Взаимодействие дихромата калия с сульфидом аммония

Железо растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода (кроме HNO₃) и образованием иона Fe^2+:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑;

Fe + H₂SO_4(paзб) = FeSO₄+H₂↑

Разбавленная HNO₃ окисляет железо до иона Fe³⁺ по реакции:

Fe + 4HNO_3(конц) = Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2Н₂O.

Холодная концентрированная азотная кислота железо пассивирует. При нагревании концентрированная азотная кислота взаимодействует с железом с образованием солей железа (III) и смеси продуктов восстановления азотной кислоты N₂, N₂O, NO, NO₂. В уравнении химической реакции, как правило, записывается только тот продукт, который образуется в наибольшем количестве (для разбавленной HNO₃ это обычно NO, для концентрированной – NO₂):

Fe + 6HNO_3(конц) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

Концентрированная серная кислота реагирует с железом по реакции:

2Fe + 6H₂SO_4(конц) = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O.

Оксид железа (II) не растворяется в воде, поэтому соответствующий гидроксид получают при взаимодействии раствора соли двухвалентного железа (обычно соли Мора (NH₄)₂Fe(SО₄)₂∙6H₂О) с раствором щелочи:

FeSО₄ + 2NaОH = Fe(ОH)₂↓ + Na₂SО₄.

Гидроксид железа (II) легко растворяется в кислотах с образованием солей и не растворяется в растворах щелочей, т.е. проявляет основные свойства.

Железо (II) образует множество как хорошо, так и плохо растворимых солей.

Соединения железа(II) обладают восстановительными свойствами:

2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃.

Качественной реакцией на железо (II) является реакция с красной кровяной солью (гексацианоферрат (III) калия – K₃[Fe(CN)₆]), в которой образуется синий малорастворимый осадок – турнбулева синь:

FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄.

Оксид железа (III) Fe₂O₃ – красно-коричневое кристаллическое вещество, устойчивое при атмосферном давлении до 1445°С. Соответствующий ему бурый гидроксид Fe(OH)₃ можно получить только косвенным путем:

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓ + 3NaCl.

Оксид и гидроксид железа (III) растворяются в кислотах:

Fe₂O₃ + 6HC1 = 2FeCl₃ + 3H₂O;

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

С водными растворами щелочей при обычных условиях Fe₂O₃ и Fe(OH)₃ не взаимодействуют. Однако наличие у оксида и гидроксида железа (III) кислотных свойств подтверждается существованием гидроксокомплексов [Fe(OH)₄]⁻ и [Fe(OH)₆]³⁻.

Растворимые соли железа (III) подвергаются гидролизу, их водные растворы имеют сильнокислую среду:

[Fe(H₂O)₆]³⁺ + HOH ↔ [Fe(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺.

В реакциях с сильными восстановителями железо (III) проявляет окислительные свойства, например:

2FeCl₃ + 2KI = 2FeCl₂ + 2KCl + I₂;

2FeCl₃ + H₂S = 2FeCl₂ + S + 2HCl.

Присутствие железа (III) определяют по реакции образования тиоцианидного комплекса железа [Fe(SCN)₆]³⁻, имеющего кроваво-красную окраску.

Для получения соединений железа (VI) применяется окисление соединений Fe (II) или Fe (III) хлором или бромом. Для стабилизации высокой степени окисления железа требуется щелочная среда:

2FeCl₃ + 16КОН + ЗС1₂ = 12KCl + 2K₂FeO₄ + 8H₂O.

Цель данной работы – изучение взаимодействия железа с кислотами, получение и свойства гидроксидов железа (II) и железа (III), осаждение нерастворимых солей железа (II) и получение соединения железа в степени окисления (+6).

Железо (II) в виде аквакомплекса [Fe(H₂O)₆]²⁺ бледно-зеленого цвета образуется при взаимодействии железа с соляной и разбавленной серной кислотами. Азотная и концентрированная серная кислота при нагревании реагируют с железом с образованием иона [Fe(H₂O)₆]³⁺, окрашенного в желтый цвет (опыт 1).

Гидроксид железа (II) Fe(OH)₂ – соединение белого цвета. На воздухе Fe(OH)₂ быстро окисляется, превращаясь сначала в гидратированный оксид состава xFeO∙yFe₂О₃∙zH₂O зеленого цвета, а затем в бурый гидроксид Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + O₂ + Н₂O = 4Fe(OH)₃.

Для защиты Fе(ОН)₂ от кислорода воздуха реакция его получения проводится под слоем бензола (опыт 2).

Fe(OH)₂ является основным гидроксидом и, подобно другим соединениям железа в степени окисления (+2), проявляет восстановительные свойства (опыты 3 и 6).

Получение и свойства малорастворимых солей железа (II) иллюстрирует опыт 4. Осадок карбоната железа FeCO₃ получают при взаимодействии соли железа (II) с карбонатом натрия:

FeSO₄ + Na₂CO₃ = FeCO₃↓ +Na₂SO₄.

При пропускании через раствор над осадком углекислого газа FeCO₃ растворяется вследствие образования растворимого гидрокарбоната:

FeCO₃ + Н₂O + СO₂ ↔ Fe(HCO₃)₂.

Сульфид железа (II) осаждают действием сульфида аммония на соли, содержащие катионы железа (II):

FeSO₄ + (NH₄)₂S = FeS↓ + (NH₄)₂SO₄.

Сульфиды железа растворяются в кислотах:

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑;

3FeS + 30HNO₃= 27NO₂+ 15H₂O + Fe₂(SO₄)₃+ Fe(NO₃)₃.

Фосфат железа получают по реакции:

3(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ + 2Na₂HPO₄ + 2CH₃COONa =

= Fe₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄+3(NH₄)₂SO₄ +2CH₃COOH.

В опыте 7 оксид железа (III) получают путем термического разложения нитрата железа (III):

4Fe(NO₃)₃ = 2Fe₂O₃ + 12NO₂↑ + 3O₂↑.

Этот оксид не растворяется в воде, поэтому соответствующий ему амфотерный гидроксид Fe(OH)₃ получают косвенным путем из солей железа (III) (опыт 8).

Под действием сильных восстановителей, например сероводорода, железо (III) восстанавливается до железа (II) (опыт 9).

В опытах 5 и 10 приведены качественные реакции на железо (II) и железо (III). Железо (II) определяется по реакции с K₃[Fe(SCN)₆], в результате которой образуется малорастворимый осадок турнбулевой сини. Железо (III) определяют по реакциям образования иона [Fe(SCN)₆]³⁻, окрашенного в кроваво-красный цвет.

Опыт 11 иллюстрирует один из способов получения соединения Fe (VI) – феррата калия K₂FeO₄. Реакция возможна только в присутствии щелочи.