Задача 2, страница 177 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Задача 2

Вариант I. Очистите химическим способом железный гвоздь от ржавчины, считая, что в состав ржавчины входят оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$).

Вариант II. Химическим способом отмойте пробирку, загрязнённую на практическом занятии гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$).

Вариант I.

Ржавчина представляет собой сложную смесь, в состав которой, согласно условию задачи, входят оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$). Оба эти соединения являются основными по своим химическим свойствам и практически нерастворимы в воде. Чтобы удалить их с поверхности железного гвоздя, необходимо перевести их в растворимую форму.

Этого можно достичь с помощью реакции с кислотами. Оксид и гидроксид железа(III) вступают в реакцию нейтрализации с кислотами, образуя растворимую соль и воду. Для этой цели можно использовать растворы сильных кислот, таких как соляная ($HCl$) или серная ($H_2SO_4$).

Химические реакции, протекающие при этом:

$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

$2Fe(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 6H_2O$

Важно учесть, что само железо ($Fe$), из которого сделан гвоздь, также реагирует с кислотами, особенно с сильными. Эта реакция приводит к растворению самого гвоздя:

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Чтобы минимизировать повреждение гвоздя, следует использовать разбавленный раствор кислоты и проводить очистку недолго, только до исчезновения ржавчины. После обработки гвоздь необходимо тщательно промыть водой для удаления остатков кислоты и высушить, чтобы предотвратить повторное ржавление.

Более щадящим методом является использование раствора ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$), которая, реагируя с ржавчиной, образует на поверхности металла прочную защитную пленку нерастворимого фосфата железа(III), предотвращающую дальнейшую коррозию.

Ответ: Для химической очистки железного гвоздя от ржавчины его необходимо обработать раствором кислоты (например, соляной, серной или ортофосфорной). Кислота растворит оксид и гидроксид железа(III), превратив их в соли. После очистки гвоздь следует промыть водой и высушить.

Вариант II.

Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — это нерастворимое в воде основание голубого цвета. Чтобы отмыть пробирку от этого вещества химическим способом, его необходимо перевести в растворимое соединение.

Гидроксид меди(II), как и любое основание, легко реагирует с кислотами в реакции нейтрализации, продуктами которой являются растворимая соль и вода. Для этой цели подойдет практически любая доступная кислота, например, серная ($H_2SO_4$), соляная ($HCl$) или даже уксусная ($CH_3COOH$). Стекло пробирки устойчиво к действию этих кислот.

Рассмотрим реакцию с использованием раствора серной кислоты:

$Cu(OH)_2 (тв.) + H_2SO_4 (р-р) \rightarrow CuSO_4 (р-р) + 2H_2O (ж.)$

В результате реакции нерастворимый голубой осадок гидроксида меди(II) превращается в хорошо растворимый в воде сульфат меди(II) ($CuSO_4$), раствор которого имеет голубой цвет. Этот раствор легко смывается со стенок пробирки водой.

Таким образом, для очистки пробирки достаточно прилить в нее небольшое количество разбавленной кислоты, взболтать до полного растворения осадка, а затем вылить полученный раствор и несколько раз ополоснуть пробирку водой.

Ответ: Чтобы отмыть пробирку, загрязненную гидроксидом меди(II), необходимо добавить в нее раствор любой кислоты (например, серной или соляной). Кислота вступит в реакцию с нерастворимым основанием, образуя растворимую соль, которую затем легко смыть водой.