Номер 2, страница 122 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

Задание 2. Получение соединений металлов и изучение их свойств.

Используя предложенные вам реактивы, получите хлорид железа(II). Докажите наличие иона $Fe^{2+}$ в полученном растворе.

Используя в качестве окислителя пероксид водорода, получите из хлорида железа(II) хлорид железа(III). Докажите наличие иона $Fe^{3+}$ в полученном растворе.

Переведите ион $Fe^{3+}$ в осадок в виде гидроксида железа(III).

Напишите уравнения всех реакций в молекулярной и ионной форме.

Получение хлорида железа(II). Докажите наличие иона Fe²⁺ в полученном растворе.

Для получения хлорида железа(II) можно использовать реакцию железных опилок с соляной кислотой. Железо вытесняет водород из кислоты, образуя соль.

Молекулярное уравнение реакции:

$ \text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\uparrow $

Ионное уравнение реакции:

$ \text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\uparrow $

Для доказательства наличия иона $\text{Fe}^{2+}$ в полученном растворе можно провести качественную реакцию с гидроксидом натрия ($\text{NaOH}$) или аммиачной водой ($\text{NH}_3\cdot\text{H}_2\text{O}$). При добавлении этих реагентов к раствору, содержащему $\text{Fe}^{2+}$, образуется студенистый, зеленовато-белый осадок гидроксида железа(II), который быстро буреет на воздухе из-за окисления кислородом воздуха до гидроксида железа(III).

Молекулярное уравнение реакции:

$ \text{FeCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow + 2\text{NaCl} $

Ионное уравнение реакции:

$ \text{Fe}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow $

В качестве альтернативного метода для подтверждения присутствия иона $\text{Fe}^{2+}$ можно использовать реакцию с гексацианоферратом(III) калия ($\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]$). При добавлении раствора $\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]$ к раствору $\text{FeCl}_2$ образуется темно-синий осадок, называемый турнбуллевой синью.

Молекулярное уравнение реакции:

$ 3\text{FeCl}_2 + 2\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6] \rightarrow \text{Fe}_3[\text{Fe(CN)}_6]_2\downarrow + 6\text{KCl} $

Ионное уравнение реакции:

$ 3\text{Fe}^{2+} + 2[\text{Fe(CN)}_6]^{3-} \rightarrow \text{Fe}_3[\text{Fe(CN)}_6]_2\downarrow $

Ответ:

Хлорид железа(II) получают взаимодействием железа с соляной кислотой. Наличие иона $\text{Fe}^{2+}$ доказывается образованием зеленовато-белого осадка $\text{Fe(OH)}_2$ при добавлении щелочи или темно-синего осадка турнбуллевой сини при добавлении гексацианоферрата(III) калия.

Используя в качестве окислителя пероксид водорода, получите из хлорида железа(II) хлорид железа(III). Докажите наличие иона Fe³⁺ в полученном растворе.

Для окисления хлорида железа(II) до хлорида железа(III) с использованием пероксида водорода ($\text{H}_2\text{O}_2$) необходимо провести реакцию в кислой среде (например, добавив немного соляной кислоты), так как пероксид водорода проявляет окислительные свойства в кислой среде.

Молекулярное уравнение реакции:

$ 2\text{FeCl}_2 + \text{H}_2\text{O}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{FeCl}_3 + 2\text{H}_2\text{O} $

Ионное уравнение реакции:

$ 2\text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\text{O}_2 + 2\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 2\text{H}_2\text{O} $

Для доказательства наличия иона $\text{Fe}^{3+}$ в полученном растворе можно провести качественную реакцию с роданидом калия ($\text{KSCN}$). При добавлении раствора $\text{KSCN}$ к раствору, содержащему $\text{Fe}^{3+}$, наблюдается интенсивное кроваво-красное окрашивание, обусловленное образованием тиоцианатных комплексов железа(III), например, $[\text{Fe(SCN)}]^{2+}$.

