Как да приготвим воден разтвор на железен хлорид. Хидролиза на железен (III) хлорид Цвят на железен хлорид 3

РАЗДЕЛ II. НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ

8. Метални елементи и техните съединения. метали

8.5. Ferum

8.5.2. Съединения на желязо ( III)

Ферум(III) оксид Fe 2 O 3 - най-стабилната естествена желязна спора, кафяв прах, има атомни кристални решетки, не се разтваря във вода. Ферум (III) оксид проявява слаби амфотерни свойства (с преобладаване на основни) - лесно реагира с киселини:

Показва слаби киселинни свойства на сплавта с алкали и карбонати на елементи на алкални метали:

Натриевият ферит, образуван във воден разтвор, се разлага напълно от вода (хидролизира):

Редуциращите агенти редуцират железния (III) оксид до желязо:

Производство на железен(III) оксид Ферум(III) оксид се получава чрез термично разлагане на ферум(III) хидроксид или ферум(III) нитрат:

Получава се и при печене на пирит. FeS 2:

Ферум(III) хидроксид Fe (OH) 3 1 - водонеразтворимо кафяво вещество със слаби амфотерни свойства (с преобладаване на основни):

Реакциите с концентрирани алкални разтвори протичат само при продължително нагряване. Това образува стабилен хидроксокомплекс K 3 [Fe(OH) 6]:

Екстракция на ферум(III) хидроксид

Ферум (III) хидроксид се получава от водоразтворими соли на желязо (III), когато те взаимодействат с основи:

Желязните (III) соли, образувани от силни киселини, са силно разтворими във вода и могат да образуват кристални хидрати: Fe (NO 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ соли хидролизират при катиона:

Съединенията на желязото (III) проявяват окислителни свойства и следователно, когато взаимодействат с редуциращи агенти Fe 3+ се превръща в Fe 2+:

Качествени реакции към йон Fe3+:

1. Реактив - калиев хексацианоферат (II) (жълта кръвна сол). Образува се тъмносиня утайка - пруско синьо:

2. Реактив - калиев (или амониев) тиоцианат. Образува се железен(III) тиоцианат с кървавочервен цвят:

Използване на желязо и съединения на желязото

Черната металургия (производството на желязо и неговите сплави) представлява 90% от световната металургия. Черната металургия е основата за развитието на много индустрии: машиностроенето използва една трета от черните метали, строителството (като конструктивен материал, за производството на стоманобетон) - една четвърт; значителна част се използва и в транспорта.

Сплавите на желязо (феромагнитни) се използват в електротехниката при производството на трансформатори и електродвигатели.

Ферум(II) оксид FeO е един от компонентите на керамика, пигмент за бои и термоустойчив емайл.

Ферум(III) оксид Fe 2 O 3 охра се използва като минерална боя.

Магнетит Fe 3 O 4 използва се при производството на твърди дискове, а ултрафин прах - като тонер в черно-бели лазерни принтери.

Железен витриол (железен (II) сулфат хептахидрат) FeS В 4 7H 2 O се използва за борба с вредители по растенията, при производството на минерални бои и в строителството.

Ферум(III) хлоридът се използва за пречистване на вода, като морско средство за боядисване на тъкани, в радиотехниката за ецване на печатни платки и в органичния синтез като катализатор.

Водни разтвори на FeCl 2 , FeCl 3 , FeS B 4 се използват като коагуланти за пречистване на вода за промишлени предприятия.

Ферум(III) нитрат нонахидрат Fe (NO 3 ) 3 9H 2 V се използва като морско средство в процеса на боядисване на тъкани.

1 Както в случая на Fe 3 O 4 , вещества с формулата Fe(OH ) 3 не съществува. Когато се опитате да го получите, той генерира Fe 2 O 3 n H 2 O или FeO (OH ) - железен(III) метахидроксид.

Качествени реакции за желязо (III)

Йони на желязото (III ) в разтвор може да се определи с помощта на качествени реакции. Нека да преминем през някои от тях. Вземете за експеримента разтвор на железен хлорид ( III).

