Задание 3, страница 112 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задание 3

Осуществите превращения согласно следующей схеме¹:

$\text{Fe} \rightarrow \text{FeCl}_2 \rightarrow \text{FeCl}_3$

Напишите уравнения соответствующих реакций и рассмотрите их с позиций окисления-восстановления. Проведите качественные реакции, подтверждающие наличие продуктов реакций. Запишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

1. Превращение $Fe \rightarrow FeCl_2$

Решение

Для осуществления первого превращения необходимо провести реакцию металлического железа с соляной кислотой. Железо, как металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода, способно вытеснять его из растворов кислот-неокислителей, образуя соль железа(II).

Уравнение реакции и анализ с позиций окисления-восстановления:

Молекулярное уравнение реакции:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$

В этой реакции железо и водород изменяют свои степени окисления:

$ \stackrel{0}{Fe} + 2\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{Cl_2} + \stackrel{0}{H_2}\uparrow $

Составим электронный баланс:

$ \stackrel{0}{Fe} - 2e^- \rightarrow \stackrel{+2}{Fe} $ | 1 | процесс окисления

$ 2\stackrel{+1}{H} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{H_2} $ | 1 | процесс восстановления

Железо $Fe^0$ является восстановителем, так как отдает электроны. Ионы водорода $H^+$ являются окислителем, так как принимают электроны.

Качественная реакция на продукт $FeCl_2$:

Для подтверждения образования хлорида железа(II), то есть наличия в растворе ионов $Fe^{2+}$, используется реакция с гексацианоферратом(III) калия $K_3[Fe(CN)_6]$ (красной кровяной солью). В результате образуется темно-синий осадок, известный как турнбулева синь.

Уравнение в молекулярной форме:

$3FeCl_2 + 2K_3[Fe(CN)_6] \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2\downarrow + 6KCl$

Уравнение в полной ионной форме:

$3Fe^{2+} + 6Cl^- + 6K^+ + 2[Fe(CN)_6]^{3-} \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2\downarrow + 6K^+ + 6Cl^-$

Уравнение в сокращенной ионной форме:

$3Fe^{2+} + 2[Fe(CN)_6]^{3-} \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2\downarrow$

Ответ: Превращение осуществляется по уравнению $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$. $Fe$ – восстановитель, $H^+$ – окислитель. Наличие продукта $FeCl_2$ подтверждается реакцией с $K_3[Fe(CN)_6]$, в ходе которой выпадает синий осадок $Fe_3[Fe(CN)_6]_2$.

2. Превращение $FeCl_2 \rightarrow FeCl_3$

Решение

Для окисления хлорида железа(II) до хлорида железа(III) необходимо использовать более сильный окислитель, чем ионы $H^+$. Для этой цели подходит газообразный хлор.

Уравнение реакции и анализ с позиций окисления-восстановления:

Молекулярное уравнение реакции:

$2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

В этой реакции железо и хлор изменяют свои степени окисления:

$ 2\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{Cl_2} + \stackrel{0}{Cl_2} \rightarrow 2\stackrel{+3}{Fe}\stackrel{-1}{Cl_3} $

Составим электронный баланс:

$ \stackrel{+2}{Fe} - 1e^- \rightarrow \stackrel{+3}{Fe} $ | 2 | процесс окисления

$ \stackrel{0}{Cl_2} + 2e^- \rightarrow 2\stackrel{-1}{Cl} $ | 1 | процесс восстановления

Ион железа $Fe^{2+}$ является восстановителем. Молекулярный хлор $Cl_2$ является окислителем.

Качественная реакция на продукт $FeCl_3$:

Для подтверждения образования хлорида железа(III), то есть наличия в растворе ионов $Fe^{3+}$, используется реакция с раствором тиоцианата (роданида) калия $KSCN$ или аммония $NH_4SCN$. В результате образуются комплексы железа(III) интенсивного кроваво-красного цвета.

Уравнение в молекулярной форме (упрощенно):

$FeCl_3 + 3KSCN \rightarrow Fe(SCN)_3 + 3KCl$

Уравнение в полной ионной форме:

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

Уравнение в сокращенной ионной форме (показывающее образование окрашенного продукта):

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

Ответ: Превращение осуществляется по уравнению $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$. $Fe^{2+}$ – восстановитель, $Cl_2$ – окислитель. Наличие продукта $FeCl_3$ подтверждается реакцией с $KSCN$, в ходе которой раствор приобретает кроваво-красную окраску.