Номер 41, страница 241 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.41. Сравните взаимодействие гидроксида железа(III) с соляной и иодоводородной кислотами. Объясните различие.

Решение

Взаимодействие гидроксида железа(III) с соляной кислотой

Гидроксид железа(III), $Fe(OH)_3$, является слабым основанием, а соляная кислота, $HCl$ — сильной кислотой. Их взаимодействие представляет собой типичную реакцию нейтрализации (ионного обмена), в ходе которой образуются соль (хлорид железа(III)) и вода. В этой реакции степени окисления элементов не изменяются, и железо сохраняет степень окисления +3.

Уравнение реакции:

$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Взаимодействие гидроксида железа(III) с иодоводородной кислотой

Иодоводородная кислота, $HI$, является не только сильной кислотой, но и сильным восстановителем за счет иодид-иона $I^-$. Ион железа(III), $Fe^{3+}$, в свою очередь, является окислителем. Поэтому между ними, наряду с кислотно-основным взаимодействием, протекает окислительно-восстановительная реакция. Ион $Fe^{3+}$ окисляет иодид-ион $I^−$ до свободного иода $I_2$, а сам восстанавливается до иона $Fe^{2+}$.

Процессы окисления-восстановления:

• Восстановление: $Fe^{3+} + e^- \rightarrow Fe^{2+}$
• Окисление: $2I^- - 2e^- \rightarrow I_2$

Суммарное уравнение реакции:

$2Fe(OH)_3 + 6HI \rightarrow 2FeI_2 + I_2 + 6H_2O$

В результате реакции образуются иодид железа(II), свободный иод и вода.

Объяснение различий

Различие в характере взаимодействия обусловлено разными окислительно-восстановительными свойствами анионов кислот: хлорид-иона ($Cl^−$) и иодид-иона ($I^−$).

Иодид-ион ($I^−$) является сильным восстановителем, способным восстановить железо(III) до железа(II). Это объясняется соотношением стандартных электродных потенциалов: потенциал пары $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ ($E^0 = +0.77 \text{ В}$) выше, чем у пары $I_2/2I^−$ ($E^0 = +0.54 \text{ В}$), что делает реакцию между ними термодинамически самопроизвольной.

Хлорид-ион ($Cl^−$) — очень слабый восстановитель. Его восстановительной способности недостаточно для восстановления $Fe^{3+}$. Потенциал пары $Cl_2/2Cl^−$ ($E^0 = +1.36 \text{ В}$) значительно выше, чем у пары $Fe^{3+}/Fe^{2+}$, поэтому $Cl^−$ не может восстановить $Fe^{3+}$.

Ответ: Взаимодействие гидроксида железа(III) с соляной кислотой является реакцией нейтрализации ($Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$), где степень окисления железа не меняется. Взаимодействие с иодоводородной кислотой является окислительно-восстановительной реакцией ($2Fe(OH)_3 + 6HI \rightarrow 2FeI_2 + I_2 + 6H_2O$), так как иодид-ион ($I^−$) является сильным восстановителем и восстанавливает железо(III) до железа(II). Различие обусловлено сильными восстановительными свойствами иодид-иона по сравнению с очень слабыми восстановительными свойствами хлорид-иона.