Номер 3, страница 170, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. В природных водах железо присутствует в виде гидрокарбоната железа (II). Как, используя этот факт, можно объяснить, что накипь на стенках чайника никогда не бывает белого цвета? При необходимости напишите уравнения реакций.

Решение

Накипь в чайниках образуется в основном из-за термического разложения растворимых гидрокарбонатов кальция и магния, которые содержатся в жесткой воде. При кипячении они превращаются в нерастворимые карбонаты, которые и составляют основу накипи:

$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2o + CO_2 \uparrow$

$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3 \downarrow + H_2o + CO_2 \uparrow$

Карбонаты кальция ($CaCO_3$) и магния ($MgCO_3$) являются веществами белого цвета. Если бы в воде не было других примесей, накипь действительно была бы белой.

Однако, как указано в условии, в природных водах часто присутствует растворимый гидрокарбонат железа(II) — $Fe(HCO_3)_2$. При нагревании он также разлагается:

$Fe(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} FeCO_3 \downarrow + H_2o + CO_2 \uparrow$

Соединения железа(II) в водных растворах, особенно при нагревании и в присутствии кислорода, очень легко окисляются, превращаясь в более устойчивые соединения железа(III). Образующийся карбонат железа(II) или гидроксид железа(II) (в результате гидролиза) быстро реагирует с растворенным в воде кислородом:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

Или суммарное уравнение процесса окисления гидрокарбоната железа(II) при кипячении:

$4Fe(HCO_3)_2 + O_2 + 2H_2o \xrightarrow{t} 4Fe(OH)_3 \downarrow + 8CO_2 \uparrow$

Образующийся гидроксид железа(III) $Fe(OH)_3$ — это вещество нерастворимое, имеющее характерный ржаво-бурый цвет (по составу близок к ржавчине). Именно это окрашенное соединение железа(III) осаждается вместе с белыми карбонатами кальция и магния. Даже небольшое его количество придает всей массе накипи желтоватый, рыжий или бурый оттенок.

Поэтому из-за окисления присутствующих в воде соединений железа(II) до окрашенных соединений железа(III) накипь никогда не бывает чисто белого цвета.

Ответ: Накипь не бывает белой из-за присутствия в воде гидрокарбоната железа(II). При кипячении воды соединения железа(II) окисляются растворенным кислородом до соединений железа(III), в частности до гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$, который имеет ржаво-бурый цвет. Этот окрашенный осадок смешивается с белыми карбонатами кальция и магния, придавая накипи характерный желтый, рыжий или коричневый оттенок.