ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер p108.6

План решения:

Для каждой цепочки превращений необходимо определить промежуточное вещество X, исходя из свойств исходных и конечных продуктов. В пункте а) нужно получить медь из хлорида железа(II), что требует реакции замещения или восстановления через гидроксид/оксид. В пункте б) из хлорида цинка нужно получить гидроксид цинка, используя реакцию обмена с щелочью. В пункте в) из хлорида алюминия нужно получить оксид алюминия, что обычно реализуется через получение гидроксида и его последующий прожарку.

Вычисления и уравнения реакций:

а) FeCl₂→X→Cu

Прямое превращение соли железа в медь невозможно одной реакцией без участия более активного металла, но здесь X — это промежуточное звено. Наиболее логичный путь: сначала получаем гидроксид железа(II), затем восстанавливаем до металла (или используем реакцию с более активным металлом для получения Fe, но конечный продукт Cu). Однако, стандартная школьная логика для такой цепочки часто подразумевает получение гидроксида, а затем... стоп. Давайте посмотрим внимательнее. Если X — это Fe(OH)₂, то из него нельзя напрямую получить Cu. Если X — это Fe, то реакция Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu подходит. Но как из FeCl₂ получить Fe? Электролиз расплава или восстановление водородом при нагревании. Это сложно для базового уровня.

Альтернативный вариант: возможно, в условии опечатка и имелось в виду получение осадка? Нет, конечный продукт Cu.

Давайте рассмотрим другой путь. Может быть, X — это не железо, а соль меди? Нет, исходник FeCl₂.

Скорее всего, подразумевается следующая схема: FeCl₂ реагирует с щелочью, образуя Fe(OH)₂ (X), который затем... нет, из него не получится Cu.

Пересмотрим задачу. Возможно, X — это металл, вытесняющий медь? Но исходник FeCl₂. Из FeCl₂ можно получить Fe (восстановлением). Затем Fe+CuCl₂→FeCl₂+Cu. Тогда X = Fe. Уравнения: 1) FeCl₂+Zn→ZnCl₂+Fe (получение X); 2) Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu (получение Cu). Это рабочий вариант.

Однако, часто в таких задачах под X понимают нерастворимое основание или соль. Давайте проверим пункт б и в для калибровки сложности.

б) Zn→ZnCl₂→X→Zn(OH)₂

Здесь всё однозначно. Из ZnCl₂ нужно получить вещество X, которое затем превращается в Zn(OH)₂. Самый простой путь: ZnCl₂ реагирует со щелочью (NaOH), образуя осадок Zn(OH)₂. Значит, X может быть самим Zn(OH)₂? Но тогда стрелка X→Zn(OH)₂ бессмысленна.

Возможно, X — это комплексная соль? Или, скорее всего, в учебниках иногда допускают, что X — это раствор, содержащий ионы цинка, но это маловероятно.

Другой вариант: ZnCl₂AgNO₃Zn(NO₃)₂NaOHZn(OH)₂. Тогда X = Zn(NO₃)₂. Реакция обмена: ZnCl₂+2AgNO₃→Zn(NO₃)₂+2AgCl↓. Затем Zn(NO₃)₂+2NaOH→Zn(OH)₂↓+2NaNO₃. Этот путь химически корректен и соответствует классификации солей.

в) AlCl₃→X→Al₂O₃

Из хлорида алюминия нужно получить оксид алюминия. Прямая реакция невозможна. Сначала получают гидроксид алюминия, затем прокаливают его.

Уравнение 1: AlCl₃+3NH₃·H₂O→Al(OH)₃↓+3NH₄Cl. Здесь X = Al(OH)₃.

Уравнение 2: 2Al(OH)₃t^°Al₂O₃+3H₂O.

Этот путь является стандартным для получения амфотерных оксидов.

Вернемся к пункту а) . Если в б) и в) мы использовали реакции обмена и разложения, то в а) тоже должен быть похожий механизм. Но там конечный продукт — металл Cu.

Если предположить, что X — это Fe(OH)₂, то второй этап невозможен.

Если предположить, что X — это Fe, то первый этап — восстановление (например, магнием или электролизом), второй — вытеснение меди.

FeCl₂+Mg→MgCl₂+Fe (X = Fe).

Fe+CuCl₂→FeCl₂+Cu.

Это наиболее логичное решение для школьного курса, демонстрирующее активность металлов.

Проверка:

• а) Железо активнее меди, поэтому вытесняет её из растворов солей. Магний активнее железа, поэтому вытесняет железо из хлорида. Логика соблюдена.
• б) Нитрат цинка хорошо растворим и реагирует со щелочью с образованием осадка гидроксида цинка. Хлорид-ионы удаляются осаждением нитрата серебра. Логика соблюдена.
• в) Гидроксид алюминия — амфотерное основание, получается действием слабого основания (аммиака) на соль алюминия, чтобы избежать избытка щелочи и растворения осадка. При прокаливании переходит в оксид. Логика соблюдена.