Экзамен по химии: цепочка превращений в задании 10
Сначала на металлическое железо подействовали неким окислителем X, чтобы получить Fe3O4. Затем использовали вещество Y, а результатом реакции стал оксид железа (II). Назовите химические соединения X и Y.
- Азотная кислота.
- Кислород.
- Водород.
- Углерод.
- Серная кислота.
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Приведенная задача ЕГЭ вполне стандартна. Она пару раз с вариациями попадалась нашим ученикам из различных регионов РФ на пробниках еще с начала 2010-ых годов. Рассмотрим ее выполнение в рамках серии бесплатных семинаров, которые мы публикуем в блоге академии. Чтобы решать такие тесты без нюансов, следует повторить учебный курс неорганической химии по учебнику для профильных классов гимназий и сформировать представление о взаимосвязи между классами неорганических веществ. Репетитор ЕГЭ по химии сможет помочь в этом деле, если не все материалы из пособия ФГОС оказались понятными. В данном случае речь идет об окислении простых веществ и переходе между его оксидами.
На первой стадии нам нужно совершить трансформацию железа в его оксид Fe3O4. Очевидным реагентом видится молекулярный кислород, как и написано в учебниках ФГОС. Простое вещество окисляется кислородом и образует оксид. Другое дело, сколько времени ему понадобится и какой температуры потребует для преодолевания энергетического барьера.
Почему не подходят серная и азотная кислоты? Концентрированные или чистые. Потому что они лишь пассивируют железо, образуют на его поверхности пленку, которая не растворяется (без дополнительных химических манипуляций) и препятствует дальнейшей реакции. Таким образом, немного оксида получить все-таки выйдет, однако не по всему объему.
Движемся дальше. Нужно из смешанного оксида железа Fe3O4 получить FeO. Что это значит? Нужно сосчитать степени окисления железа в обоих соединениях и увидеть, что переход между ними соответствует восстановлению. Лишь частичному, потому что к металлическому железу возвращаться не нужно. Сразу отмечаем, что варианты (1), (2) и (5) не катят, потому что это очевидные окислители. Даже Аленка из Колпино такое знает. Остается выбрать между водородом и углеродом. Строго говоря, оба реактива подходят, но не будем спешить писать ответ. В случае углерода образуется углекислый газ, а в случае водорода получится вода. Железо при этом уменьшит свою степень окисления. Насколько сильно? Это уже будет зависеть от условий конкретного синтеза. Скорее всего, можно и до простого вещества восстановить, если долго стараться. Сосчитайте термодинамические потенциалы и проверьте лишний раз самостоятельно.
Так что же выбрать: углерод или водород? Предпочтительным вариантом будет водород. Во-первых, это более сильный восстановитель. Во-вторых, при использовании углерода получится непрошеная примесь карбида железа, ведь реакция идет при нагревании. А вот гидрид железа объективно менее устойчив и так просто не генерируется. Самые умные ученики могут поискать информацию об углеродотермии и нюансах ее применения на практике при обработке металлов и особенно сплавов.
ЗАПИШЕМ ОТВЕТ
Правильным решением будет комбинация цифр (2) и (3). Задание ЕГЭ номер 10 кажется вовсе не сложным, но требует некоторой практики и развитого химического мышления. Пользуйтесь проактивно-интегральным курсом и уверенно опережайте сверстников.