1. III) - реакция с алкали.

Ако разтворът съдържа железни йони ( III ), се образува железен хидроксид ( III ) Fe(OH) 3 . Основата е неразтворима във вода и кафява на цвят. (железен хидроксид ( II ) Fe(OH) 2 . - също неразтворим, но сиво-зелен на цвят). Кафява утайка показва наличието на железни йони в първоначалния разтвор ( III).

FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓+ 3 NaCl

2. Качествена реакция към железен йон ( III ) - реакция с жълта кръвна сол.

Жълтата кръвна сол е калиев хексацианофератК 4 [ Fe( CN) 6]. (За определяне на желязо (II) използвайте червена кръвна солК 3 [ Fe( CN) 6]). Към част от разтвор на железен хлорид добавете разтвор на жълта кръвна сол. Синята утайка от пруско синьо* показва наличието на железни йони в първоначалния разтвор.

3 ДА СЕ 4 +4 FeCl 3 = К Fe ) ↓ + 12 KCl

3. Качествена реакция към железен йон ( III ) - реакция с калиев тиоцианат.

Първо, разреждаме тестовия разтвор - в противен случай няма да видим очаквания цвят. В присъствието на железен йон (III) при добавяне на калиев тиоцианат се образува червено вещество. Това е железен тиоцианатIII). Rhodanide от гръцкото "rodeos" - червено.

FeCl 3 + 3 КЦНС= Fe( ЦНС) 3 + 3 KCl

Прусското синьо е получено случайно в началото на 18 век в Берлин от бояджия Дисбах. Дисбах купува необичаен поташ (калиев карбонат) от търговец: разтворът на този поташ става син, когато се добавят железни соли. При проверката на поташа се оказа, че е калциниран с телешка кръв. Оказа се, че боята е подходяща за тъкани: ярка, стабилна и евтина. Скоро рецептата за получаване на боя стана известна: поташът беше слят със суха животинска кръв и железни стърготини. Чрез излугване на такава сплав се получава жълта кръвна сол. Сега пруското синьо се използва за получаване на печатарско мастило и оцветяващи полимери. .

Оборудване:колби, пипета.

Безопасност . Спазвайте правилата за работа с алкални разтвори и разтвори хексацианоферати. Избягвайте контакт на разтвори на хексацианоферати с концентрирани киселини.

Изявление за опит – Елена Махиненко, текст- Доцент доктор. Павел Беспалов.

FeCl 3 Mol. v. 162.21

FeCl36H2O Mol. v. 270,30

Имоти

Безводен препарат - черно-кафяви кристални корички или големи ламеларни кристали от шестоъгълна система, гранатово червено в пропусната светлина и зелено с метален блясък при отразена светлина. пл. 2,898 g/cm3. При 309°C лекарството се топи в подвижна червена течност, кипяща при 319°C с частично разлагане. Въпреки това, вече при 100 °C, FeCl 3 се изпарява забележимо. Във въздуха той алчно привлича влага и се размазва. Нека се разтваря много добре във вода (47,9% при 20 °C, със значително отделяне на топлина), добре ще се разтвори в етилов алкохол, глицерин, диетилов етер и ацетон, ще се разтвори малко в бензол. Разтвор на FeCl 3 в някои органични разтворители на светлина се редуцира до FeCl 2, докато разтворителят се окислява или хлорира, например FeCl 3 и етилов алкохол образуват FeCl 2 и ацеталдехид.

FeCl 3 ·6H 2 O кристален хидрат - червено-кафява влажна на допир, доста мека кристална маса. От водни разтвори понякога кристализира в полусферични агрегати с лъчисто-кристална структура. Разтваря се бързо във влажен въздух. Т. мн.ч. 37 °С; изпарява се при 100°C. Над 250 ° C се разлага на Fe 2 O 3, FeCl 3, Cl 2 и HCl. Лекарството е много разтворимо във вода, разтворимо в етилов алкохол, глицерин и диетилов етер.

