Номер 1, страница 161 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в параграфе. Параграф 35. Практическая работа 2. Решение экспериментальных задач по теме «Металлы». Глава VI. Металлы - номер 1, страница 161.

Условие.

1. Дана смесь, состоящая из хлорида кальция и хлорида железа(III). Проделайте опыты, при помощи которых можно определить наличие в смеси ионов $Ca^{2+}$ и $Fe^{3+}$.

Решение.

Решение 2.

Для определения наличия ионов $Ca^{2+}$ и $Fe^{3+}$ в смеси, состоящей из хлорида кальция ($CaCl_2$) и хлорида железа(III) ($FeCl_3$), необходимо провести ряд качественных реакций.

Решение

Сначала растворим исходную твердую смесь в дистиллированной воде. Полученный раствор будет содержать ионы $Ca^{2+}$, $Fe^{3+}$ и $Cl^-$. Из-за гидролиза хлорида железа(III) раствор будет иметь желтовато-коричневый оттенок.

1. Определение иона железа(III) $Fe^{3+}$

Для обнаружения ионов железа(III) можно использовать один из двух характерных опытов. Возьмем небольшую порцию (1-2 мл) полученного раствора в пробирку.

Способ А: Реакция с тиоцианатом калия

К пробе раствора добавляем несколько капель раствора тиоцианата калия ($KSCN$) или аммония ($NH_4SCN$). Появление интенсивного кроваво-красного окрашивания раствора свидетельствует о наличии ионов $Fe^{3+}$. Это происходит из-за образования тиоцианатных комплексов железа.

Уравнение реакции в ионной форме:

$Fe^{3+} + 3SCN^{-} \rightarrow Fe(SCN)_3$

Способ Б: Реакция со щелочью

К пробе раствора добавляем по каплям раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). Наблюдается образование объемистого студенистого осадка бурого цвета. Это гидроксид железа(III), который нерастворим в воде и избытке щелочи.

Уравнение реакции в ионной форме:

$Fe^{3+} + 3OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$

Ответ: Наличие ионов $Fe^{3+}$ в смеси можно доказать, получив кроваво-красное окрашивание при добавлении раствора тиоцианата калия или бурый осадок при добавлении раствора щелочи.

2. Определение иона кальция $Ca^{2+}$

Присутствие ионов $Fe^{3+}$ может мешать обнаружению ионов $Ca^{2+}$ (окрашенный раствор и образование осадка $Fe(OH)_3$ в щелочной среде), поэтому ионы железа необходимо предварительно удалить.

Способ А: Реакция с карбонат-ионами после удаления железа

1. К основной части исходного раствора добавляем избыток раствора аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$) до полного осаждения ионов железа в виде бурого осадка $Fe(OH)_3$.

2. Полученную смесь отфильтровываем, отделяя осадок. В фильтрате (прозрачном, бесцветном растворе) остаются ионы $Ca^{2+}$.

3. К полученному фильтрату добавляем раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$) или карбоната аммония (($NH_4)_2CO_3$). Выпадение белого мелкокристаллического осадка карбоната кальция ($CaCO_3$) подтверждает наличие ионов $Ca^{2+}$.

Уравнение реакции в ионной форме:

$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Способ Б: Проба на окрашивание пламени

Этот способ можно проводить с исходной твердой смесью. Чистую, предварительно прокаленную в пламени горелки и смоченную в соляной кислоте платиновую или нихромовую проволоку опускают в сухую смесь солей и вносят в бесцветную часть пламени горелки. Ионы кальция окрашивают пламя в характерный кирпично-красный (оранжево-красный) цвет.

Ответ: Наличие ионов $Ca^{2+}$ можно определить по окрашиванию пламени в кирпично-красный цвет или по выпадению белого осадка при добавлении раствора карбоната натрия к фильтрату после осаждения и отделения ионов железа(III).