Żelazo – opracowanie na I etap

Zgodnie z wynikiem ostatniej ankiety, przedstawiam Wam opracowanie pierwiastka z bloku d – żelaza. Dotychczas żelazo pojawiło się na OlChemie podczas I etapu tylko raz, a było to na 52 edycji.

Ogólnie, pierwiastki z bloku d są raczej trudne (chociaż ja osobiście preferuję ich chemię niż boru, azotu czy fosforu)  i dlatego nie pojawiają się za często (nawet na dalszych etapach).

Przy okazji PROMOCJA – można już się zapisywać na próbny I etap (koszt 14 zł), który odbędzie się 11 listopada. Skrypt (link) z chemii nieorganicznej kosztuje 93 zł.

Teraz możesz nabyć skrypt oraz próbny I etap za  90 zł zamiast 107 zł!

W tym roku jednak żelazo zostało zasygnalizowane w zadaniu A2 folderu wstępnego, zatem możemy mieć do czynienia z rzadką sytuacją, kiedy pierwiastek z etapu zerowego pokryje się z tym, który będzie potem na I etapie. Nie cieszyłbym się jednak z takiego obrotu spraw z dwóch powodów :

1. Wszyscy szykują się na żelazo, więc każdy będzie z tego dobrze przygotowany (dość ciężko będzie uzyskać wynik pozwalający nadrobić nad innymi).
2. Jeśli na zawodach pojawia się ten sam pierwiastek, co w folderze wstępnym to układający mogą sobie pozwolić na ułożenie trudniejszego zadania (co było widać w zeszłym roku na II etapie z borem).

I oczywiście złota zasada, którą ode mnie można już było wielokrotnie usłyszeć :

NIE SPODZIEWAJ się na zawodach TEGO SAMEGO pierwiastka, co w Folderze Wstępnym!

Dlaczego? Z prostego powodu – statystyki są tutaj bezlitosne i pierwiastek pokazany w Folderze Wstępnym bardzo, bardzo rzadko pokrywa się potem z tym, który jest na I etapie. Moim zdaniem to dobrze, ponieważ to sprawia, że do zadania z nieorganicznej należy się przygotować przede wszystkim pod kątem obliczeniowym!

Co zatem zrobić, jak żyć?

Powtarzam jak mantrę – szykuj się do Olimpiady Chemicznej, a nie na Folder Wstępny. Z zagadnień z FW należy być po prostu kozakiem (,,specjalistą”), a z całej reszty być bardzo dobrym. Więc naucz się żelaza najlepiej jak potrafisz, ale nie zaniedbuj pozostałych pierwiastków. 

Co zatem Wam szykuję na próbny I etap 😀 ? Kto wie, może żelazo, może coś z bloku d, a może na przekór, coś kompletnie nieprzewidywalnego?

---

 

2.19  Fe, żelazo – jak większość metali z bloku d, jest dość trudnym pierwiastkiem, chociażby z powodu wielu stopni utlenienia. My jednak musimy na razie poznać tylko podstawy jego chemii. Jest najbardziej rozpowszechnionym metalem ciężkim!