Получаване на безводен FeCl 3

70 g не много тънка желязна тел, изсушена при 110 ° C и охладена в ексикатор (по-добре е да се използват железни стърготини Armco) се поставят в тръба 4 от огнеупорно стъкло (фиг. 20). Тази туба е прикрепена с гумена запушалка към буркан с широко гърло 5 с вместимост 1 литър. Другият край на тръбата 4 е свързан към система за сушене на хлор, състояща се от шайба 1 с конц. H2SO4 и тръба 3 с P2O5; колба 2 е предпазна бутилка в случай, че тръба 4 е запушена с сублимиран FeCl 3 . въздухът се изтласква от устройството с хлор и тръбата 4 се нагрява с пламък на горелката, като се поддържа токът на хлора, така че само мехурчетата на редки газове преминават в абсорбиращата колба 8 с разтвора на NaOH.

Полученият FeCl 3 се сублимира в буркан 5. Веднага след завършване на реакцията буркан 5 се разединява и веднага се затваря с предварително подготвена смляна запушалка.

Добив ~200 g (почти 100%). За окончателно пречистване FeCl 3 може да бъде подложен на многократна сублимация в поток от хлор, но дори и без това препаратът е доста подходящ за повечето цели.

Получаване на FeCl 3 6H 2 O кристален хидрат

Първо, разтвор на FeCl 2 се получава чрез разтваряне на метално желязо в солна киселина и след това се окислява с хлор:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 b

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Работата трябва да се извършва при сцепление.

В 1-литрова конична колба, съдържаща 740 ml 25% солна киселина (аналитична чистота), на малки порции се добавят 120 g чисти железни стърготини ( запалим - водород!). Когато турбулентният период на реакцията приключи, разтворът се загрява до 80-90 ° C, филтрира се и полученият разтвор на FeCl 2 (около 700 ml) се хлорира в апарата, показан на фиг. 21.

Разтворът на FeCl 2 от бутилката под налягане 1 се подава в абсорбера 3 със скорост 5 ml/min. Абсорберът представлява колона с височина 100 см и диаметър 4 см, напълнена с парчета стъклени тръби с диаметър 6–8 мм и дължина 3 см. Хлорът се пуска в колоната отдолу със скорост 6 l/min. Газът предварително се засмуква през колбата 2 с вода за промиване. Излишният хлор през бутилката Tishchenko 4 се изтегля в течение.

Хлорираният разтвор изтича от колоната през сифона в приемник 5. Процесът трябва да се регулира така, че окисляването да завърши (течната проба не трябва да дава синя утайка с разтвор на K 3 Fe(CN) 6).

Разтворът от приемник 5 се прехвърля в порцеланова чаша и се изпарява при 90-95°С точно до pl. 1,659 (при 25°С). Неспазването на това условие ще доведе до факта, че или разтворът няма да кристализира, или ще се освободи друг, метастабилен кристален хидрат. Останалият разтвор се охлажда до 4°С при периодично разбъркване. Отделените кристали се изсмукват на фуния на Бюхнер и се прехвърлят в буркан със смляна запушалка.

Добив 500 g (66% желязо). Полученият препарат обикновено съответства на реактива с аналитична чистота, но понякога е възможно да се получи препарат x. з.

Обща информация за хидролизата на железен (III) хлорид

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Железен (III) хлорид- средна сол, образувана от слаба основа - железен (III) хидроксид (Fe (OH) 3) и силна киселина - солна (хлороводородна) (HCl). Формула - FeCl 3.

Това е вещество с кристална структура от черно-кафяво, тъмно червено, лилаво или зелено, в зависимост от ъгъла на падащата светлина. Моларна маса - 162 g / mol.

Ориз. 1. Железен (II) хлорид. Външен вид.

Хидролиза на железен (III) хлорид

Хидролизиран при катион. Природата на средата е кисела. Теоретично са възможни втората и третата стъпка. Уравнението на хидролизата изглежда така:

Първи етап:

FeCl 3 ↔ Fe 3+ + 3Cl - (дисоциация на сол);

Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (катионна хидролиза);

Fe 3+ + 3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ + 3Cl - + H + (йонно уравнение);

FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl (молекулно уравнение).

