Реакция железа с соляной кислотой разбавленной водой

Тема. Железо и его соединения.

познакомить с некоторыми химическими свойствами соединений железа в различных степенях окисления.

Реактивы: железные опилки Fe, соль Мора (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O, раствор хлорида железа (III) FeCl₃, раствор гексационоферрата (III) калия K₃[Fe(CN)₆], раствор гексационоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆], раствор роданида калия KCNS, раствор соляной кислоты HCl (концентрированный и разбавленный), раствор серной кислоты H₂SO₄ (концентрированный и разбавленный), раствор азотной кислоты HNO₃ (концентрированный и разбавленный), раствор гидроксида натрия NaOH (концентрированный и разбавленный).

Посуда и оборудование: спиртовка, держатель для пробирок, штатив для пробирок, шпатель, пробирки, стеклянная палочка.

Опыт 1. Свойства металлического железа

Испытайте действие на железо концентрированных и разбавленных кислот при обычных условиях и при нагревании.

Для этого поместите железные опилки в пробирку и прилейте несколько капель разбавленной соляной кислоты, запишите наблюдаемые явления и дайте им объяснения. Опыт повторите с разбавленными растворами серной и азотной кислот. Осторожно нагрейте те пробирки, в которых не происходит взаимодействие железа с кислотой. Отметьте наблюдения.

Повторите опыт с концентрированными растворами кислот. Запишите наблюдаемые явления, обратите внимание на цвет и запах выделяющихся газов и на цвет растворов.

1. В пробирку поместили железные опилки и прилили несколько капель разбавленной соляной кислоты.

Наблюдается выделение бесцветного газа, раствор окрашивает-ся в бледно-зеленый цвет

Fe 0 – 2e Fe 2+ восстановитель

2H + + 2e H₂

Железо взаимодействует с соляной кислотой, проявляя восстановитель-ные свойства, в результате реакции образуется соль – хлорид железа (II) и выделяется бесцветный газ — водород

Опыт 2. Гидроксид железа (II), получение и свойства

Вскипятите немного воды, охладите ее и добавьте несколько кристаллов соли Мора (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O. В пробирку со свежеприготовленным раствором соли Мора прилейте раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Отметьте цвет осадка. Оставьте осадок на воздухе и наблюдайте за быстрым изменением окраски.

Запишите уравнение реакции получения гидроксида железа (II) (в уравнении учитывайте только FeSO₄) в молекулярной и ионной форме и уравнение окисления гидроксида железа (II) кислородом воздуха. Сделайте вывод об устойчивости ионов двухвалентного железа.

Опыт 3. Гидроксид железа (III), получение и свойства

В пробирку поместите несколько капель раствора хлорида железа (III) и прибавьте по каплям раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Отметьте цвет осадка. Полученный осадок разделите на две части. К первой прилейте по каплям раствор соляной кислоты, ко второй – концентрированный раствор гидроксида натрия. Запишите наблюдаемые явления.

Запишите уравнения получения гидроксида железа (III). Приведите уравнения растворения гидроксида железа (III) в кислоте и в щелочи, сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида железа (III).

Взаимодействие соли железа (II) с гексационоферратом (III) калия (качественная реакция на ионы Fe 2+ )

В пробирку с раствором соли Мора (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O прилейте несколько капель раствора гексационоферрата (III) калия (красной кровяной соли). Отметьте цвет осадка. Запишите уравнение реакции, дайте название образовавшемуся соединению KFe +2 [Fe +3 (CN)₆] (используйте справочную литературу).

Взаимодействие соли железа (III) с гексационоферратом (II) калия (качественная реакция на ионы Fe 3+ )

В пробирку с раствором хлорида железа (III) прилейте несколько капель раствора гексационоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Отметьте цвет осадка. Запишите уравнение реакции, дайте название образовавшемуся соединению KFe +3 [Fe +2 (CN)₆] (используйте справочную литературу).

Взаимодействие соли железа (III) с роданидом калия (качественная реакция на ионы Fe 3+ )

В пробирку с раствором хлорида железа (III) прилейте несколько капель раствора роданида калия. Отметьте цвет раствора. Запишите уравнение реакции.

Сделайте общий вывод по работе.

Пример оформления отчета приведен в лабораторной работе №2.

Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. – М.: Экзамен, 2004. – С. 415–416.
Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: ОНИКС 21 век: Мир и образование, 2002. – С. 258–259.
Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Соловьев С.Н., Маскаев Ф.Н. Общая химия: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений с углубленным изучением химии. – М.: Просвещение, 2005. – С. 345–352.
Фримантл М. Химия в действии. Т.2. – М.: Мир, 1991. – С. 147–149.

Источник

Реакция металлов с соляной кислотой: признак взаимодействия цинка, железа и меди

Известно доказанный факт, что соляная кислота взаимодействует с активными металлами. При этом часть веществ способна реагировать на такое соединение, другая часть остается нетронутой.

Неактивные металлы не могут реагировать на вещество: к ним относят золото, серебро, ртуть.