• ogólna charakterystyka – srebrzystobiały, można polerować i kroić stalowym nożem. Miękkie, ciągliwe, kowalne. Występuje w trzech odmianach alotropowych. Sproszkowane żelazo jest piroforyczne. 
• otrzymywanie – tak jak to najczęściej bywa poprzez redukcję tlenku – reakcja [1] :  \(FeO + C \rightarrow Fe + CO \)
• charakterystyczne wykorzystanie :
  • stal
  • rola biologiczna – m.in składnik hemoglobiny
  • stopnie utlenienia – jak wiele pierwiastków z bloku d, ma wiele możliwych stopni utlenienia bo od -II do + VII, ale  +II , +III są najczęstsze. 
  • chemiczna reaktywność – łatwo rozpuszcza się w nieutleniających kwasach, np. kwasie solnym 
    • reakcja [2] :  \(Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_{2} + H_{2} \)
    • reakcja [3] :  \(Fe + 4HNO_{3} \rightarrow Fe(NO_{3})_{2} + NO + 2H_{2}O \)
    • ulega pasywacji – reakcja np. z kwasem azotowym bardzo szybko ustaje, ale zimny, rozcieńczony kwas azotowy jeszcze daje radę przereagować. 
    • proces rdzewienia – opisałem w elektrochemii. 
  •  reakcja z halogenkami – bardzo ważna reakcja [4] :  \(2Fe + 3X_{2} \rightarrow 2FeX_{3} \)  , trzeba tylko uważać na jod, bo jony jodkowe redukują żelazo (III) do żelaza (II) – to jest bardzo podchwytliwe!
    • reakcja [5] :  \(2Fe^{3+} + 2I^{-} \rightarrow 2Fe^{2+} + I_{2} \)
• tlenki : 
  • tlenek żelaza(II) : \(FeO \)  – czarny, piroforyczny proszek. 
    • otrzymywanie – reakcja [6] :  \(2Fe + O_{2} \xrightarrow{T} 2FeO \)
    • alternatywnie – reakcja [7] :  \(FeC_{2}O_{4} \xrightarrow{T} FeO + CO + CO_{2} \) => pamiętajcie, jak się rozkładają szczawiany (czyli na mieszaninę tlenków węgla!)
    • w wyższych temperaturach ulega dysproporcjonacji – reakcja [8] :  \(4FeO \xrightarrow{T} Fe + Fe_{3}O_{4} \)
  • tlenek żelaza (III)  (hematyt – jedna z nielicznych nazw własnych warta zapamiętania) :  \(Fe_{2}O_{3} \)  – występuje w kilku odmianach (stąd różne barwy i zachowanie chemiczne – zwykle brunatny, ale może być czerwonofioletowy, można go rozpuścić w rozcieńczonych kwasach, a czasem nawet gorące stężone nie dają rady)
    • ogrzewanie tlenku – reakcja [9] :  \(6Fe_{2}O_{3} \xrightarrow{T} 4Fe_{3}O_{4} + O_{2}  \)
    • mieszany tlenek  \(Fe_{3}O_{4} = FeO \cdot Fe_{2}O_{3} \)  , nazwa własna – magnetyt – również  jedna z nielicznych nazw własnych warta zapamiętania). Znany ze swoich właściwości ferromagnetycznych. Czarny, duża odporność na działanie kwasów i utleniaczy. 
• wodorotlenki :
  • wodorotlenek żelaza (II) :  \(Fe(OH)_{2} \)  – biały osad, ale praktycznie tego nie obserwujemy bo szybko się utlenia do osiągnięcia brunatnej / zielonej barwy. Jest według niektórych źródeł amfoteryczny (aczkolwiek bym to potraktował jako ciekawostkę).
    • otrzymywanie – reakcja [10] :  \(Fe^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_{2} \downarrow \)
    • reakcja utleniania wodorotlenku – reakcja [11] :  \(4Fe(OH)_{2} + O_{2} + 2H_{2}O \rightarrow 4Fe(OH)_{3} \)
    • reakcja z kwasem – reakcja [12] :  \(Fe(OH)_{2} + 2HCl \rightarrow FeCl_{2} + 2H_{2}O \)
    • reakcja z zasadą (powstają niebieskie żelaziany(II)) – reakcja [13] :  \(Fe(OH)_{2} + 2KOH \rightarrow K_{2}[Fe(OH)_{4}] \)  lub reakcja [14] :  \(Fe(OH)_{2} + 4KOH \rightarrow K_{4}[Fe(OH)_{6}]  \)  [wg Housecrofta]
  • wodorotlenek żelaza (III)  \(Fe(OH)_{3} \)  :   on jest czerwonobrunatny. Jest to dość skomplikowana sprawa z nim, ponieważ ma on zmienny skład, który można wyrazić jako  \(nFe_{2}O_{3} \cdot mH_{2}O \) 
• inne związki warte kojarzenia :
  • piryt –  \(FeS_{2} \)  – czyli tzw. ,,złoto głupców” 
  • błękit pruski / błękit Turnbulla :  \(KFe[Fe(CN)_{6}] \) 
• kompleksy – generalnie dla żelaza LK = 6

