Лабораторный опыт 23, страница 205 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 43. Железо - простое вещество. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - страница 205.

Условие.

Лабораторный опыт 23. Свойства железа

В две пробирки поместите по небольшому кусочку железной (стальной) проволоки. В одну пробирку налейте соляную кислоту, в другую — раствор соли меди(II) или серебра. Что вы наблюдаете? Если выданный вам образец железа содержал большое количество растворённого углерода, после окончания реакции с соляной кислотой на дне пробирки останется чёрный осадок. Это уголь.

Решение.

Решение 2.

В ходе данного лабораторного опыта демонстрируются ключевые химические свойства железа как металла средней активности. Наблюдения в каждой из пробирок будут следующими:

Пробирка 1: Взаимодействие железа с соляной кислотой

При добавлении соляной кислоты ($HCl$) к железной проволоке начнут выделяться пузырьки бесцветного газа — это водород ($H_2$). Реакция происходит, так как железо в ряду активности металлов стоит левее водорода и способно вытеснять его из кислот. Железная проволока будет постепенно растворяться, а раствор приобретёт характерный бледно-зеленоватый оттенок, что свидетельствует об образовании ионов железа(II) и, соответственно, соли — хлорида железа(II) ($FeCl_2$).

Уравнение реакции имеет вид:

$Fe_{(тв)} + 2HCl_{(p-p)} \rightarrow FeCl_{2(p-p)} + H_{2(г)} \uparrow$

Поскольку в опыте используется стальная проволока (сплав железа с углеродом), после завершения реакции на дне пробирки может остаться тёмный, почти чёрный осадок. Это углерод ($C$), который является примесью в стали и с соляной кислотой не реагирует.

Ответ: В первой пробирке наблюдается выделение газа (водорода), растворение железной проволоки, окрашивание раствора в бледно-зелёный цвет и образование чёрного осадка (углерода) на дне.

Пробирка 2: Взаимодействие железа с раствором соли меди(II) или серебра

В этой пробирке происходит реакция замещения, так как железо является более активным металлом, чем медь и серебро, и вытесняет их из растворов солей. Результат будет зависеть от использованного реактива.

Случай с солью меди(II) (например, сульфатом меди(II), $CuSO_4$):

На поверхности железной проволоки образуется налёт красного цвета, который представляет собой металлическую медь ($Cu$). Голубая окраска раствора, обусловленная ионами меди($II$), будет постепенно исчезать, сменяясь на бледно-зелёную из-за образования сульфата железа(II) ($FeSO_4$).

Уравнение реакции:

$Fe_{(тв)} + CuSO_{4(p-p)} \rightarrow FeSO_{4(p-p)} + Cu_{(тв)} \downarrow$

Случай с солью серебра (например, нитратом серебра, $AgNO_3$):

На железной проволоке будет образовываться рыхлый осадок серого цвета с металлическим блеском — это металлическое серебро ($Ag$). Изначально бесцветный раствор нитрата серебра приобретёт бледно-зелёный оттенок из-за появления в растворе ионов железа(II) в составе нитрата железа(II) ($Fe(NO_3)_2$).

Уравнение реакции:

$Fe_{(тв)} + 2AgNO_{3(p-p)} \rightarrow Fe(NO_3)_{2(p-p)} + 2Ag_{(тв)} \downarrow$

Ответ: Во второй пробирке на поверхности железной проволоки образуется осадок другого металла (красно-коричневая медь или серое серебро), а цвет раствора изменяется, что подтверждает протекание реакции замещения.