Втора стъпка:

Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl - (дисоциация на сол);

FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (катионна хидролиза);

FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (йонно уравнение);

Fe(OH)Cl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl + HCl (молекулно уравнение).

Трета стъпка:

Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl - (дисоциация на сол);

Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (катионна хидролиза);

Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (йонно уравнение);

Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (молекулно уравнение).

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение	Разтвор на железен (III) хлорид се добавя към разтвор на натриев хидроксид с тегло 150 g (ω = 10%), което води до кафява утайка - железен (III) хидроксид. Определете масата му.
Решение	Нека напишем уравнението на реакцията за взаимодействието на натриев хидроксид и железен (III) хлорид: 3NaOH + FeCl 3 \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl. Изчислете масата на разтвореното вещество на натриев хидроксид в разтвор: ω = m разтвор / m разтвор ×100%; m решение = m разтвор ×ω/100%; m разтворено вещество (NaOH) = m разтвор (NaOH) × ω(NaOH)/100%; msolute (NaOH) = 150 x 10/100% = 15 g. Намерете количеството вещество на натриев хидроксид (моларна маса - 40 g / mol): υ (NaOH) \u003d m разтворено вещество (NaOH) / M (NaOH) = 15/40 = 0,375 mol. Според уравнението на реакцията υ (Fe (OH) 3) = 3 × υ (NaOH) = 3 × 0,375 = 1,125 mol. След това изчисляваме масата на утайката от железен (III) хидроксид (моларна маса - 107 g / mol): m (Fe (OH) 3) \u003d υ (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) = 1,125 × 107 = 120,375 g.
Отговор	Масата на железния (III) хидроксид е 120,375 g.

ПРИМЕР 2

Упражнение	Изчислете масовите доли на всеки от елементите, които изграждат железен (III) хлорид.
Решение	Масовата част на елемента се изчислява, както следва: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, тези. съотношението на относителната атомна маса, като се вземе предвид броят на атомите, които съставляват веществото, към молекулното тегло на това вещество, изразено като процент. Молекулното тегло на железния (III) хлорид е 162. Изчислете масовите доли на елементите: желязо : ω (Fe) \u003d n × Ar (Fe) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Fe) = 1×56/162×100% = 34,27%. хлор: ω(Cl) \u003d n × Ar (Cl) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Cl) = 3×35,5/162×100% = 65,73%. За да проверим правилността на изчислението, като добавим получените масови фракции, трябва да получим 100%: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 + 65,73 = 100%.
Отговор	Масовата част на желязото е 34,27%, масовата част на хлора е 65,73.

Железен хлорид (III) под формата на разтвор може да се приготви в лаборатория или у дома. Ще ви трябват топлоустойчиви неметални прибори и чисти горещи или дестилирани). След разтваряне и утаяване се получава тъмнокафява течност. Има редица характеристики при приготвянето на разтвор на железен хлорид, за които трябва да научите, преди да започнете да работите с него.

Железен хлорид

Безводен железен хлорид, произведен от химическата промишленост - FeCl 3 - тъмнокафяви кристали с нюанси на червено, лилаво, тъмно зелено. Моларна маса - 162,21 g / mol. Веществото се топи при температура 307,5 ​​° C, при 500 ° C започва да се разлага. Проба от безводна сол се разтваря в 100 g вода:

• 74,4 g (0°С);
• 99 g (25 °С);
• 315 g (50 °С);
• 536 g (100 °С).

Безводен (III) - много хигроскопично вещество, бързо привлича влагата от заобикаляща среда. Във въздуха той взаимодейства с вода, превръщайки се в жълти кристали на хексахидрат FeCl 3 + 6H 2 O. Масовата част на безводен железен хлорид в вещество, закупено в търговската мрежа, достига 95%. Има малко количество железен хлорид FeCl 2 и неразтворими примеси. Търговското наименование е железен хлорид. Веществото е пожаро и взривобезопасно, но разтворът му има разяждащ ефект върху метални предмети.