 

Komentarz odnośnie wodorotlenku żelaza (II) – tylko Housecroft podaje amfoteryczność tego wodorotlenku, zatem potraktowałbym to z przymrużeniem oka. Jeśli w zadaniu pojawi się fragment :  ,,amfoteryczny wodorotlenek X”  to w pierwszej kolejności należy myśleć o klasykach tego gatunku czyli :  \(Al(OH)_{3} \ , \ Zn(OH)_{2} \ , \ Be(OH)_{2} \)

Dodatkowe zagadnienia do opracowania ze względu na obecność żelaza w I etapie :

• korozja, rdza
• błękit pruski/Turnbulla (sprawa jest tutaj dość skomplikowana, ale warto się orientować w tym temacie, skoro pojawiło się żelazo)
• paramagnetyk, diamagnetyk, ferromagnetyk  (podstawy, bez wchodzenia w szczegóły teorii pola krystalicznego!)
• związki kompleksowe żelaza
• związki żelaza IV, V oraz VI (zwłaszcza żelaziany)

Powyższe zagadnienia postaram się Wam stopniowo w najbliższych tygodniach w ramach postów na facebooku.

Poniżej zadanie wraz z pełnym rozwiązaniem – dokładnie tak będzie wyglądać próbny I etap (nie jest to oczywiście zadanie z próbnego etapu, będzie tam nowy zestaw pięciu zadań, przeznaczony na 5 godzin rozwiązywania).

 

Synteza nieorganicznego leku na nadciśnienie :

W zakresie temperatury 470 -570 K pewien metal  \(M \)  należący do bloku d ulega reakcji z chlorem i jodem dając związki odpowiednio A oraz B. Stosunek mas molowych związku B do związku A wynosi :  \(\frac{M_{B}}{M_{A}} = 1,909 \) . Różnica stopni utlenienia dla metalu \(M \) w związku A oraz B wynosi jeden.

Związek A potraktowany  \(NaOH \)  daje wodorotlenek metalu  \(M \) , czyli związek C. Związek C reaguje z chloranem (I) sodu w środowisku zasadowym, w efekcie czego powstaje purpurowa sól D, w której metal  \(M \)  występuje na szóstym stopniu utlenienia, a jego procent masowy w tej soli wynosi 33,68% . Anion tej soli wykazuje bardzo mocne właściwości utleniające, są one bowiem w stanie utlenić na przykład amoniak do azotu. W wodnym lub kwaśnym środowisku następuje szybki rozkład tego związku. W reakcji tworzenia związku D nie zaobserwowano wydzielania się gazu.

Związek B został natomiast potraktowany nadmiarem cyjanku potasu w wyniku czego utworzył się związek kompleksowy E o oktaedrycznej budowie, będący substratem do syntezy leku (związek G) stosowanego w nagłych atakach nadciśnienia, ma on również zastosowanie w próbach jakościowych wykorzystywanych przy identyfikacji związków organicznych. Związek G działa w organizmie jako donor tlenku azotu (II), który powoduje wazodylatację naczyń krwionośnych, co powoduje obniżenie ciśnienia tętniczego.

Aby go otrzymać opisany lek, związek E został potraktowany utleniającym kwasem azotowym (V) , w wyniku czego oprócz tworzenia związku F zaobserwowano wydzielanie się gazu X, o którym wiadomo, że występuje w organizmie człowieka i jest w nim wytwarzany, a przy tym odgrywa on ważną rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej (pH). Inna sól, która powstaje w tej reakcji gdy zostanie potraktowana wodorotlenkiem potasu to obserwuje się tworzenie gazu Y o drażniącym zapachu.

