9. Осуществите цепочку превращений: a) Fe → Fe₂O₃ → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ б) S → SO₃ → H₂SO₄ → CuSO₄ → BaSO₄

Решение:

а) Fe → Fe₂O₃ → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃

• 1. Fe → Fe₂O₃: Окисление железа кислородом воздуха при нагревании или при действии сильных окислителей. 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
• 2. Fe₂O₃ → FeCl₃: Взаимодействие оксида железа(III) с хлором в присутствии восстановителя или с хлорирующими агентами (например, C + Cl₂ при нагревании) или с соляной кислотой при наличии окислителя. Проще всего - реакция с хлором при высокой температуре. Fe₂O₃ + 3Cl₂ → 2FeCl₃ + O₂ (не совсем корректно, лучше Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O в присутствии окислителя, или прямая реакция с хлором в присутствии угарного газа: Fe₂O₃ + 3CO + 3Cl₂ → 2FeCl₃ + 3CO₂). Если брать простейший вариант: реакция с хлороводородом при нагревании в присутствии окислителя или с газообразным хлором. Наиболее вероятно: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃. Тогда первая стадия должна быть Fe → Fe. Но если исходить из Fe₂O₃, то Fe₂O₃ + 3C + 3Cl₂ → 2FeCl₃ + 3CO. Или Fe₂O₃ + 6HCl (конц.) + H₂O₂ → 2FeCl₃ + 4H₂O. Предположим, что реакция идёт с хлором и восстановителем.
• 3. FeCl₃ → Fe(OH)₃: Взаимодействие соли железа(III) с раствором щелочи. FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl
• 4. Fe(OH)₃ → Fe₂O₃: Термическое разложение гидроксида железа(III) при нагревании. 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

б) S → SO₃ → H₂SO₄ → CuSO₄ → BaSO₄

• 1. S → SO₃: Окисление серы кислородом до оксида серы(IV) (SO₂), а затем каталитическое окисление SO₂ до SO₃. 2S + 3O₂ → 2SO₂; 2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ (V₂O₅ кат.)
• 2. SO₃ → H₂SO₄: Взаимодействие оксида серы(VI) с водой. SO₃ + H₂O → H₂SO₄
• 3. H₂SO₄ → CuSO₄: Взаимодействие серной кислоты с оксидом меди(II) или гидроксидом меди(II) или даже самой медью (при нагревании). Самый простой вариант — реакция с оксидом меди. H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O
• 4. CuSO₄ → BaSO₄: Реакция обмена между растворимой солью меди(II) и растворимой солью бария (например, хлоридом бария или гидроксидом бария). CuSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + CuCl₂