Номер 8, страница 210 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Соединения железа. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 8, страница 210.

Условие.

8. Предложите способ получения соли Мора из железа.

Решение.

Решение 2.

8. Найти:

Способ получения соли Мора из железа.

Решение:

Соль Мора, или гексагидрат сульфата железа(II)-аммония, представляет собой двойную соль с химической формулой $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$. Для ее получения из металлического железа необходимо провести синтез в несколько стадий.

Стадия 1: Получение сульфата железа(II) ($FeSO_4$).

На этой стадии металлическое железо (например, в виде стружки или порошка) растворяют в разбавленной серной кислоте. Реакцию лучше проводить при небольшом нагревании для ускорения процесса. Важно использовать избыток железа, чтобы вся кислота прореагировала, и чтобы предотвратить окисление ионов $Fe^{2+}$ до $Fe^{3+}$ кислородом воздуха (металлическое железо будет восстанавливать любые образовавшиеся ионы $Fe^{3+}$ обратно до $Fe^{2+}$).

Уравнение реакции:

$Fe + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

После завершения реакции (когда прекратится выделение водорода) полученный горячий раствор сульфата железа(II) необходимо быстро отфильтровать от избытка непрореагировавшего железа и других примесей.

Стадия 2: Подготовка раствора сульфата аммония ($(NH_4)_2SO_4$).

Сульфат аммония является вторым компонентом соли Мора. Его можно либо взять в готовом виде, либо получить, например, путем нейтрализации водного раствора аммиака (нашатырного спирта) серной кислотой.

Уравнение реакции:

$2NH_3 \cdot H_2O + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O$

Необходимо приготовить насыщенный или концентрированный водный раствор сульфата аммония.

Стадия 3: Синтез и кристаллизация соли Мора.

Для получения соли Мора необходимо смешать растворы сульфата железа(II) и сульфата аммония в эквимолярном соотношении (1:1). Для этого рассчитывают необходимые массы солей. Молярная масса железного купороса (часто используемая форма) $M(FeSO_4 \cdot 7H_2O) \approx 278 \text{ г/моль}$, молярная масса сульфата аммония $M((NH_4)_2SO_4) \approx 132 \text{ г/моль}$.

К горячему отфильтрованному раствору сульфата железа(II) добавляют рассчитанное количество сульфата аммония (твердого или в виде концентрированного раствора). Для предотвращения гидролиза соли железа(II) и ее окисления кислородом воздуха в полученный смешанный раствор добавляют несколько капель серной кислоты.

При смешении растворов и последующем медленном охлаждении происходит кристаллизация соли Мора, так как ее растворимость в воде ниже, чем у исходных солей.

Суммарное уравнение кристаллизации:

$FeSO_4 + (NH_4)_2SO_4 + 6H_2O \rightarrow (NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O \downarrow$

Выпавшие кристаллы светло-зеленого цвета отделяют от маточного раствора фильтрованием (например, на воронке Бюхнера), промывают небольшим количеством ледяной воды или этанола для удаления примесей и высушивают на фильтровальной бумаге на воздухе.

Ответ:
Для получения соли Мора из железа необходимо выполнить следующие действия:
1. Растворить металлическое железо в избытке в разбавленной серной кислоте для получения раствора сульфата железа(II): $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2$.
2. Отфильтровать полученный раствор от избытка железа.
3. Приготовить раствор сульфата аммония $(NH_4)_2SO_4$.
4. Смешать горячие растворы сульфата железа(II) и сульфата аммония в молярном соотношении 1:1, подкислив смесь несколькими каплями серной кислоты.
5. Медленно охладить полученный раствор для кристаллизации соли Мора $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2 \cdot 6H_2O$.
6. Отфильтровать, промыть и высушить полученные кристаллы.