Następnie do związku F dodaje się węglan sodu, co powoduje jedynie wymianę kationów obecnych w związku F na kationy sodu – powstaje lek przeciwnadciśnieniowy czyli związek G. W reakcji tej również obserwuje się wydzielanie się tego samego gazu, co podczas tworzenia związku G. Zawartość procentowa metalu  \(M \) obecnego w związku G wynosi  21,32%. Anion obecny w związku G ma zbliżoną budową do tego obecnego w związku E, jednak zawiera dwa różne ligandy.

\(M_{H} = 1,01 \ \frac{g}{mol} \)  \(M_{C} = 12,01  \ \frac{g}{mol} \)   \(M_{N} = 14,01  \ \frac{g}{mol} \)   \(M_{O} = 16 \ \frac{g}{mol} \)     \(M_{Na} = 22,99 \ \frac{g}{mol} \)  \(M_{I} = 126,9 \ \frac{g}{mol} \)

Pozostałe masy molowe należy zaokrąglić do drugiego miejsca po przecinku. 

a) ustal symbol metalu M oraz podaj wzory związków A oraz B. Uzasadnij odpowiednimi obliczeniami.  (6 pkt)

b) opisz słownie lub poprzez podanie odpowiednich równań reakcji, co by się wydarzyło gdyby do soli zawierającej jony metalu ze związku A dodać jodek potasu.  (1 pkt)

c) podaj wzór wodorotlenku metalu  \(M \) czyli związku C. W rzeczywistości związek ten traktuje się jako uwodniony tlenek metalu \(M \) . Zapisz związek C w takiej postaci.  (2 pkt)

d) zapisz wzór soli D, swoją odpowiedź poprzyj odpowiednimi obliczeniami. Napisz równanie reakcji tworzenia soli D w postaci cząsteczkowej. Napisz połówkowe równanie reakcji anionu obecnego w soli D w środowisku kwaśnym, jeśli wiadomo, że powstają jony metalu  \(M \)  na tym samym stopniu utlenienia co obecne w związku A.  (4 pkt)

e) zidentyfikuj gazy X oraz Y, które zostały opisane w zadaniu. Podaj równanie reakcji opisanego w zadaniu tworzenia gazu Y.  (2 pkt)

f) podaj wzór związku G oraz dwa równania reakcji, które doprowadziły do jego syntezy ze związku E.  (3 pkt)

g) narysuj budowę anionu obecnego w związku G  oraz podaj przybliżone wartości kątów obecnych w wiązaniach.  (2 pkt)

 

---

 

 

Rozwiązanie :

a) zapiszmy reakcje metalu  \(M \)  z chlorem i jodem w warunkach podwyższonej temperatury :

\(M + \frac{x}{2}Cl_{2} \xrightarrow{T} MCl_{x} \)

\(M + \frac{y}{2}I_{2} \xrightarrow{T}MI_{y} \)

Zatem chlorek metalu \(MCl_{x} \)  to związek A, natomiast jodek metalu  \(MI_{y} \) to związek B. Zakładamy, że indeksy stechiometryczne  \(x \)  oraz  \(y \)  są liczbami całkowitymi.

Z warunków zadania wiadomo, że  \(\frac{M_{B}}{M_{A}} = 1,909 \)  oraz że różnica stopni utlenienia metalu \(M \) pomiędzy związkami A oraz B wynosi jeden, co można zapisać przy użyciu wartości bezwzględnej :  \(| x – y | = 1 \)

---

Wykorzystując dość podstawową wiedzę z chemii nieorganicznej, można stwierdzić, że stopień utlenienia w chlorku metalu (x) będzie wyższy niż w jodku metalu (y), ponieważ chlor jest silniejszym utleniaczem niż jod.  Czyli w takim razie spełniona jest równość \(x = y + 1 \)  . Wówczas od razu można zapisać układ równań :

\(\begin{cases} \frac{M_{B}}{M_{A}} = 1,909 \\  x = y + 1 \end{cases} \)

---

Nie wszyscy jednak mogli dokonać takiej obserwacji, zatem przedstawiam rozwiązanie, które pozwala sobie poradzić w takiej sytuacji. Poza tym i tak warto przeczytać to w ramach doskonalenia swoich umiejętności obliczeniowych, bo nigdy nie wiadomo, kiedy to uratuje nam zadanie!