Железен (III) хлорид хексахидрат

В допълнение към безводен, индустрията произвежда кристален хидрат, в който масовата част на железен хлорид (III) е 60%. Веществото е жълто-кафява кристална маса или насипни парчета от същия нюанс. Важна отличителна черта на железните и железните йони е цветът. Степента на окисление на Fe 2+ се характеризира с зеленикав оттенък, кристалният железен хлорид хексахидрат е синкаво-зелено вещество. В окислителното състояние на Fe 3+ йони придобиват цвят от жълт до кафяв. За качествено определяне реагентите действат върху разтвор на железен хлорид:

• NaOH (появява се кафява утайка от Fe (OH) 3);
• K 4 (появява се синя утайка от KFe);
• KCNS, NaCNS (образува се червен железен тиоцианат Fe(CNS) 3).

Как да разреждате железен хлорид

Железен (III) хлорид под формата на кафяв или червен разтвор може да се намери в търговската мрежа, приготвен в лаборатория или у дома. В последния случай определено ще ви трябват топлоустойчиви неметални съдове (стъклени, пластмасови, керамични). Вода за разтваряне на сол може да се вземе от чешмата. По-безопасно - варено или дестилирано. Вода, загрята до 50-70 ° C, се поставя в контейнер и след това веществото се излива на малки порции. Пропорциите на железен хлорид и вода са 1:3. Ако приготвите разтвор от кристален хидрат, тогава ще е необходима по-малко вода, тъй като се съдържа в кристален хидрат (40% тегловни). Веществото се добавя към разтвора малко по малко, всяка порция е около 5-10 г. Не се препоръчва незабавно да се излива цялата проба поради бързия характер на реакцията на хидратиране. Не използвайте метални прибори (лъжици, шпатули). Солта трябва да се разтвори напълно в топла вода, за което кристалите трябва да се смесят добре с течността. Процесът се ускорява чрез добавяне на солна киселина (1/10 от масата на кристалите). След утаяване в продължение на няколко часа може да се появи утайка на дъното поради наличието в пробата и образуването на железен хидроксид по време на реакцията. Приготвеният тъмнокафяв разтвор трябва да се филтрира и съхранява в плътно затворен пластмасов съд при умерена температура и далеч от пряка слънчева светлина.

Използването на железен хлорид в промишлеността и комуналните услуги. домашна употреба

Железните соли намират приложение в много области. Тривалентен метален хлорид се използва за обработка на вода, закрепване на метали и боя. Веществото се използва в промишления органичен синтез (катализатор, окислител). Коагулиращите свойства на йона Fe 3+ са особено ценени при пречистването на битови и промишлени отпадъчни води. Под действието на железен хлорид малки неразтворими частици от примеси се слепват и се утаяват. Също така има свързване на част от разтворимите замърсители, които се отстраняват в пречиствателната станция. Кристален хидрат и безводна сол FeCl 3 се използват при ецване на метални печатни плочи. Вещество се добавя към бетона за укрепване на неговата здравина.

Химични явления по време на ецване на плочи. Мерки за сигурност

Популярен Химическо веществоза ецване на печатни платки - железен хлорид. Разтвор за тези цели се приготвя от 0,150 кг сол и 0,200 л топла вода. Съдържа Fe 3+, Cl - йони, като при хидролиза се образува кафяво съединение - железен хидроксид. Процесът протича по схемата: FeCl 3 + 3HOH ↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Недостатъкът на този метод е замърсяването на плочата със странични продукти от реакцията, които затрудняват по-нататъшното ецване. Самата сол е нелетливо вещество, но в процеса на взаимодействие с водата отделя каустични изпарения. Работата трябва да се извършва на открито или в добре проветриво помещение. Контактът с разтвора върху кожата и лигавиците води до дразнене и може да причини дерматит. Трябва да се използват лични предпазни средства (очила, ръкавици). В случай на контакт с каустик, измийте кожата обилно с вода.