Опыт 1. Гидроксид железа (II).
Выполнение работы.
В пробирку добавили 3-4 капли раствора соли Мора и стали приливать 2н. раствор щелочи выпадает белый хлопьевидный осадок гидроксида железа (II).
На воздухе осадок тотчас зеленеет, а затем буреет вследствие окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe (OH)3↓
Гидроксид железа (II) в избытке щелочи не растворяется. Но он легко растворяется в кислотах, превращаясь в соли двухвалентного железа:
Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O
1. Полное ионное уравнение:
Fe(OH)2 + 2H+ + 2Cl- → Fe2+ + 2Cl- + 2H2O
2. Сокращенное ионное уравнение:
Fe(OH)2 + 2H+ → Fe2+ + 2H2O
Вывод: Гидроксид железа (II) является, таким образом, основанием. Координационная формула соли Мора [(NH4)2SO4 ∙ FeSO4 ∙ 6H2O].
Опыт 2. Гидроксид железа (III).
Выполнение работы.
В пробирку добавили 5-6 капель раствора хлорида железа (III), имеет желтую окраску. При приливании к раствору такой соли раствора щелочи выпадает желто-бурый осадок гидроксида железа (III):
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
1. Полное ионное уравнение:
Fe3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ + 3Na+ + 3Cl-
2. Сокращенное ионное уравнение:
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓
Гидроксид железа (III) растворяется в кислотах, образуя соли трехвалентного железа:
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
1. Полное ионное уравнение:
Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl- → Fe3+ + 3Cl- + 3H2O
2. Сокращенное ионное уравнение:
Fe(OH)3 + 3H+ → Fe3+ + 3H2O
Гидроксид железа (III) – более слабое основание, чем гидроксид железа (II); это выражается в том, что соли железа (III) сильно гидролизуются, а со слабыми кислотами Fe(OH)3 солей не образует. Гидролизом объясняется и цвет растворов солей железа (III): несмотря на то, что ион Fe3+почти бесцветен, содержащие его растворы окрашены в желто-бурый цвет, что объясняется присутствием гидроксоионов железа или молекул Fe(OH)3, которые образуются гидролизу:
Fe3+ + H2O → FeOH2+ + H+
FeOH2+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+
Fe(OH)2+ + H2O → Fe(OH)3 + H+
При сплавлении оксида железа (III) с карбонатами натрия или калия образуются ферриты – соли не полученной в свободном состоянии железистой кислоты HFeO2, например феррит натрия NaFeO2:
Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2↑
Также при сплавлении с щелочами:
Fe2O3 + 2NaOН → 2NaFeO2 + Н2О
Ферриты легко гидролизуются с образованием оксида железа (III):
2NaFeO2 + Н2О → Fe2O3 + 2NaOН
2Na+ + 2FeO2 + Н2О → Fe2O3 + 2Na+ + 2OН-
2FeO2 + Н2О → Fe2O3 + 2OН-
Формула оксида Fe2O3 в виде феррита железа - Fе(FеО2)2.
Вывод: Несмотря на отсутствие взаимодействия со щелочью при обычных условиях гидроксид железа (III) слабо амфотерен. Кислые свойства он проявляет только при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов. При этом образуются соли железистой кислоты, названные ферритами. Водой они полностью гидролизуются.
Опыт 3.
Характерные реакции на ионы Fe2+ и Fe3+.
а). Действие соли железа (ΙΙ) гексацианоферрата (ΙΙΙ) калия.
Выполнение работы.
Ионы Fe2+ - бесцветны, гидратированные ионы железа (ІІ) – бледно-зеленого цвета. Приготовим в пробирке раствор сульфата железа (т.к. нет раствора соли Мора) и добавим 1 каплю раствора гексацианоферрата (ІІІ) калия:
светло-желтый зеленовато-болотный
цвет цвет
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4
сульфат гексациано-3-феррат железа
железа (ІІ)
Гексацианоферрат (ІІІ) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) образует с Fe2+ темно-синий осадок турнбулевой сини.
1. Полное ионное уравнение:
3Fe2+ + 3SO42- + 6K+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+ + 3SO42-
2. Сокращенное ионное уравнение:
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓
б). Действие на соли железа (ІІІ) гексацианоферрата (ІІ) калия.
Выполнение работы.
Ионы железа (ІІІ) – желтого цвета. Поместили в пробирку 2-3 капли раствора хлорида железа (ІІІ) и добавили одну каплю раствора гексацианоферрата (ІІ) калия:
желто-оранжевый
цвет
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KCl
хлорид гексациано-4-феррат железа
железа (ІІ)
Гексацианоферрат (ІІ) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) образует с ионами Fe3+ темно-синий осадок берлинской лазури. Осадок разлагается в щелочах, поэтому реакцию следует проводить в кислой среде. В присутствии оксалатов осадок не выпадает, а появляется только синее окрашивание.
1. Полное ионное уравнение:
4Fe3+ + 12Cl- + 12K+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12K+ + 12Cl-
2. Cокращенное ионное уравнение:
4Fe + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓
в). Действие на соли железа (ІІІ) роданида аммония.
Выполнение работы.
Поместили в пробирку 5-6 капель раствора хлорида железа (ІІІ) и добавили 1 каплю 0,01 н. раствора роданида аммония:
прозрачный кирпично-красного
цвета цвета
FeCl3 + 3NH4NCS → Fe(NCS)3 + 3NH4Cl
роданид роданид
аммония железа
Аналогично с раствором FeSO4 (вместо соли Мора):
FeSO4 + 4NH4NCS → (NH4)2[Fe(NCS)4] + (NH4)2SO4
тетрароданоферрат-2-аммония
Раствор красного цвета.
Перенесем 1 каплю полученного в первой пробирке раствора в другую пробирку и добавим 8-10 капель воды:
Fe(NCS)3 + 3H2O → Fe[Fe(CNS)3(H2O)3]30
трироданотриаква феррат железа
Раствор оранжевого цвета.
Соли Fe3+ в кислой среде окрашивает растворы роданистых соединений в кроваво красный цвет, в следствии образование мало диссоциирующего соединения Fe(NCS)3 т.к. к соединению Fe(NCS)3 добавили воду 8-10 капель (среда нейтральная) отсюда следует раствор изменит окраску на оранжевый цвет.
Вывод: Две важные комплексные соли железа: гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) и гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль), которые являются реактивами для качественного определения ионов Fe3+ и Fe2+.