Список літератури для оформлення роботи і підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ «Головна підгрупа третьої групи» посібника [1] , 5.6.2 (стор.435-439) посібника [3].

14. Лабораторна робота 14 Дослідження властивостей заліза та сполук Феруму Теоретична частина

Ферум Fe разом із Кобальтом Co та Нікелем Ni належать до d-металів і становлять тріаду елементів VIIIВ-групи четвертого періоду, яку називають родиною Феруму.

Для Феруму характерними є ступені окиснення +2,+3, але сполуки зі ступенем окиснення +3 є більш стійкими.

Залізо - сріблястий пластичний метал. Він піддається куванню, прокатуванню та іншим видам механічної обробки. При температурах понад 768⁰ С залізо виявляє парамагнітні властивості, а нижче 768⁰ С – феромагнітні.

Залізо відносять до металів середньої хімічної активності. У вологому повітрі залізо підлягає корозії, утворюючи крихку плівку, що легко відшаровується:

Залізо при нагріванні взаємодіє з багатьма неметалами, наприклад, з CI₂, S, N₂, C і т.д., утворюючи бінарні сполуки.

При температурі ~700⁰ С реагує з водяною парою:

Залізо розчиняється в хлоридній кислоті будь-якої концентрації та у розбавленій сульфатній кислоті з виділенням водню.

У концентрованих розчинах сульфатної кислоти окиснюється до :

Проте у сульфатній кислоті, концентрація якої наближається до 100%, залізо пасивується внаслідок утворення на його поверхні оксидної плівки.

У розбавлених і помірно концентрованих розчинах нітратної кислоти залізо розчиняється:

При високих концентраціях розчинення уповільнюється і залізо також пасивується.

Оксид та гідроксид феруму(ІІІ) практично не розчиняються у воді, виявляють амфотерні властивості із значною перевагою основних.

Оксид і гідроксид Fe(II) виявляють основні властивості.

Ферум схильний до утворення комплексних сполук, в яких координаційне число переважно дорівнює 6 (наприклад ( ).

Крім ступенів окиснення +2 і +3, Ферум здатен виявляти ступінь окиснення +6. Під дією сильних окисників на Fe(OH)₃ у лужному середовищі утворюються ферати, наприклад:

.

Ферати дуже сильні окисники, сильніші, ніж KMnO₄, тому вони погано зберігаються, особливо у розчиненому стані.

Контрольні запитання і вправи

1 Скласти рівняння хімічних реакцій дисоціації таких солей:

а) (CoOH)₂SO₄; б) ;

в) K₃[Fe(CN)₆].

2 Дописати рівняння хімічних реакцій і розставити коефіцієнти:

a)

б)

3 До яких ступенів окиснення окиснюється залізо:

а) розбавленою і концентрованою НСІ;

б) розбавленою і концентрованою H₂SO₄;

в) розбавленою HNO₃?

Скласти рівняння хімічних реакцій.

4 Скласти формули комплексних сполук Феруму: калій гексаціаноферату(ІІ) і калій гексаціаноферату(ІІІ). Для обох сполук розподілити електрони атома Феруму по квантових комірках при утворенні комплексів. Яка з цих сполук є парамагнітною, чому?

Практична частина

Мета роботи – дослідити хімічні властивості заліза та його сполук, вивчити якісні реакції на та

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, пробіркотримач, нагрівний прилад, сухе пальне, залізо (порошок, ошурки), сіль Мора, дистильована вода, сірководнева вода, бром, розчини: натрій гідроксиду (2 Н), калій гідроксиду (2 Н), хлоридної кислоти (2 Н), сульфатної кислоти (2 Н, ρ=1,84 г/см³), нітратної кислоти (2 Н), ферум(ІІІ) хлориду (0,5 Н), амоній роданіду (0,5 Н), калій перманганату (0,5 Н), калій дихромату (0,5 Н), калій йодиду (0,5 Н), калій гексаціаноферату(ІІІ) (0,5 Н), калій гексаціаноферату(ІІ) (0,5 Н), барій хлориду (0,5 Н), гідроген пероксиду (3%).