Соляная кислота представляет собой соединение хлора и водорода. Путем растворения в воде газообразного вещества под названием хлороводород получается данное соединение.

Ионы водорода при таком уравнении исполняют роль окислителя, что вызывает реакцию у активных металлов.

Какие вещества вступают в реакцию с соляной кислотой

На вступительных экзаменах по химии часто можно встретить задание на определение веществ, которые способны реагировать на соляную кислоту.

Кроме того, задание «составьте уравнение» нередко вызывает страх в глазах выпускников.

Чтобы не путаться с химическими задачами, рекомендуется подробнее изучить информацию о взаимодействии с данным соединением.

Все существующие вещества можно поделить на металлы, вытесняющие водород из соединения, не вытесняющие водород, а также активные и неактивные металлы.

В реакцию с соляной кислотой вступают такие вещества:

Химические основания.

К ним относят гидроксид натрия, бария, алюминия. Реакция нейтрализации дает образования соли и воды.
Металлы. Если обратиться к электрохимическому ряду, можно увидеть, что соляная кислота реагирует со всеми элементами, стоящими до водорода в этом ряду.

Сюда относят натрий, магний, алюминий, литий, барий, кальций, цинк, железо и другие элементы. При взаимодействии они образуют хлориды и выделяют газообразный водород.

Основные и атмосферные оксиды. Во время реакции происходит образование растворимых солей и воды. HCl взаимодействует с оксидом алюминия, меди, цинка, натрия.
Карбонаты. При взаимодействии с карбонатами кальция получится следующее уравнение: CaCO₃ + 2HCl→ CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O.

Из него следует, что выделяется углекислый газ, а также образуется вода и угольная кислота.
Сильные окислители. Если вещество взаимодействует с перманганатом калия или диоксидом марганца, на выходе получается выделение газообразного хлора.
Аммиак. Такое взаимодействие ознаменовано выделением сильного дыма, поэтому в момент проведения опытов рекомендуется открыть все окна. Тогда выделяется хлорид аммония.

Признак взаимодействия с цинком, железом и другими металлами

Если курс школьной химии был успешно забыт, можно вспомнить о том, какие бывают признаки взаимодействия металлов, вступающих в реакцию с соляной кислотой.

Чтобы экспериментальные опыты не вызвали несчастного случая, рекомендуется заранее открыть все окна, вооружиться защитной одеждой, чтобы кожа рук была закрыта.

Также рекомендуется использовать перчатки и повязку на лицо.

Обратите внимание! Ниже будет рассказано о том, какие признаки говорят о вступлении в реакцию элементов с соединением.

Чтобы не проводить наглядные опыты, можно воспользоваться теоретической информацией.

Рассмотрим, что происходит, если добавить немного кислоты на определенный вид металла:

Металл	Признак взаимодействия
Цинк	Если опустить этот металл серебристого цвета в пробирку с указанным веществом, можно постепенно наблюдать выделение небольшого количества пузырьков и водорода.

В результате возникает хлорид цинка ZnCl₂ Железо Во время такого взаимодействия образуется хлористое железо.

Реакция происходит медленно, однако, если пробирку подогреть, то процесс пойдет быстрее Литий При реакции образуется хлорид лития 2LiCl, выделяется водород.

На поверхности этого металла, относящегося к щелочной группе, можно увидеть маленькие пузыри Кремний В результате такого соединения возникает сложный компонент под названием хлорсилан.

Также выделяется газообразный водород. Такая реакция происходит при условии нагревания до 350 градусов, а в качестве катализатора выступает медь Магний При таком взаимодействии наблюдает выделение теплоты, металл начинает плавиться

Как составить уравнение реакции

Одно из самых распространенных заданий на экзаменах и в контрольных работах – составить уравнение на реакцию HCl, в данном случае – соляной, с другими веществами или соединениями.

Чтобы не запутаться в решении, предлагаем несколько советов и шпаргалок для легкого запоминания:

Запомните буквенное обозначение данного вещества – соляная кислота в химии обозначается как HCl: если вещество разбавленное, это указывается в скобках рядом.
Как уже было сказано выше, вещество способно реагировать с активными металлами, стоящими до водорода в электрохимическом ряду; кроме того, она реагирует на основания, оксиды, гидроксиды и карбонаты.
Химические основания обозначаются как OH, оксиды – O, гидроксиды – OH2, карбонаты – CO3.
Уравнение реакции всегда будет иметь знак +, потому как в процессе взаимодействия происходит соединение нескольких компонентов.
HCl может идти первым или вторым слагаемым, после прибавления металла, вещества идет знак =, после этого описывается реакция, где указаны продукты распада.
Например, при реакции кислоты серы с сульфатом магния получается такое уравнение: Mg+H2SO4 = MgSO4+H2.
Соляная кислота и гидроксид бария дают такое уравнение: 2HCl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O.
При реакции соединения водорода, хлора и мела образуется хлорид кальция: СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + СО2 + Н2О.
Раствор карбоната натрия с кислотой выглядит так: HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2.

Составить уравнение несложно, важно изначально правильно обозначить буквенные символы каждого элемента или вещества.

