Материал: полезная метода

Fe3+ а значит, Fe2+ слабее удерживает гидроксид-ионы, т. е. Fе(ОН)2 более легко диссоциирует. Поэтому соли железа (II) гидролизуются

незначительно, а соли железа (III) — очень сильно: Fe2+ + H2O = Fe(OH)+ + H+

Fe3+ + H2O = Fe(OH)2+ + H+

Гидроксид железа (III) обладает слабо выраженной амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных

растворах щелочей:

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3 + 3OH– = [Fe(OH)6]3–

Соли железа (II) и (III). Из солей железа наибольшее применение нашли: 1) гептагидрат сульфата железа (II) (железный купорос) FeSO4·7Н2O для борьбы с вредителями растений, приготовления минеральных красок и т. д., 2) хлорид железа (III) FеСl3 как коагулянт при очистке воды, а также как протрава при крашении тканей; 3) нонагидрат сульфата железа (III) Fe2(SO4)3× 9Н2O как коагулянт, а также для травления металлов; 4) нонагидрат нитрата железа (III) Fе(NО3)3× 9Н2O как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и утяжелитель шелка.

Качественный реакции на ионы железа (II) и (III). Комплексные соединения железа. Катион железа (III) легко обнаруживается с помощью бесцветного раствора тиоцианата аммония NH4NCS или тиоцианата калия KNCS, точнее, тиоцианат-иона NCS– . При действии NCSна раствор соли железа (III) образуется соединение кроваво-красного цвета — тиоцианат железа (III) Fе(NCS)3: Fe3+ + 3CNS–  Fe(CNS)3

Тиоцианат-ион NCS– служит реагентом на катион железа (III) Fe3+. Для обнаружения катиона железа (III) Fe3+ удобно применять сложное (комплексное) соединение железа гексацианоферрат (II) калия, т. наз. желтая кровяная соль, K4[Fe(CN)6]. В растворе эта соль диссоциирует на

ионы:

K4[Fe(CN)6]  4K+ + [Fe(CN)6]4–

При взаимодействии гексацианоферрат (II)-ионов [Fe(CN)6]4- с катионами железа (III) Fe3+ образуется темно-синий осадок — гексацианоферрат (II) железа (III) (берлинская лазурь):

3[Fe(CN)6]4- + 4Fe3+ = Fe4[Fe(CN)6]3

Другое сложное соединение железа гексацианоферрат (III) калия

(красная кровяная соль) в растворе диссоциирует: K3[Fe(CN)6]  3K+ + [Fe(CN)6]3–

а при взаимодействии гексацианоферрат (III)-ионов [Fe(CN)6]3- с катионами железа (II) Fe2+ также образуется темно-синий осадок гексацианоферрат (III) железа (II) (турнбулева синь):

2[Fe(CN)6]3- + 3Fe2+ = Fe3[Fe(CN)6]2

356

Таким Образом, соединения K4[Fe(CN)6] и K3[Fe(CN)6] являются важными реагентами соответственно на катион железа (III) Fe3+ и катион железа (II) Fe2+.

Ферраты железа (VI). Известно довольно небольшое число соединений железа (VI) — ферраты, например феррат калия K2FeO4, феррат бария BaFeO4 и феррат кальция СaFeO4.

Феррат калия образуется в результате реакции: Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O

Предположения о существовании таких соединений как H2FeO4 и, соответственно, FeO3 не получили экспериментального подтверждения.

Ферраты термически нестабильные соединения и разлагаются уже при 200° С:

2000C

K2FeO4 KFeO2(феррит калия) + K2O + O2

Феррат калия проявляет более сильную окислительную способность, чем перманганат:

2K2FeO4 + Cr2(SO4)3 + H2SO4 = K2Cr2O7 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

§3. Лабораторная работа «Свойства элементов VIII Б подгруппы ПС Д.И. Менделеева и их соединений»

Опыт 1. Характерные реакции ионов.

В три пробирки налейте по 3-4 капли хлорида железа (III). Затем к этим растворам добавьте по 3-4 капли растворов роданида калия, гексацианоферрита калия и гексацианоферрата калия. Отметьте и запишите характерные реакции ионов Fe3+.

Повторите предыдущие реакции со свежеприготовленным раствором сульфата железа (II). Отметьте характерные реакции для ионов Fe2+.

Опыт 2. Отношение железа к кислотам.

Небольшое количество железных опилок насыпьте в шесть пробирок. В три из них прибавьте разбавленные кислоты: соляную, серную и азотную. В другие три пробирки те же кислоты, но концентрированные.

Наблюдайте и напишите уравнения реакций. Во всех ли случаях происходит реакция? Какую серную кислоту можно перевозить в железных цистернах и почему?

Опыт 3. Окисление железа (II) в железо (III).

К свежеприготовленному раствору сульфата железа (II) добавьте разбавленной серной кислоты и добавьте бромную воду. Отметьте изменение ее окраски. Убедитесь в присутствии ионов Fe3+.

Опыт 4. Восстановление железа (III) в железо (II).

а) К подкисленному серной кислотой раствору сульфита натрия влейте несколько капель раствора хлорида железа (III) и нагрейте раствор

357

до обесцвечивания. Как доказать, что произошло восстановление железа (III) ? Напишите уравнение реакции.

б) К раствору йодида калия прилейте несколько капель раствора хлорида железа (III). Добавьте около 0,5 мл бензола, хорошо встряхните и обратите внимание на окраску бензола. Напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Получение и свойства гидроксида железа (II).

