Номер 4, страница 173 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 48. Железо. Подумай, ответь, выполни... - номер 4, страница 173.

Условие.

4. Минеральная вода некоторых источников содержит гидрокарбонат железа(II). При каких условиях и в каких химических процессах эта растворимая соль железа может образоваться из природного минерала сидерита $FeCO_3$?

Решение.

Решение 2.

Решение

Растворимая соль гидрокарбонат железа(II), $Fe(HCO_3)_2$, может образоваться из природного минерала сидерита, $FeCO_3$, в результате его взаимодействия с водой, содержащей растворенный углекислый газ ($CO_2$). Этот процесс является типичным примером химического выветривания карбонатных минералов в природных условиях.

Химический процесс можно описать следующим уравнением реакции:

$FeCO_3 \text{ (тв.)} + CO_2 \text{ (раств.)} + H_2O \text{ (ж.)} \rightleftharpoons Fe(HCO_3)_2 \text{ (раств.)}$

Карбонат железа(II) (сидерит) является практически нерастворимой солью. Однако при насыщении воды углекислым газом образуется слабая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая реагирует с сидеритом, переводя его в растворимую форму – гидрокарбонат железа(II). Эта реакция обратима: при уменьшении концентрации $CO_2$ (например, при выходе воды на поверхность) равновесие смещается влево, и $FeCO_3$ снова выпадает в осадок.

Для образования и существования гидрокарбоната железа(II) в растворе необходимы следующие условия:

1. Наличие воды и минерала сидерита ($FeCO_3$). Процесс протекает, когда подземные воды омывают пласты, содержащие этот минерал.

2. Повышенное содержание растворенного углекислого газа ($CO_2$). Углекислый газ, поступающий из атмосферы, а также образующийся в почве в результате жизнедеятельности микроорганизмов, растворяясь в воде, создает кислую среду, необходимую для растворения карбоната.

3. Анаэробные (бескислородные) или гипоксические (с низким содержанием кислорода) условия. Это является критически важным фактором. Ионы железа(II) ($Fe^{2+}$) очень легко окисляются растворенным в воде кислородом до ионов железа(III) ($Fe^{3+}$). Соединения железа(III) гидролизуются с образованием нерастворимого гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$ (ржавчины), который выпадает в виде бурого осадка. Уравнение окисления:

$4Fe(HCO_3)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow + 8CO_2 \uparrow$

Поэтому минеральные воды, содержащие растворенное железо(II), обычно являются глубинными, где контакт с атмосферным кислородом исключен.

Ответ:

Гидрокарбонат железа(II) образуется из минерала сидерита ($FeCO_3$) в ходе химического процесса взаимодействия сидерита с водой, обогащенной углекислым газом ($FeCO_3 + CO_2 + H_2O \rightleftharpoons Fe(HCO_3)_2$). Необходимым условием для этого процесса является отсутствие или очень низкое содержание кислорода в воде, чтобы предотвратить окисление растворимого железа(II) до нерастворимого железа(III).