Давайте рассмотрим последовательность превращений, указанную в вашем вопросе, и составим уравнения реакций для каждого этапа:
Оксид железа(III) → Железо
Это восстановительная реакция, в которой оксид железа(III) (( \text{Fe}_2\text{O}_3 )) восстанавливается до железа (( \text{Fe} )). Обычно такая реакция проводится с использованием восстановителя, например, углерода (С) или водорода (( \text{H}_2 )). Рассмотрим восстановление углеродом:
[
\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{C} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}
]
Железо → Хлорид железа(III)
Железо реагирует с хлором (( \text{Cl}_2 )) для образования хлорида железа(III) (( \text{FeCl}_3 )):
[
2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{FeCl}_3
]
Хлорид железа(III) → Гидроксид железа(III)
Хлорид железа(III) реагирует с водой (или раствором щёлочи, например, ( \text{NaOH} )) для образования гидроксида железа(III) (( \text{Fe(OH)}_3 )):
[
\text{FeCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3 + 3\text{HCl}
]
Гидроксид железа(III) → Оксид железа(III)
При нагревании гидроксид железа(III) разлагается на оксид железа(III) и воду:
[
2\text{Fe(OH)}_3 \rightarrow \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{O}
]
Теперь определим реакцию соединения в этой последовательности. Реакция соединения — это процесс, в котором два или более вещества соединяются, образуя одно сложное вещество. В данной схеме превращений это:
- Превращение железа в хлорид железа(III) (( 2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{FeCl}_3 )).
Для этой реакции расставим коэффициенты методом электронного баланса:
Определим степени окисления:
- В ( \text{Fe} ) степень окисления 0.
- В ( \text{FeCl}_3 ) у Fe степень окисления +3.
- У хлора степень окисления 0 в ( \text{Cl}_2 ) и -1 в ( \text{FeCl}_3 ).
Запишем полуреакции:
- Окисление: ( \text{Fe}^0 \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3e^- )
- Восстановление: ( \text{Cl}_2^0 + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^- )
Уравняем число электронов:
- Умножим полуреакцию восстановления на 3: ( 3\text{Cl}_2 + 6e^- \rightarrow 6\text{Cl}^- )
- Умножим полуреакцию окисления на 2: ( 2\text{Fe}^0 \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 6e^- )
Сложим уравнения:
[
2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{FeCl}_3
]
Таким образом, уравнение реакции соединения, составленное методом электронного баланса, совпадает с первоначально записанным уравнением.