Nie wiemy jednak co to za metal, ani czy jego stopień utlenienia jest wyższy w związku A czy B, dlatego należy rozpatrzyć obie możliwości.

• możliwość pierwsza :  \(x – y = 1\implies x = y + 1 \)

Łącząc to z informacją o stosunku mas molowych (i oznaczając sobie  \(M_{M} \)  jako masę molową metalu \(M \) ) otrzymamy :

\(\displaystyle \frac{M_{B}}{M_{A}} = \frac{M_{M} + 126,9y}{M_{M} + 35,45(y+1)} = 1,909 \)

Najlepszym rozwiązaniem w takiej sytuacji (co już wiesz po przeczytaniu skryptu : LINK )  jest przekształcić powyższe równanie tak, aby otrzymać wzór na masę molową pierwiastka M, którego masa molowa musi pasować do którejś z tych, obecnych w układzie okresowych obecnym w bloku d (co wiemy z informacji z zadania). Zatem otrzymamy :

\(M_{M} + 126,9y = 1,909 \Big ( M_{M} + 35,45(y+1) \Big ) \)

Po uporządkowaniu (zaokrąglenia dokonuję do trzeciego miejsca po przecinku, ponieważ w zadaniu najdokładniejsza dana liczbowa jest podana właśnie do trzeciego miejsca po przecinku czyli  \(1,909 \) ) :

\(59,223y – 67,674  = 0,909 M_{M} \implies M_{M} = 65,152y – 74,449 \)

Widzimy od razu, że  \(y \neq 1 \) , ponieważ w takim przypadku uzyskalibyśmy ujemną masę molową, co jest oczywiście niemożliwe. Sprawdzamy zatem kolejną liczbę całkowitą, czyli  \(y = 2 \)    otrzymując :

\(M_{M} = 65,152 \cdot 2- 74,449 =55,855 \ \frac{g}{mol}\)  , co doskonale odpowiada masie molowej żelaza, jednocześnie mając sens chemiczny (żelazo może istnieć na +II  oraz +III stopniu utlenienia).

[Dodatkowy komentarz] : jak najbardziej sensowne byłoby przybliżenie na tym momencie do drugiego miejsca po przecinku, jako że masy molowe podane w układzie okresowym mamy (w niektórych układach) tak podane, uzyskując wówczas :

\(M_{M} \approx 65,15y – 74,45 \)  czyli wówczas  \(M_{M} = 55,85 \ \frac{g}{mol} \)

\(M = Fe \)  , natomiast związek A to chlorek żelaza (III)  \(FeCl_{3} \) , a związkiem B jest jodek żelaza (II)  \(FeI_{2} \)

Sprawdźmy dla formalności, co uzyskalibyśmy rozpatrując drugą możliwość :

• możliwość druga : \(y – x = 1\implies y = x + 1 \)

\(\displaystyle \frac{M_{B}}{M_{A}} = \frac{M_{M} + 126,9(x+1)}{M_{M} + 35,45x} = 1,909 \)

\(59,223x + 126,9  = 0,909 M_{M} \implies M_{M} = 65,152x + 139,604 \)

Sytuacja jest tutaj znacząco odmienna od tej w możliwości pierwszej – tam mieliśmy odejmowanie, tutaj mamy dodawanie, jednak po chwili analizy tego równania widzimy, że da się szybko wyeliminować tą możliwość, ponieważ już nawet dla najmniejszej możliwej wartości  \(x = 1 \)  otrzymujemy masę molową metalu  \(M\)  równą :

\(M_{M} \approx 204,76 \ \frac{g}{mol} \)  , co ewentualnie można by naciągnąć do Talu    \(M_{Tl} = 204,38 \ \frac{g}{mol} \)  , jednak nie jest to metal z bloku d. Dla  \(x = 2 \) widzimy, że masa molowa pierwiastka jest już za duża (nie ma takiego pierwiastka).

