2) Fe + Pb(NO3)2 → Осуществить цепочку превращений: →FeO → Fe(OH)₂ → FeO → FeSO₄ → Fe → H₂. Указать условия проведения реакций. Уравнять одну ОВР ме- тодом электронного баланса. Составить ионные уравнения (пол- ные и сокращенные) для двух химических реакций. Вычислить массу кальция, необходимую для получения водорода (н.у.) из воды. (Ответ: 1 г кальция.)

Решение:

Цепочка превращений:

1. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (условие: реакция с кислотой)
2. FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl (условие: добавление щелочи)
3. 2Fe(OH)₂ + 0.5O₂ + H₂O → 2Fe(OH)₃ (условие: окисление на воздухе)
4. Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O (условие: реакция с кислотой)
5. 2FeCl₃ + 3Ca → 2Fe + 3CaCl₂ (условие: восстановление металлом)
6. Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ (условие: реакция с водой)

Электронный баланс для реакции 6:

Ca⁰ - 2ē → Ca²⁺ (окисление)

2H⁺ + 2ē → H₂⁰ (восстановление)

Ca + 2H⁺ → Ca²⁺ + H₂

Ионные уравнения:

1. Реакция 2: Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂↓
2. Реакция 6: Ca⁰ + 2H₂O → Ca²⁺ + 2OH⁻ + H₂↑

Расчет массы кальция:

Из уравнения реакции 6: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Видно, что из 1 моль Ca получается 1 моль H₂.

Молярная масса Ca = 40 г/моль.

Молярный объем газа (н.у.) = 22,4 л/моль.

1 моль H₂ занимает 22,4 л.

Если нужно получить 1 г кальция, то это 1/40 моль Ca.

Это даст 1/40 моль H₂.

Объем H₂ = (1/40) моль * 22,4 л/моль = 0,56 л.

Для получения 0,56 л водорода (н.у.) необходимо 1 г кальция.

Примечание: В задании указан ответ "1 г кальция", что подразумевает расчет массы кальция, необходимой для получения некоторого количества водорода. Если предположить, что имеется в виду получение 1 г водорода, то расчет будет следующим:

Молярная масса H₂ = 2 г/моль.

1 г H₂ = 1/2 моль.

Из уравнения Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂, чтобы получить 1/2 моль H₂, необходимо 1/2 моль Ca.

Масса Ca = (1/2) моль * 40 г/моль = 20 г.

Учитывая предоставленный ответ "1 г кальция", задача, скорее всего, сформулирована некорректно или имеется в виду другой объем водорода. Если же принять ответ "1 г кальция" как условие, то расчет будет в обратную сторону:

1 г Ca = 1/40 моль.

Из уравнения Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂, 1/40 моль Ca даст 1/40 моль H₂.

Объем H₂ = (1/40) моль * 22,4 л/моль = 0,56 л.

Вывод: Для получения 0,56 л водорода (н.у.) необходимо 1 г кальция.