Железо и его соединения

Взаимодействие железа с концентрированными кислотами
Безводная серная и азотная кислоты пассивируют железо, не реагируют с ним. Однако концентрированные растворы этих кислот растворяют железо. Приготовим две колбы с кусочками железа. Концентрированная азотная кислота бурно реагирует с железом. Продукты реакции – нитрат железа (III) и бурый газ – диоксид азота (IV).
Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Концентрированная серная кислота тоже реагирует с железом. Выделяется сернистый газ.
2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
И в том, и в другом случае происходит окисление железа до степени окисления +III. Даже небольшие количества воды, содержащиеся в концентрированных кислотах, сильно влияют на их свойства. Концентрированные и безводные кислоты – не одно и то же.
Оборудование: колбы, пинцет.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с концентрированными кислотами. Опыт проводится под тягой, так как выделяются ядовитые оксиды азота и оксид серы.
151 Качественные реакции на железо (II)
Как определить в растворе ионы железа (II)? Возьмем для опытов сульфат железа (II).
1. Качественная реакция на ион железа (II) – реакция с красной кровяной солью.
Добавим красную кровяную соль гексацианоферрат калия K3[Fe(CN)6]. (Для определения железа (III) используют желтую кровяную соль K4[Fe(CN)6]). В присутствии ионов железа (II) образуется темно-синий осадок. Это - турнбуллева синь комплексная соль железа KFe[Fe(CN)6]).
Появление турнбуллевой сини доказывает присутствие в растворе ионов железа (II).
2 К3[Fe(CN)6 ] +3 Fe SO4 = KFe[Fe(CN)6])↓ + 3K2SO4
Турнбуллева синь очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила красителем. Названа по имени одного из основателей шотландской фирмы по производству красителей «Артур и Турнбуль».
2. Качественная реакция на ион железа (II) – реакция со щелочью.
Реакция со щелочью – еще один способ обнаружения ионов железа (II). Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 - серо-зеленого цвета, гидроксид железа (III) Fe(OH)3 - бурый. Добавим щелочь (NaOH) в колбу с солью железа - образуется серо-зеленый осадок. Значит, в растворе присутствуют ионы железа (II). Образовавшийся осадок – гидроксид железа (II) Fe(OH)2.
Fe SO4 +2 NaOH = Fe(OH)2 ↓ + Na2 SO4
Оборудование: колбы.
Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами
152 Качественные реакции на железо (III)
Ионы железа (III) в растворе можно определить с помощью качественных реакций. Проведем некоторые из них. Возьмем для опыта раствор хлорида железа (III).
1. Качественная реакция на ион железа (III)– реакция со щелочью.
Если в растворе есть ионы железа (III), образуется гидроксид железа (III) Fe(OH)3. Основание нерастворимо в воде и бурого цвета. (Гидроксид железа (II) Fe(OH)2. – также нерастворим, но серо-зеленого цвета). Бурый осадок указывает на присутствие в исходном растворе ионов железа (III).
FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3 ↓+ 3 NaCl
2. Качественная реакция на ион железа (III) – реакция с желтой кровяной солью.
Желтая кровяная соль – это гексацианоферрат калия K4[Fe(CN)6]. (Для определения железа (II) используют красную кровяную соль K3[Fe(CN)6]). К порции раствора хлорида железа прильем раствор желтой кровяной соли. Синий осадок берлинской лазури* показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного железа.
3 К4[Fe(CN)6 ] +4 FeCl3 = KFe[Fe(CN)6])↓ + 12 KCl

3. Качественная реакция на ион железа (III) – реакция с роданидом калия.
Вначале разбавляем испытуемый раствор – иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это роданид железа (III). Роданид от греческого "родеос" - красный.
FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl
Получение гидроксида железа (II) и взаимодействие его с кислотами

Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O

Получение гидроксида железа (III) и взаимодействие его с кислотами

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 ↓+ 3KCl

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

Роль кислорода в процессе коррозии железа

4 Fe + 6H2O + 3O2 = 4 Fe(OH)3

Видео Железо и его соединения канала Araksia Smekalova