b)  Bazując na reakcjach żelaza z chlorem czy bromem, można by się spodziewać analogicznej reakcji :

\(Fe^{2+} + 2I^{-} \nrightarrow FeI_{2} \)

jednak powyższa reakcja nie zachodzi, ponieważ jony żelaza (III) powodują utlenianie jonów jodkowych do jodu, zatem wystąpiłaby reakcja redoks :

\(2Fe^{3+} + 2I^{-} \rightarrow 2Fe^{2+} + I_{2} \)

Zwróć uwagę na podobieństwo tej reakcji do bardzo istotnej reakcji wspomnianej w tegorocznym folderze wstępnym (zadania A1) pomiędzy miedzią a jodem!

c) związkiem B jest  \(Fe(OH)_{3} \)  lub zapisany inaczej :  \(Fe_{2}O_{3} \cdot H_{2}O \)  lub też jeszcze inaczej jako  \(FeO(OH) \)

d) Z informacji zadania wiemy, że nastąpiła reakcja redoks i wodorotlenek żelaza, w którym żelazo jest na +III stopniu utlenienia zostało utlenione do stopnia +VI. Solą D jest prawdopodobnie żelazian (VI) sodu, ale niekoniecznie jest to łatwe do zauważenia, dlatego mamy również podaną daną obliczeniową – zawartość procentową żelaza.

Solą D jest żelazian (VI) sodu :  \(Na_{2}FeO_{4} \) , co jest potwierdzone przez zawartość procentową dla żelaza :

\(\% Fe = \frac{55,85}{2 \cdot 22,99 + 55,85 + 4 \cdot 16} = 33,68 \% \)

Reakcja otrzymywania soli D – pomocna jest tutaj informacja o tym, że nie wydziela się gaz, zatem nie powstaje chlor. Zatem obecny chlor w chloranie (I) sodu musi się zredukować do stopnia -I , zatem powstają jony chlorkowe  \(Cl^{-} \) . Powstająca w produktach woda myślę, że nikogo nie dziwi.

\(2Fe(OH)_{3} + 3NaClO + 4NaOH \rightarrow 2Na_{2}FeO_{4} + 3NaCl + 5H_{2}O \)

Przy okazji w formie jonowej skróconej wyglądałoby to następująco (wodorotlenek żelaza III jest nierozpuszczalny) :

\(2Fe(OH)_{3} + 3ClO^{-} + 4OH^{-}  \rightarrow 2FeO_{4}^{2-} + 3Cl^{-} + 5H_{2}O \)

Równanie reakcji połówkowej :

\(FeO_{4}^{2-} + 8H^{+} + 3e^{-} \rightarrow Fe^{3+} + 4H_{2}O \)

e) Gazem X jest dwutlenek węgla, natomiast gazem Y jest amoniak.

• Gaz X :  \(CO_{2} \)
• Gaz Y :  \(NH_{3} \)

[Niewymagany od zawodnika komentarz] : Dwutlenek węgla uczestniczy w regulacji pH, ponieważ jest produktem reakcji (wspomaganej enzymatycznie przez enzym o nazwie anhydraza węglanowa) :

\(HCO_{3}^{-} + H^{+} \rightleftharpoons CO_{2} + H_{2}O \)

Jony wodorowęglanowe wiążą jony wodorowe i z pomocą anhydrazy węglanowej tworzy się dwutlenek węgla, który przy pomocy płuc (oddychania) jest usuwany z organizmu, co prowadzi do wzrostu pH.

