Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 104.
Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci 4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy o liczbie masowej 56.
Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe3O4. Powstaje on także w czasie spalania żelaza w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe3O4 żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO i Fe2O3. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według równania:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II) (reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze, uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.
Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega wtedy reakcja opisana schematem:
MeI + Me2+II → Me2+I + MeII
Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934; M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550; J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji 1., 2. i 3., które opisano w informacji wprowadzającej do zadań.
Rozwiązanie
Równanie reakcji 1.: 3Fe + 2O2 → Fe3O4
Równanie reakcji 2.: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Równanie reakcji 3.: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Wskazówki
Aby poprawnie rozwiązać zadanie, musisz skorzystać z informacji do zadań, w której opisane są poszczególne przemiany. I tak: dla reakcji 1. podane zostały nazwy substratów i wzór produktu reakcji, dla przemiany 2. podane zostały nazwy substratów i nazwa wodnego roztworu powstałego po reakcji (w tym przypadku trzeba pamiętać o drugim produkcie – wodorze – który wydziela się podczas przemiany), dla reakcji 3. podano nazwy substratów i produktu reakcji. Zapisać musisz więc wzory substratów i produktów wszystkich przemian, a następnie dokonać bilansu masy i dobrać współczynniki stechiometryczne. Zwróć uwagę, że zgodnie z poleceniem wszystkie równania reakcji powinny być zapisane w formie cząsteczkowej.
