{H_2O}\rightarrow2\mathrm{Fe(OH)_3}\downarrow+6\mathrm{KNO_3}+3\mathrm{CO_2}\uparrow$$2\mathrm{Na_2O_2}+2\mathrm{CO_2}\rightarrow2\mathrm{Na_2CO_3}+\mathrm{O_2}; 3\mathrm{Fe}+2\mathrm{O_2}\rightarrow\mathrm{Fe_3O_4}; \mathrm{Fe_3O_4}+10\mathrm{HNO_3}\rightarrow3\mathrm{Fe(NO_3)_3}+\mathrm{NO_2}+5\mathrm{H_2O}; 2\mathrm{Fe(NO_3)_3}+3\mathrm{K_2CO_3}+3\mathrm{H_2O}\rightarrow2\mathrm{Fe(OH)_3}+6\mathrm{KNO_3}+3\mathrm{CO_2}.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Записывают образование оксида железа(II,III) как образование оксида железа(III).
В реакции магнетита с концентрированной азотной кислотой указывают $\mathrm{NO}$ вместо бурого газа $\mathrm{NO_2}$.
Не учитывают воду в реакции карбоната калия с солью железа(III).
Неправильно определяют бурый осадок как $\mathrm{FeCO_3}$ вместо $\mathrm{Fe(OH)_3}$.