Reakcja jonu amonowego z jonem hydroksylowym :

\(NH_{4}^{+} + OH^{-} \rightarrow NH_{3} + H_{2}O \)  (często wykorzystywana w zadaniach reakcja – ważne! )

Gaz X można było również zidentyfikować na podstawie kolejnej reakcji z węglanem sodu, w której wydziela się ponownie ten gaz, zatem można wywnioskować, że jest nim dwutlenek węgla.

f)  Reakcja pomiędzy związek B czyli jodkiem żelaza (II) oraz nadmiarem cyjanku potasu prowadzi do powstania związku  E : heksacyjanożelazianu (II) potasu, czyli kompleksu o LK = 6 ,o czym informuje nas treść zadania, a konkretnie fragment o oktaedrycznej budowie. Schematycznie :

\(FeI_{2} \xrightarrow{KCN} K_{4}[Fe(CN)_{6}] \)

Następnie następuje reakcja z utleniającym kwasem azotowym. Słowo ,,utleniający” zostało tutaj użyte do podkreślenia faktu, że mamy do czynienia z reakcją redoks – nastąpi między innymi utlenianie żelaza do stopnia +III.

Ponadto, z pozoru nieistotna informacja o tym jak działa lek G, dostarcza nam bardzo ważnej informacji czyli tego, że w związku tym jest już nie tylko ligand cyjankowy, ale także ligand nitrozylowy (\(-NO \)) . Z informacji o budowie podobnej do anionu obecnego w związku E, można domyśleć się budowy oktaedrycznej, a zatem wiemy, że LK = 6. Nie wiemy jednak w jakiej proporcji mają być oba ligandy, a do decyzji posłuży nam oczywiście zawartość procentowa żelaza. (reakcja ta ma być z założenia Wam nieznana!).

Z podpunktu e) wiadomo, że produktem tej reakcji musi być dwutlenek węgla oraz jon amonowy (najpewniej w postaci azotanu amonu, skoro dodajemy kwas azotowy).

\(K_{4}[Fe(CN)_{6}] + 6HNO_{3} \rightarrow H_{2}[Fe(CN)_{5}(NO)] + CO_{2} + NH_{4}NO_{3} + 4KNO_{3} \)

Ostatni etap reakcji to zgodna z opisem wymiana kationu (jonów wodorowych :  \(H^{+} \)  na kationy sodu :  \(Na^{+} \) ).

\(H_{2}[Fe(CN)_{5}(NO)] + Na_{2}CO_{3} \rightarrow Na_{2}[Fe(CN)_{5}(NO)] + CO_{2} + H_{2}O \)

\(\% Fe = \frac{55,85}{2 \cdot 22,99 + 55,85 + 5(12,01 + 14,01) + 14,01 + 16} = 21,32 \% \)

Kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą  \(180^{\circ} \)  (pomiędzy naprzeciwległymi ligandami przechodząc przez atom centralny czyli żelazo) oraz około  \(90^{\circ} \)  (pomiędzy sąsiednimi ligandami przechodząc przez atom centralny, żelazo).

Podsumowując :

• związek A :   \(FeCl_{3} \)
• związek B :   \(FeI_{2} \)
• związek C :   \(Fe(OH)_{2} \)
• związek D :   \(Na_{2}FeO_{4} \)
• związek E :   \(K_{4}[Fe(CN)_{6}] \)
• związek F :    \(H_{2}[Fe(CN)_{5}NO] \)
• związek G :   \(Na_{2}[Fe(CN)_{5}NO] \)

 

[Komentarz ostateczny] – zadanie jest moim zdaniem bardzo trudne. Prawdopodobnie rok temu nie odważyłbym się go nawet dać jako zadanie na poziomie I etapu (nawet pomimo tego, że ja zawsze staram się zrobić zadanie odrobinę trudniejsze od danego poziomu, żeby potem było łatwiej na zawodach).

Biorąc jednak pod uwagę to, jak mocne było zadanie z poprzedniego roku (zachęcam do przeczytania analizy : Analiza I etapu 65. Olimpiady Chemicznej) , spodziewam się, że tegoroczne również do łatwych nie będzie należeć. Nie wiem, kto jest odpowiedzialny za układanie tych zadań z chemii nieorganicznej ale jedno jest pewne – są one trudne i moim zdaniem, po prostu cudowne. Autor jest bez dwóch zdań moim autorytetem w układaniu zadań olimpijskich.