Question

Пероксид водорода разложили в присутствии оксида марганца (IV). Выделившийся в результате этой реакции бесцветный газ прореагировал с железом с образованием железной окалины, которую затем смешали с концентрированной азотной кислотой. Далее к полученному раствору добавили раствор карбонат калия, в результате чего выделился газ и образовался бурый осадок. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Answer 1

1) Пероксид водорода – неустойчивое, легко разлагающееся соединение. Разложение пероксида водорода катализируется ионами переходных металлов:
2H2O2 → 2H2O + O2↑ (кат. MnO2)
2) Железная окалина, имеющая формулу Fe3O4, образуется при сжигании железа в кислороде:
3Fe + 2O2   Fe3O4
3) Железная окалина – Fe3O4 может условно рассматриваться как смесь оксидов FeO и Fe2O3 в молярном соотношении 1:1.Таким образом, между оксидом железа (III) и концентрированной азотной кислотой протекает обычная обменная реакция с образованием нитрата железа (III) и воды, а между оксидом железа (II) – окислительно-восстановительная реакция, в результате которой также образуется нитрат железа (III), а азот в азотной кислоте восстанавливается до бурого газа (NO2):
Fe3O4 + 10HNO3(конц.) → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
4) При смешении растворов солей трехвалентных металлов с растворами сульфитов/сульфидов/карбонатов в реакции, помимо солей, принимает участие также вода. Связано это с тем, что предполагаемый в качестве продукта сульфит/сульфид/карбонат трехвалентного металла необратимо гидролизуется водой:
2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 6KNO3 + 3CO2↑