0. Один из учащихся написал формулу двойной соли железа и аммония Fe₄(SO₄)₂·12H₂O, а второй — (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O. Как вы думаете, кто из них прав? Поясните свой ответ.

Протокол: Точные науки (STEM)

Разбор формул:

• Первая формула: Fe₄(SO₄)₂·12H₂O
  В этой формуле суммарный заряд катионов железа: 4 * (+3) = +12 (предполагая, что железо трехвалентное, что типично для многих солей). Суммарный заряд сульфат-ионов: 2 * (-2) = -4. Общий заряд соли без учета кристаллизационной воды: +12 + (-4) = +8. Такой заряд не является нейтральным.
  Даже если предположить, что железо двухвалентное (4 * (+2) = +8), то суммарный заряд будет +8 + (-4) = +4, что также некорректно.
• Вторая формула: (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O
  В этой формуле:
  - Два аммоний-катиона (NH₄⁺) дают суммарный заряд: 2 * (+1) = +2.
  - Один сульфат-анион (SO₄²⁻) имеет заряд -2.
  - Таким образом, часть соли [Fe(SO₄)₂]²⁻.
  - Если предположить, что железо двухвалентное (Fe²⁺), то заряд будет +2 + 2*(-2) = -2.
  - В этой формуле, если предположить, что железо двухвалентное (Fe²⁺) и сульфат-ион (SO₄²⁻), то формула двойной соли выглядит как (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·5H₂O (соль Мора).
  - Если рассматривать предоставленную формулу (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, то:
  - Суммарный заряд аммония: 2 * (+1) = +2.
  - Суммарный заряд двух сульфат-ионов: 2 * (-2) = -4.
  - Для нейтральности, железо должно иметь заряд +2 (Fe²⁺), чтобы общий заряд был +2 + (-4) + (+2) = 0.
  - Это соответствует известной двойной соли - сульфату железа(II) и аммония гексагидрату: (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O.
  - Однако, формула написана как (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, что подразумевает, что 2 сульфат-иона связаны с одним атомом железа. Это возможно, если железо будет иметь заряд +6 (для нейтрализации -4 от SO₄₂⁻ и +2 от NH₄⁺), что нехарактерно для железа.
  - Более вероятной является интерпретация, где это комплексная соль, где сульфат-ионы являются противоионами.
  - Давайте вернемся к распространенным двойным солям железа. Соль Мора имеет формулу (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O. В данном случае, вероятно, имелось в виду именно это вещество.
  - Если же рассматривать формулу буквально (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, то заряд Fe должен быть +2, что делает эту запись правильной для соли Мора.
  - Формула Fe₄(SO₄)₂·12H₂O некорректна с точки зрения валентности.

Вывод:

• Учащийся, написавший формулу (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, скорее всего, прав, так как эта формула соответствует известной двойной соли — сульфату железа(II) и аммония гексагидрату (соль Мора).
• Учащийся, написавший формулу Fe₄(SO₄)₂·12H₂O, не прав, так как эта формула не соблюдает правила валентности для железа.

Ответ: Прав второй учащийся, написавший формулу (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O.