Молекулярное уравнение реакции (упрощенное, для иллюстрации):

$ \text{FeCl}_3 + 3\text{KSCN} \rightarrow \text{Fe(SCN)}_3 + 3\text{KCl} $

Ионное уравнение реакции (для образования комплекса):

$ \text{Fe}^{3+} + \text{SCN}^- \rightarrow [\text{Fe(SCN)}]^{2+} $

Также наличие иона $\text{Fe}^{3+}$ можно подтвердить реакцией с гидроксидом натрия ($\text{NaOH}$) или аммиачной водой ($\text{NH}_3\cdot\text{H}_2\text{O}$). При добавлении этих реагентов к раствору, содержащему $\text{Fe}^{3+}$, образуется объемный, красно-бурый (ржавый) осадок гидроксида железа(III).

Молекулярное уравнение реакции:

$ \text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow + 3\text{NaCl} $

Ионное уравнение реакции:

$ \text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow $

Ответ:

Окисление $\text{FeCl}_2$ до $\text{FeCl}_3$ осуществляется пероксидом водорода в кислой среде. Наличие иона $\text{Fe}^{3+}$ доказывается появлением кроваво-красного окрашивания с $\text{KSCN}$ или образованием красно-бурого осадка $\text{Fe(OH)}_3$ при добавлении щелочи.

Переведите ион Fe³⁺ в осадок в виде гидроксида железа(III).

Для перевода иона $\text{Fe}^{3+}$ в осадок в виде гидроксида железа(III) необходимо добавить к раствору, содержащему ионы $\text{Fe}^{3+}$, раствор щелочи (например, гидроксид натрия $\text{NaOH}$) или аммиачной воды ($\text{NH}_3\cdot\text{H}_2\text{O}$) до образования осадка. Гидроксид железа(III) является нерастворимым основанием.

Молекулярное уравнение реакции:

$ \text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow + 3\text{NaCl} $

Ионное уравнение реакции:

$ \text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow $

Ответ:

Ион $\text{Fe}^{3+}$ переводится в осадок $\text{Fe(OH)}_3$ путем добавления к раствору щелочи (например, $\text{NaOH}$) или аммиачной воды.

Напишите уравнения всех реакций в молекулярной и ионной форме.

Ниже представлены уравнения всех реакций, упомянутых в решении задачи, в молекулярной и ионной форме.

1. Получение хлорида железа(II) из железа и соляной кислоты:

Молекулярная: $ \text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\uparrow $

Ионная: $ \text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\uparrow $

2. Качественная реакция на ион $\text{Fe}^{2+}$ (с гидроксидом натрия):

Молекулярная: $ \text{FeCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow + 2\text{NaCl} $

Ионная: $ \text{Fe}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow $

3. Качественная реакция на ион $\text{Fe}^{2+}$ (с гексацианоферратом(III) калия):

Молекулярная: $ 3\text{FeCl}_2 + 2\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6] \rightarrow \text{Fe}_3[\text{Fe(CN)}_6]_2\downarrow + 6\text{KCl} $

Ионная: $ 3\text{Fe}^{2+} + 2[\text{Fe(CN)}_6]^{3-} \rightarrow \text{Fe}_3[\text{Fe(CN)}_6]_2\downarrow $

4. Окисление хлорида железа(II) до хлорида железа(III) пероксидом водорода (в кислой среде):

Молекулярная: $ 2\text{FeCl}_2 + \text{H}_2\text{O}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{FeCl}_3 + 2\text{H}_2\text{O} $

Ионная: $ 2\text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\text{O}_2 + 2\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 2\text{H}_2\text{O} $

5. Качественная реакция на ион $\text{Fe}^{3+}$ (с роданидом калия):

Молекулярная: $ \text{FeCl}_3 + 3\text{KSCN} \rightarrow \text{Fe(SCN)}_3 + 3\text{KCl} $

Ионная: $ \text{Fe}^{3+} + \text{SCN}^- \rightarrow [\text{Fe(SCN)}]^{2+} $ (один из возможных комплексов, вызывающий окрашивание)

6. Качественная реакция на ион $\text{Fe}^{3+}$ и его перевод в осадок (с гидроксидом натрия):

Молекулярная: $ \text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow + 3\text{NaCl} $

Ионная: $ \text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow $

Ответ:

Все требуемые уравнения реакций приведены выше в молекулярной и ионной форме.