Номер 20, страница 77, часть III - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

20. Какие две реакции лежат в основе травления железа соляной кислотой? Этими реакциями можно воспользоваться для снятия со стенок пробирок засохших после практической работы веществ. Что это за вещества? Проведите соответствующие опыты.

Какие две реакции лежат в основе травления железа соляной кислотой?

Травление железа соляной кислотой — это химический процесс удаления с его поверхности продуктов коррозии (оксидов) и, при необходимости, самого металла. Основными реакциями, которые лежат в основе удаления оксидной пленки, являются взаимодействия соляной кислоты с оксидами железа в разных степенях окисления.

1. Реакция с оксидом железа(III) ($Fe_2O_3$), который является главным компонентом ржавчины. Это кислотно-основное взаимодействие, в результате которого нерастворимый оксид превращается в растворимую соль — хлорид железа(III):
$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

2. Реакция с оксидом железа(II) ($FeO$). Этот оксид также может присутствовать в оксидной пленке и реагирует с кислотой с образованием растворимого хлорида железа(II):
$FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$

Именно эти кислотно-основные реакции аналогичны тем, что используются для очистки лабораторной посуды от нерастворимых гидроксидов.

Ответ: В основе травления железа соляной кислотой лежат реакции взаимодействия оксида железа(III) и оксида железа(II) с соляной кислотой с образованием растворимых солей.

Что это за вещества?

После проведения практических работ по химии на стенках пробирок могут оставаться засохшие осадки нерастворимых в воде веществ. Реакциями, аналогичными травлению оксидов железа, можно удалить осадки нерастворимых оснований — гидроксидов железа.

Эти вещества:

1. Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) — вещество бурого цвета, образующееся в виде осадка при действии щелочей на растворы солей железа(III).
2. Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — вещество серо-зеленого цвета, выпадающее в осадок при действии щелочей на растворы солей железа(II). На воздухе он быстро окисляется до гидроксида железа(III).

Оба гидроксида являются основаниями и легко реагируют с соляной кислотой, образуя растворимые соли и воду, что позволяет очистить стенки пробирок.

Ответ: Это гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) и гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$).

Проведите соответствующие опыты.

Для демонстрации очистки пробирок от осадков гидроксидов железа можно провести следующие опыты.

Опыт 1. Удаление гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$)

Получение осадка: В пробирку наливают 1-2 мл раствора соли железа(III), например, хлорида железа(III) ($FeCl_3$), и добавляют несколько капель раствора гидроксида натрия ($NaOH$) до образования обильного бурого осадка гидроксида железа(III).
Уравнение реакции: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Удаление осадка: К полученному осадку в пробирке приливают 2-3 мл раствора соляной кислоты ($HCl$) и встряхивают. Бурый осадок полностью растворяется с образованием прозрачного раствора желтоватого цвета (цвет гидратированных ионов $Fe^{3+}$ в растворе). Стенки пробирки становятся чистыми.
Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Опыт 2. Удаление гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$)

Получение осадка: В другую пробирку наливают 1-2 мл раствора соли железа(II), например, сульфата железа(II) ($FeSO_4$), и добавляют несколько капель раствора гидроксида натрия ($NaOH$). Образуется серо-зеленый осадок гидроксида железа(II).
Уравнение реакции: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Удаление осадка: К осадку приливают 2-3 мл раствора соляной кислоты ($HCl$) и встряхивают. Серо-зеленый осадок растворяется, образуя прозрачный раствор бледно-зеленого цвета (цвет гидратированных ионов $Fe^{2+}$ в растворе).
Уравнение реакции: $Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

Ответ: Опыты показывают, что нерастворимые осадки гидроксидов железа(II) и (III) могут быть легко удалены со стенок пробирок путем их растворения в соляной кислоте, в результате чего образуются растворимые в воде соли.