Лабораторный опыт 6, страница 273 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

Лабораторный опыт 6

Получение и окисление гидроксида железа(II)

В две пробирки налейте растворы солей железа: в первую — свежеприготовленный раствор сульфата железа(II), а во вторую — раствор хлорида железа(III) объемом по $1-2 \text{ см}^3$.

В обе пробирки добавьте по $2-3$ капли разбавленного раствора гидроксида натрия. Отметьте окраску первоначально выпавших осадков в обеих пробирках.

Составьте уравнения химических реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах.

Сделайте вывод о том, при помощи каких реакций вы смогли обнаружить и различить ионы железа(II) и железа(III) в растворе.

Тщательно перемешайте реакционную смесь в пробирке, содержащей гидроксид железа(II), так, чтобы осадок соприкасался с воздухом. Отметьте изменение окраски этого осадка с течением времени.

Составьте уравнение химической реакции в молекулярном виде с учетом того, что цвет осадка $Fe(OH)_2$ изменяется под действием кислорода из воздуха.

Укажите окислитель и восстановитель.

Отметьте окраску первоначально выпавших осадков в обеих пробирках.

В первой пробирке, содержащей раствор сульфата железа(II), при добавлении раствора гидроксида натрия образуется осадок гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$) грязно-зеленого (серо-зеленого) цвета.

Во второй пробирке, содержащей раствор хлорида железа(III), при добавлении раствора гидроксида натрия образуется объемный осадок гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$) бурого (красно-бурого) цвета.

Ответ: В первой пробирке выпадает грязно-зеленый осадок, во второй — бурый осадок.

Составьте уравнения химических реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах.

Реакция в первой пробирке (с сульфатом железа(II)):

• Молекулярное уравнение: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
• Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow$

Реакция во второй пробирке (с хлоридом железа(III)):

• Молекулярное уравнение: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$
• Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$

Ответ: Для реакции с $FeSO_4$: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$; $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow$. Для реакции с $FeCl_3$: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$; $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$.

Сделайте вывод о том, при помощи каких реакций вы смогли обнаружить и различить ионы железа(II) и железа(III) в растворе.

Обнаружить и различить ионы железа(II) и железа(III) в растворе можно с помощью качественной реакции с растворами щелочей (например, $NaOH$ или $KOH$). Ионы $Fe^{2+}$ образуют со щелочами осадок гидроксида железа(II) грязно-зеленого цвета. Ионы $Fe^{3+}$ в тех же условиях образуют осадок гидроксида железа(III) бурого цвета. Таким образом, по цвету образующегося осадка можно определить, какие ионы железа присутствовали в исходном растворе.

Ответ: Ионы железа(II) и железа(III) можно обнаружить и различить с помощью реакции с раствором щелочи, так как ион $Fe^{2+}$ дает грязно-зеленый осадок $Fe(OH)_2$, а ион $Fe^{3+}$ — бурый осадок $Fe(OH)_3$.

Отметьте изменение окраски этого осадка с течением времени.

При перемешивании и контакте с воздухом грязно-зеленый осадок гидроксида железа(II) постепенно окисляется, темнеет и в итоге приобретает бурую окраску, характерную для гидроксида железа(III).

Ответ: Осадок грязно-зеленого цвета постепенно становится бурым.

Составьте уравнение химической реакции в молекулярном виде с учетом того, что цвет осадка Fe(OH)2 изменяется под действием кислорода из воздуха.

Гидроксид железа(II) окисляется кислородом, содержащимся в воздухе, в присутствии воды. В результате реакции образуется гидроксид железа(III):

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\downarrow$

Ответ: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\downarrow$.

Укажите окислитель и восстановитель.

В данной окислительно-восстановительной реакции происходит изменение степеней окисления у железа и кислорода:

• $Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + 1e^-$
  Железо повышает свою степень окисления с +2 до +3, то есть окисляется. Вещество, содержащее элемент, который окисляется, является восстановителем. Следовательно, гидроксид железа(II), $Fe(OH)_2$, — восстановитель.
• $O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$
  Кислород понижает свою степень окисления с 0 до -2, то есть восстанавливается. Вещество, содержащее элемент, который восстанавливается, является окислителем. Следовательно, кислород, $O_2$, — окислитель.

Ответ: Окислитель — кислород ($O_2$), восстановитель — гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$).