Номер 52, страница 243 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.52. Кроваво-красная окраска, вызванная добавлением роданида аммония к раствору нитрата железа(III), исчезает при добавлении фторида натрия. Дайте объяснение этому факту.

Решение

Данное явление объясняется конкуренцией за ион железа(III) ($Fe^{3+}$) между двумя разными лигандами: тиоцианат-ионом ($SCN^−$) и фторид-ионом ($F^−$), что приводит к образованию комплексных соединений с различной устойчивостью.

1. Образование кроваво-красной окраски.
При добавлении роданида аммония ($NH_4SCN$) к раствору нитрата железа(III) ($Fe(NO_3)_3$) происходит качественная реакция на ион $Fe^{3+}$. В растворе ионы $Fe^{3+}$ реагируют с тиоцианат-ионами ($SCN^−$), образуя комплексные соединения, которые имеют интенсивную кроваво-красную окраску. Эта реакция является обратимой. В зависимости от концентрации реагентов могут образовываться комплексы разного состава, например, $[Fe(SCN)]^{2+}$, $[Fe(SCN)_2]^{+}$, $Fe(SCN)_3$ и другие. Упрощенное ионное уравнение реакции:
$Fe^{3+} + nSCN^− \rightleftharpoons [Fe(SCN)_n]^{(3-n)+}$
Именно эти комплексные ионы и придают раствору характерный цвет.

2. Исчезновение окраски.
При добавлении в этот раствор фторида натрия ($NaF$), который в воде диссоциирует на ионы $Na^+$ и $F^−$, происходит следующая реакция. Фторид-ионы ($F^−$) являются более сильными комплексообразователями (лигандами) для ионов $Fe^{3+}$, чем тиоцианат-ионы. Они образуют с ионами железа(III) очень прочный и, что важно, бесцветный комплексный ион — гексафтороферрат(III) $[FeF_6]^{3−}$.
$Fe^{3+} + 6F^− \rightleftharpoons [FeF_6]^{3−}$ (бесцветный комплекс)

Константа устойчивости фторидного комплекса железа(III) значительно выше, чем константа устойчивости его тиоцианатных комплексов. Это означает, что равновесие реакции комплексообразования с фторид-ионами сильно смещено вправо. В результате фторид-ионы связывают ионы $Fe^{3+}$ гораздо прочнее. Это приводит к смещению равновесия первой реакции (образования тиоцианатного комплекса) влево, то есть в сторону распада кроваво-красного комплекса.

Таким образом, менее устойчивый окрашенный тиоцианатный комплекс разрушается с образованием более устойчивого бесцветного фторидного комплекса. Концентрация окрашенного соединения в растворе падает практически до нуля, и окраска исчезает.

Ответ: Кроваво-красная окраска исчезает, потому что фторид-ионы ($F^−$) образуют с ионами железа(III) ($Fe^{3+}$) более устойчивый бесцветный комплекс гексафтороферрат(III) ($[FeF_6]^{3−}$), чем тиоцианат-ионы ($SCN^−$). Это приводит к разрушению окрашенного тиоцианатного комплекса железа(III) и обесцвечиванию раствора.