Страница 105 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 17. Взаимодействие железа с соляной кислотой

В пробирку поместите немного порошка восстановленного железа и прилейте 2—3 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Докажите, что в результате реакции образуются хлорид железа (II) и водород. Запишите уравнение реакции и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Решение

Что наблюдаете?

При добавлении соляной кислоты к порошку железа можно наблюдать следующие явления:
- Бурное выделение пузырьков бесцветного газа без запаха — это водород.
- Постепенное растворение серого порошка железа.
- Раствор приобретает бледно-зеленоватую окраску, характерную для солей железа(II).
- Пробирка незначительно нагревается, что свидетельствует об экзотермическом характере реакции.

Ответ: Наблюдается выделение газа, растворение железа и изменение цвета раствора на бледно-зеленый.

Докажите, что в результате реакции образуются хлорид железа (II) и водород.

Чтобы доказать образование продуктов реакции, необходимо провести качественные реакции.
1. Доказательство образования водорода ($H_2$): Если поднести зажженную лучинку к отверстию пробирки, в которой идет реакция, раздастся характерный хлопок. Это качественная реакция на водород, который с кислородом воздуха образует взрывчатую смесь («гремучий газ»).
2. Доказательство образования хлорида железа(II) ($FeCl_2$): Наличие в растворе ионов железа(II) ($Fe^{2+}$) можно доказать, добавив к полученному раствору несколько капель раствора красной кровяной соли ($K_3[Fe(CN)_6]$). В результате образуется темно-синий осадок — турнбулева синь.
Уравнение реакции: $3FeCl_2 + 2K_3[Fe(CN)_6] \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2 \downarrow + 6KCl$
В ионном виде: $3Fe^{2+} + 2[Fe(CN)_6]^{3-} \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2 \downarrow$
Другой способ — добавить к раствору щелочь (например, $NaOH$). Выпадет грязно-зеленый студенистый осадок гидроксида железа(II) $Fe(OH)_2$, который на воздухе постепенно буреет из-за окисления до гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$.
Уравнение реакции: $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: Образование водорода доказывается характерным хлопком при поднесении зажженной лучинки. Образование ионов железа(II) доказывается появлением темно-синего осадка (турнбулевой сини) при добавлении красной кровяной соли или грязно-зеленого осадка при добавлении щелочи.

Запишите уравнение реакции и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Уравнение реакции взаимодействия железа с соляной кислотой:
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Рассмотрим эту реакцию с точки зрения окислительно-восстановительных процессов. Для этого определим степени окисления элементов до и после реакции:
$\stackrel{0}{Fe} + 2\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{Cl_2} + \stackrel{0}{H_2}$

Изменения степеней окисления:
- Железо ($Fe$) повышает свою степень окисления с 0 до +2. Оно отдает электроны, то есть окисляется. Железо является восстановителем.
- Водород ($H$) понижает свою степень окисления с +1 до 0. Он принимает электроны, то есть восстанавливается. Ионы водорода ($H^+$) из соляной кислоты являются окислителем.

Составим схемы полуреакций (электронный баланс):
$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$ | 1 | процесс окисления
$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 | процесс восстановления

$\stackrel{0}{Fe}$ — восстановитель
$\stackrel{+1}{H}$ (в составе $HCl$) — окислитель

Ответ: Уравнение реакции: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$. В этой реакции железо ($Fe^0$) является восстановителем, оно окисляется до $Fe^{+2}$. Ионы водорода ($H^+$) в соляной кислоте являются окислителем, они восстанавливаются до молекулярного водорода ($H_2^0$).