Для правильного уравновешивания формулы пользуются правилами школьного курса химии, основанными на математическом принципе расстановки коэффициентов.

Полезное видео

Источник

Лабораторный опыт №17. Взаимодействие железа с соляной кислотой.

В пробирку налейте 2-3 мл соляной кислоты и поместите в неё канцелярскую скрепку или 2-3 скобки для степлера. Что наблюдаете? Докажите, что в результате реакции образуются хлорид железа (II) и водород. Запишите уравнение реакции и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

При добавлении соляной кислоты к канцелярской скрепке, наблюдается выделение газа, и окрашивание раствора в зеленый цвет:

Fe + 2HCl ⟶ FeCl₂ + H₂↑
2H + + 2ē ⟶ H₂ 0	1	окислитель (восстановление)
Fe 0 — 2ē ⟶ Fe +2	1	восстановитель (окисление)

Доказать наличие водорода можно с помощью нагретой медной проволоки покрытой черным оксидом меди (II), если в результате реакции выделяется водород, то черный цвет проволоки сменится на золотисто-розовый, т. к. оксид меди (II) восстановится до меди:

CuO + H₂ t ⟶ Cu + H₂O
2H + + 2ē ⟶ H₂ 0	1	окислитель (восстановление)
Fe 0 — 2ē ⟶ Fe +2	1	восстановитель (окисление)

Доказать наличие двухвалентного железа можно с помощью красной кровяной соли, в результате реакции выпадает осадок гексацианоферрата (III) калия-железа (II) темно-синего цвета:
FeCl₂ + K₃[Fe(CN)₆] ⟶ KFe[Fe(CN)₆]↓ + 2KCl

Источник

Реакция железа с соляной кислотой разбавленной водой

В химическом отношении железо, кобальт и никель относятся к металлам средней активности. В электрохимическом ряду напряжений металлов они располагаются левее водорода, между цинком и оловом. Чистые металлы при комнатной температуре довольно устойчивы, их активность сильно увеличивается при нагревании, особенно если они находятся в мелкодисперсном состоянии. Наличие примесей значительно снижает устойчивость металлов.

Взаимодействие с неметаллами

При нагревании на воздухе выше 200 °С железо взаимодействует с кислородом, образуя оксиды нестехиометрического состава Fe_xO, мелкодисперсное железо сгорает с образованием смешанного оксида железа (II, III):

Кобальт и никель реагируют с кислородом при более высоких температурах, образуя в основном оксиды двухвалентных элементов, имеющие переменный состав в зависимости от условий получения:

С галогенами металлы реагируют, образуя галогениды :

Металлы довольно устойчивы к действию фтора, никель не разрушается фтором даже при температуре красного каления.

При взаимодействии с азотом при невысокой температуре железо, кобальт и никель образуют нитриды различного состава, например:

Взаимодействие с серой экзотермично и начинается при слабом нагревании, в результате образуются нестехиометрические соединения, которые имеют состав, близкий к ЭS:

С водородом металлы триады железа не образуют стехиометрических соединений, но они поглощают водород в значительных количествах.

С углеродом, бором, кремнием, фосфором также при нагревании образуют соединения нестехиометрического состава, например:

Взаимодействие с водой

В воде в присутствии кислорода железо медленно окисляется кислородом воздуха (корродирует):

При температуре 700–900 °С раскаленное железо реагирует с водяным паром:

Кобальт и никель с водой не взаимодействуют.

Взаимодействие с кислотами

Железо реагирует с разбавленными растворами соляной и серной кислот, образуя соли железа (II):

с разбавленной азотной кислотой образует нитрат железа (III) и продукт восстановления азотной кислоты, состав которого зависит от концентрации кислоты, например:

При обычных условиях концентрированные (до 70 мас. %) серная и азотная кислоты пассивируют железо. При нагревании возможно взаимодействие с образованием солей железа (III):

По отношению к кислотам кобальт и никель устойчивее железа, медленно реагируют с неокисляющими кислотами с образованием солей кобальта (II) и никеля (II) и водорода. С разбавленной азотной кислотой образуют нитраты кобальта (II) и никеля (II) и продукт восстановления азотной кислоты, состав которого зависит от концентрации кислоты:

При обычных условиях концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют кобальт и никель, хотя в меньшей степени, чем железо. При нагревании возможно взаимодействие с образованием солей железа двухвалентных металлов:

Взаимодействие со щелочами

Разбавленные растворы щелочей на металлы триады железа не действуют. Возможно только взаимодействие железа с щелочными расплавами сильных окислителей:

Для кобальта и никеля взаимодействие с расплавами щелочей не характерно.

Железо, кобальт и никель вытесняют металлы, которые расположены правее в электрохимическом ряду напряжений их растворов солей:

Для металлов триады железа характерно образование карбонилов, в которых железо, кобальт и никель имеют степень окисления, равную 0. Карбонилы железа и никеля получаются при обычном давлении и температуре 20–60 °С:

Карбонилы никеля образуются при давлении 2·10 7 – 3·10 7 Па и температуре 150–200 °С:

Источник