Задание 1, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 1

Докажите опытным путём, что железный купорос, образец которого вам выдан, содержит примесь сульфата железа (III). Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном видах.

Решение

Чтобы доказать наличие примеси сульфата железа(III) в образце железного купороса (сульфата железа(II)), необходимо провести качественную реакцию, специфичную для ионов $Fe^{3+}$. Самой известной и чувствительной является реакция с растворами тиоцианатов (роданидов).

Оборудование и реактивы: пробирка, образец железного купороса ($FeSO_4 \cdot 7H_2O$), дистиллированная вода, раствор тиоцианата калия ($KSCN$) или аммония ($NH_4SCN$).

Ход эксперимента:

1. В пробирку помещаем небольшое количество (на кончике шпателя) исследуемого железного купороса и растворяем его в 2-3 мл дистиллированной воды. Раствор приобретает бледно-зеленоватый цвет, характерный для гидратированных ионов железа(II) - $[Fe(H_2O)_6]^{2+}$.
2. К полученному раствору добавляем 1-2 капли раствора тиоцианата калия.

Наблюдение:

При добавлении тиоцианата калия раствор мгновенно окрашивается в интенсивный кроваво-красный цвет.

Вывод:

Появление кроваво-красного окрашивания является качественным признаком присутствия в растворе ионов железа(III) ($Fe^{3+}$). Эти ионы вступают в реакцию с тиоцианат-ионами ($SCN^−$), образуя интенсивно окрашенные комплексные соединения различного состава, например, $[Fe(SCN)(H_2O)_5]^{2+}$, $[Fe(SCN)_2(H_2O)_4]^{+}$, $Fe(SCN)_3$ и др. Поскольку исходное вещество — сульфат железа(II), наличие ионов $Fe^{3+}$ подтверждает, что образец содержит примесь сульфата железа(III). Эта примесь, как правило, образуется в результате медленного окисления солей железа(II) кислородом воздуха при хранении.

Ответ: При добавлении к водному раствору железного купороса раствора тиоцианата калия наблюдается появление кроваво-красного окрашивания. Это доказывает наличие в исходном образце примеси соединений железа(III).

Запишем уравнения реакции между сульфатом железа(III) (примесь) и тиоцианатом калия (реагент).

Молекулярное уравнение:

$Fe_2(SO_4)_3 + 6KSCN \rightarrow 2Fe(SCN)_3 + 3K_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$2Fe^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6K^+ + 6SCN^- \rightarrow 2Fe(SCN)_3 + 6K^+ + 3SO_4^{2-}$

(Здесь $Fe(SCN)_3$ — условная запись для обозначения совокупности растворимых тиоцианатных комплексов железа(III), придающих раствору красный цвет, а не нерастворимое вещество).

Сокращенное ионное уравнение:

Данное уравнение показывает суть происходящего процесса — взаимодействие ионов железа(III) с тиоцианат-ионами с образованием комплексного соединения. В упрощенном виде его можно записать так:

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

Ответ:

Молекулярное уравнение: $Fe_2(SO_4)_3 + 6KSCN \rightarrow 2Fe(SCN)_3 + 3K_2SO_4$.

Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3SCN^- \rightarrow Fe(SCN)_3$.