ДОСЛІД 3.14.1 Якісні реакції на Fe²⁺ та Fe³⁺

А Приготувати у пробірці розчин солі Мора ( ) і долити 1 краплю розчину калій гексаціаноферату(ІІІ) (червоної кров’яної солі). Відмітити колір утвореного осаду (турнбулева синька), зазначити назву і формулу утвореної речовини.

Б Налити у пробірку 1 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати 1 краплю розчину калій гексаціаноферату(ІІ) (жовтої кров’яної солі). Що спостерігається? Відмітити колір утвореного осаду (берлінська блакить), зазначити назву і формулу утвореної речовини.

В Налити у пробірку 1 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати 1 краплю розчину амоній роданіду. Що спостерігається? Провести такий самий дослід із розчином солі Мора. Що спостерігається? Скласти молекулярні та йонні рівняння проведених хімічних реакції. Зробити висновок про способи визначення йонів Fe²⁺ та Fe³⁺ у розчині. При написанні формули солі Мора можна обмежитися застосуванням формули діючої речовини: FeSO₄.

ДОСЛІД 3.14.2 Взаємодія заліза з кислотами

Увага! Дослід з концентрованим розчином кислоти необхідно виконувати у витяжній шафі!

У чотири пробірки налити по 10 крапель розчинів кислот: у першу – розбавленої хлоридної, у другу – розбавленої сульфатної, у третю – розбавленої нітратної, у четверту – концентрованої сульфатної. У кожну пробірку помістити невеличку кількість залізної стружки. Пробірку з концентрованою сульфатною кислотою обережно нагріти. Спостерігати за процесами, що відбуваються у пробірках. Потім у кожну пробірку добавити по 1 краплі амоній роданіду. Що спостерігається у кожній пробірці? У розчинах яких кислот залізо окиснюється до Fe²⁺, а яких - до Fe³⁺? Скласти рівняння проведених хімічних реакцій. Які йони є окисниками в кожній із цих реакцій? Зробити висновок про особливості взаємодії заліза з кислотами.

ДОСЛІД 3.14.3 Утворення гідроксидів феруму(ІІ) і феруму(ІІІ)

А До розчину солі Мора добавити розчин лугу до утворення осаду ферум(ІІ) гідроксиду, який швидко окиснюється киснем, що присутній у розчині, до ферум(ІІІ) гідроксиду.

Б До розчину солі феруму(ІІІ) добавити розчин лугу, спостерігати утворення осаду Fe(OH)₃. Записати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.4 Відновні властивості сполук Феруму(ІІ)

А У пробірку налити 1 мл розчину калій перманганату, підкислити розбавленою сульфатною кислотою і налити розчин солі Мора. Як змінилося забарвлення? В утвореному розчині визначити наявність йону Fe³⁺ якісною реакцією з NH₄SCN. Описати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

Б Налити у пробірку 1 мл розчину калій дихромату, підкислити розбавленою сульфатною кислотою і долити по краплях розчин солі Мора.

В У пробірку налити 1 мл солі Мора і долити 2-3 краплі 2 Н розчину сульфатної кислоти і 2-3 краплі розчину гідроген пероксиду.

Описати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.5 Окисні властивості сполук Феруму(ІІІ)

У дві пробірки налити по 1 мл розчину солі ферум(ІІІ) хлориду. В першу пробірку налити розчин калій йодиду, в другу – сірководневої води H₂S. Записати спостереження, пояснити їх і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.6 Сполуки Феруму(VI) – ферати

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

У пробірку налити 10-15 крапель концентрованого розчину лугу, долити 4-5 крапель розчину ферум(ІІІ) хлориду і 1-2 краплі брому. Пробірку обережно нагріти. Спостерігати фіолетово-червоний колір розчину, властивий фератам. Отриманий розчин вилити у стаканчик з невеличкою кількістю дистильованої води і долити 2-3 краплі розчину BaCI₂. Яка речовина випала в осад? Скласти рівняння хімічних реакцій.