8. Один из учащихся написал формулу двойной соли железа и аммония NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O, а другой — как (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O. Кто из них прав? Докажите ваше утверждение.

Решение:

Обе формулы представляют собой двойные соли, содержащие катионы аммония (NH₄⁺), железа (Fe²⁺ или Fe³⁺), и сульфат-анионы (SO₄²⁻), а также кристаллизационную воду. Давайте проанализируем каждую формулу с точки зрения валентности и заряда.

Формула 1: NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O

• Проверим заряды:
  • Катион аммония NH₄⁺ имеет заряд +1.
  • Сульфат-анион SO₄²⁻ имеет заряд -2.
  • Если предположить, что железо здесь Fe³⁺ (что характерно для многих двойных солей железа, например, алюмокалиевых квасцов, где алюминий трехвалентен), то заряд катионной части будет: +1 (NH₄⁺) + +3 (Fe³⁺) + 2*(-2) (SO₄²⁻) = 1 + 3 - 4 = 0.
  • Такая комбинация зарядов возможна, и эти соли известны как аммониевые квасцы железа(III).

Формула 2: (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O

• Проверим заряды:
  • Катион аммония NH₄⁺ имеет заряд +1, поэтому 2 катиона NH₄⁺ дают заряд +2.
  • Сульфат-анион SO₄²⁻ имеет заряд -2, поэтому 2 аниона SO₄²⁻ дают заряд -4.
  • Чтобы общая сумма зарядов была равна нулю, железо в этой соли должно иметь заряд +2: +2 (2NH₄⁺) + x (Fe) + 2*(-2) (SO₄²⁻) = 0 => 2 + x - 4 = 0 => x = +2.
  • Такая комбинация зарядов также возможна, и соли с двухвалентным железом существуют, но они менее распространены в виде двойных солей с аммонием и сульфатом.

Доказательство:

Стандартной и наиболее распространенной двойной солью железа и аммония, известной как аммониевые квасцы железа, является соль с железом в степени окисления +3. Ее формула - NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O. Эта соль является структурным аналогом алюмокалиевых квасцов (KAl(SO₄)₂·12H₂O).

Формула (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O не соответствует типичным известным двойным солям железа и аммония. Хотя теоретически возможно существование соли с Fe²⁺, первая формула является общепринятой и корректной для двойной соли аммония и железа.

Ответ: Прав первый учащийся. Корректная формула двойной соли железа и аммония — NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O.