Налейте в одну пробирку раствор соли железа (II), а в другую - раствор щелочи. Обе пробирки прокипятите. Горячие растворы осторожно слейте вместе и наблюдайте образование белого осадка. Каков его состав? Для чего надо кипятить растворы?

Полученный осадок разделите на 3 части. Одну из них оставьте стоять на воздухе и наблюдайте изменение цвета осадка. Что происходит и почему? В другие пробирки добавьте: в одну - соляной кислоты, а в другую - щелочи. Напишите уравнения образования, окисления и растворения.

Опыт 6. Гидролиз солей железа (III).

Налейте раствора соли железа (III) в 4 пробирки. В первой - определите реакцию раствора на лакмус. К раствору во второй пробирке добавьте несколько капель концентрированной соляной кислоты, наблюдайте изменение цвета раствора вследствие сдвига равновесия гидролиза.

Втретью пробирку добавьте равное по объему количество воды и нагрейте до кипения. Как влияет на гидролиз разбавление раствора и повышение температуры?

Краствору соли железа (III) в 4-ой пробирке прилейте раствора соды. Наблюдайте образование осадка и выделение газа. Какого состава осадок?

Напишите уравнения реакций всех происходящих процессов. Опыт 7. Получение и свойства гидроксида железа (III).

Получите гидрат железа (III) действием на соль трехвалентного железа щелочью. Полученный осадок отфильтруйте, промойте на фильтре водой и разделите на три части. К одной добавьте разбавленной соляной кислоты, ко второй - раствор щелочи. Третью часть перенесите в фарфоровый тигель и прокалите.

Напишите уравнения реакций.

Опыт 8. Изменение окраски солей кобальта.

Втри пробирки налейте немного концентрированного раствора хлорида кобальта (II). В одну из них добавьте концентрированную соляную кислоту. Во вторую - немного кристаллов хлорида кальция, а в третью - спирт.

Чем объяснить изменение окраски раствора во всех случаях? Опыт 9. Получение и свойства гидроксида кобальта (II).

358

нагрейте. Образуется гидроксид кобальта (II) розово-красного цвета. Напишите уравнения реакций. Полученный осадок разделите на 2

части. Одну из них оставьте стоять и наблюдайте окисление кислородом воздуха и переход гидроксида кобальта (II) в коричнево-бурый осадок гидроксида кобальта (III).

Напишите уравнение реакции. Ко второй части осадка прилейте разбавленной соляной кислоты. Напишите уравнение реакции.

Опыт 10. Получение и свойства оксида кобальта.

Несколько кристаллов Co(NO3)2 нагрейте на электроплитке до прекращения выделения оксида азота. Образуется буро-черный оксид кобальта. Напишите уравнение реакции. Небольшое количество полученного оксида положите в пробирку, добавьте немного крепкой HCl и нагрейте. Выделяющийся хлор проверьте йодкрахмальной бумагой, смоченной водой.

Напишите уравнение реакции.

Опыт 11. Получение и свойства гидроксида кобальта.

К 1 мл раствора азотнокислого кобальта прибавьте 2 мл бромной воды, а затем раствор NaOH. К полученному осадку прилейте концентрированную соляную кислоту. Наблюдайте выделение хлора. Напишите уравнения реакций. Какие свойства проявляет в этой реакции гидроксид кобальта?

Опыт 12. Получение комплексных соединений кобальта. Получение аммиакатов кобальта.

Налейте в пробирку раствора хлорида кобальта (II) и к нему добавьте раствор хлорида аммония и раствор аммиака в избытке. Наблюдайте образование аммиаката двухвалентного кобальта. Полученный раствор разделите на две части. Одну из них оставьте стоять на воздухе, а к другой добавьте немного пероксида водорода и нагрейте. Наблюдайте одинаковое изменение окраски растворов вследствие образования аммиаката кобальта (III).

Напишите уравнения всех произведенных реакций в ионной и молекулярной формах.

Получение роданида кобальта.

Налейте 1/4 часть пробирки концентрированного раствора хлорида кобальта и добавьте к нему концентрированного раствора роданида аммония. Отметьте цвет полученного раствора. К полученному раствору прибавляйте по каплям воду до изменения окраски раствора.

Напишите химические уравнения реакций и дайте объяснения почему при разбавлении раствора водой изменяется его окраска.

Опыт 13. Получение гидроксида никеля (II).

359

К раствору NiSO4 прилейте раствор NaOH, образуется светлозеленый осадок. Осадок разделите на две части. На одну подействуйте разбавленной HCl, на вторую - избытком щелочи.

Напишите уравнения реакций.

§4. Задачи для самостоятельного решения

1.Какой из двухвалентных ионов железа (II), кобальта (II) или никеля (II) обладает более сильными восстановительными свойствами? Привести примеры реакций, в которых проявляется это различие.

2.Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя в следующих комплексных соединениях:

а) FeCl2+ HCl + KMnO4 = б) FeS + HNO3 =

в) K4[Fe(CN)6] + Br2 + H2O =

г) Na2S2O3 + FeCl3 = FeCl2 + Na2S4O6 д) Ni(OH)2 + NaClO + H2O =

6. Составьте последовательно уравнения реакций, протекающих по

7. Рассчитайте молярную массу гемоглобина исходя из того, что в одной молекуле гемоглобина содержится 4 атома железа и массовая доля его составляет 3,35%.

Ответ: ~ 667 г/моль.

360