Номер 13, страница 211 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Соединения железа. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 13, страница 211.

Условие.

13. При сливании растворов хлорида железа(III) и карбоната натрия наблюдается выделение газа, не поддерживающего горение. Напишите уравнение реакции.

Решение.

Решение 2.

Решение

При сливании водных растворов хлорида железа(III) ($FeCl_3$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$) происходит не просто реакция обмена, а так называемый совместный или взаимный гидролиз. Это связано с тем, что гипотетический продукт обмена — карбонат железа(III) ($Fe_2(CO_3)_3$) — является солью, образованной очень слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и очень слабой кислотой ($H_2CO_3$). Такие соли в водной среде полностью разлагаются водой.

Процесс можно разбить на несколько стадий:

1. В растворе происходит диссоциация солей на ионы:
$FeCl_3 \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^-$
$Na_2CO_3 \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-}$

2. Ион железа($Fe^{3+}$) гидролизуется водой с образованием ионов водорода, создавая кислую среду:
$Fe^{3+} + 2H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)_2^+ + 2H^+$

3. Карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) гидролизуется с образованием гидроксид-ионов, создавая щелочную среду:
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

При смешивании растворов ионы $H^+$ и $OH^-$ (а также $HCO_3^-$) реагируют друг с другом, смещая равновесия гидролиза вправо до полного протекания реакции. Ионы $H^+$ реагируют с $CO_3^{2-}$, образуя неустойчивую угольную кислоту, которая разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$). Именно выделение углекислого газа, который не поддерживает горение, наблюдается в ходе реакции.

$2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

В то же время ионы $Fe^{3+}$ полностью связываются в нерастворимый гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), который выпадает в виде бурого осадка.

Суммарное ионное уравнение реакции (без учета spectator-ионов $Na^+$ и $Cl^-$) выглядит так:

$2Fe^{3+} + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow$

Исходя из этого, можно составить полное молекулярное уравнение реакции:

$2FeCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow + 6NaCl$

Ответ: $2FeCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow + 6NaCl$