Лабораторный опыт №18, страница 106 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 18

Получение гидроксидов железа (II) и (III) и изучение их свойств

Налейте в две пробирки по 2 мл растворов сульфата (или хлорида) железа (II) и (III). Добавьте в каждую по 1—2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? Как изменяется цвет осадка в пробирке, в которой находился раствор соли железа (II)? Почему? Добавьте к полученным осадкам раствор серной кислоты до их полного растворения. Запишите уравнение проделанных реакций в молекулярной и ионной формах.

Докажите, что полученные растворы содержат катионы $Fe^{2+}$ и $Fe^{3+}$.

Налейте в две пробирки по 2 мл растворов сульфата (или хлорида) железа (II) и (III). Добавьте в каждую по 1—2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете?
При добавлении раствора щёлочи (например, гидроксида натрия $NaOH$) к растворам солей железа наблюдается образование нерастворимых в воде оснований — гидроксидов железа.
1. В пробирке с раствором соли железа(II) (например, сульфата железа(II) $FeSO_4$) выпадает осадок гидроксида железа(II) $Fe(OH)_2$ серо-зеленого цвета.
2. В пробирке с раствором соли железа(III) (например, хлорида железа(III) $FeCl_3$) выпадает объёмистый осадок гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$ бурого (красно-коричневого) цвета.
Ответ: В пробирке с солью железа(II) выпадает серо-зеленый осадок, а в пробирке с солью железа(III) — бурый осадок.

Как изменяется цвет осадка в пробирке, в которой находился раствор соли железа (II)? Почему?
Гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ является неустойчивым соединением и легко окисляется кислородом, растворенным в воде и содержащимся в воздухе. В результате окисления он превращается в гидроксид железа(III) $Fe(OH)_3$, имеющий бурый цвет. Поэтому со временем серо-зеленый цвет осадка темнеет и постепенно переходит в бурый.
Уравнение реакции окисления:
$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$
Ответ: Цвет осадка в пробирке с солью железа(II) изменяется с серо-зеленого на бурый, так как гидроксид железа(II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа(III).

Добавьте к полученным осадкам раствор серной кислоты до их полного растворения. Запишите уравнение проделанных реакций в молекулярной и ионной формах.
При добавлении серной кислоты гидроксиды железа(II) и (III) растворяются, так как они являются основаниями и вступают в реакцию нейтрализации с кислотой с образованием соли и воды.

1. Реакции получения гидроксидов:
Для гидроксида железа(II):
Молекулярная форма: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
Полная ионная форма: $Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
Сокращенная ионная форма: $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$

Для гидроксида железа(III):
Молекулярная форма: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$
Полная ионная форма: $Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$
Сокращенная ионная форма: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$

2. Реакции растворения осадков в серной кислоте:
Для гидроксида железа(II):
Молекулярная форма: $Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$
Полная ионная форма: $Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Сокращенная ионная форма: $Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$

Для гидроксида железа(III):
Молекулярная форма: $2Fe(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 6H_2O$
Полная ионная форма: $2Fe(OH)_3 \downarrow + 6H^+ + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Fe^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6H_2O$
Сокращенная ионная форма: $Fe(OH)_3 \downarrow + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$
Ответ:
$Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$
$Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$
$Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$
$Fe(OH)_3 \downarrow + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$

Докажите, что полученные растворы содержат катионы Fe²⁺ и Fe³⁺.
Для обнаружения катионов железа в полученных после растворения осадков растворах используют качественные реакции.
1. Качественная реакция на катион $Fe^{2+}$. К раствору, полученному после растворения $Fe(OH)_2$, добавляют несколько капель раствора красной кровяной соли (гексацианоферрата(III) калия $K_3[Fe(CN)_6]$). Образование темно-синего осадка (турнбулевой сини) доказывает наличие ионов $Fe^{2+}$.
$3Fe^{2+} + 2[Fe(CN)_6]^{3-} \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2 \downarrow$
2. Качественная реакция на катион $Fe^{3+}$. К раствору, полученному после растворения $Fe(OH)_3$, добавляют несколько капель раствора роданида калия ($KSCN$) или аммония ($NH_4SCN$). Появление интенсивного кроваво-красного окрашивания раствора свидетельствует о наличии ионов $Fe^{3+}$.
$Fe^{3+} + 3SCN^{-} \rightarrow Fe(SCN)_3$ (упрощенно)
Ответ: Наличие катиона $Fe^{2+}$ доказывают с помощью раствора красной кровяной соли ($K_3[Fe(CN)_6]$), который дает темно-синий осадок. Наличие катиона $Fe^{3+}$ доказывают с помощью раствора роданида калия ($KSCN$), который дает кроваво-красное окрашивание.