Cara menyiapkan larutan besi klorida berair. Hidrolisis besi (III) klorida Warna besi klorida 3

BAGIAN II. KIMIA ANORGANIK

8. Unsur logam dan senyawanya. logam

8.5. Ferum

8.5.2. Senyawa Besi ( AKU AKU AKU)

Ferum (III) oksida Fe 2 3 - spora alami Besi yang paling stabil, bubuk coklat, memiliki kisi kristal atom, tidak larut dalam air. Ferum (III) oksida menunjukkan sifat amfoter yang lemah (dengan dominasi basa) - mudah bereaksi dengan asam:

Menunjukkan sifat asam lemah dari paduan dengan alkali dan karbonat unsur logam alkali:

Natrium ferit yang terbentuk dalam larutan berair benar-benar terurai oleh air (terhidrolisis):

Zat pereduksi mereduksi besi (III) oksida menjadi besi:

Ekstraksi besi (III) oksida Ferum (III) oksida diperoleh dengan dekomposisi termal besi (III) hidroksida atau besi (III) nitrat:

Itu juga diperoleh selama pemanggangan pirit. FeS 2:

Ferum (III) hidroksida Fe (OH) 3 1 - zat coklat yang tidak larut dalam air dengan sifat amfoter yang lemah (dengan dominasi yang dasar):

Reaksi dengan larutan alkali pekat hanya berlangsung dengan pemanasan yang lama. Dalam hal ini, hidroksokompleks yang stabil terbentuk K3 [Fe(OH)6]:

Ekstraksi besi (III) hidroksida

Ferrum (III) hidroksida diperoleh dari garam Besi (III) yang larut dalam air melalui interaksinya dengan alkali:

Garam besi (III), dibentuk oleh asam kuat, mudah larut dalam air dan dapat membentuk hidrat kristalin: Fe (N O 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Garam Fe 3+ dihidrolisis oleh kation:

Senyawa besi (III) menunjukkan sifat pengoksidasi, dan oleh karena itu, ketika berinteraksi dengan zat pereduksi Fe 3+ diubah menjadi Fe 2+:

Reaksi ion kualitatif Fe 3+:

1. Reagennya adalah potassium hexacyanoferrate (II) (garam darah kuning). Terbentuk endapan biru tua - Biru Prusia:

2. Reagennya adalah kalium (atau amonium) tiosianat. Besi merah darah (III) tiosianat terbentuk:

Penggunaan besi dan senyawa besi

Metalurgi besi (produksi besi dan paduannya) menyumbang 90% dari metalurgi dunia. Metalurgi besi adalah dasar untuk pengembangan banyak industri: teknik mesin mengambil sepertiga dari logam besi, konstruksi (sebagai bahan struktural, untuk pembuatan beton bertulang) - seperempat; bagian penting juga digunakan dalam transportasi.

Paduan berbasis besi (ferromagnetik) digunakan dalam teknik listrik dalam produksi transformator dan motor listrik.

Ferum (II) oksida FeO adalah salah satu komponen keramik, pigmen untuk cat dan enamel tahan panas.

Ferum (III) oksida Fe 2 3 oker digunakan sebagai cat mineral.

Magnetit Fe 3 O 4 digunakan dalam pembuatan hard drive, dan bubuk ultrafine - sebagai toner pada printer laser hitam putih.

Besi vitriol (besi (II) sulfat heptahidrat) FeS B 4 7H 2 O digunakan untuk memerangi hama tanaman, dalam produksi cat mineral, dalam konstruksi.

Ferrum (III) klorida digunakan untuk pemurnian air, sebagai mordan untuk mewarnai kain, dalam teknik radio untuk mengetsa papan sirkuit cetak, dalam sintesis organik sebagai katalis.

Larutan berair FeCl 2, FeCl 3, FeS B4 digunakan sebagai koagulan untuk memurnikan air untuk pabrik industri.

Ferrum (III) nitrat nonahidrat Fe (N 3) 3 9H 2 B digunakan sebagai mordan dalam proses pencelupan kain.

1 Seperti dalam kasus Fe 3 O 4, zat dengan rumus Fe (OH ) 3 tidak ada. Ketika Anda mencoba untuk mendapatkannya, Anda mendapatkan Fe 2 O 3 n H 2 O atau FeO (OH ) - besi (III) metahidroksida.

Reaksi kualitatif untuk besi (III)

Ion besi (III ) dalam larutan dapat ditentukan dengan menggunakan reaksi kualitatif. Mari kita lakukan beberapa di antaranya. Ambil untuk percobaan larutan besi klorida ( AKU AKU AKU).

1. AKU AKU AKU) - reaksi dengan alkali.

Jika larutan mengandung ion besi ( AKU AKU AKU ), besi hidroksida terbentuk ( AKU AKU AKU ) Fe(OH)3. Basis tidak larut dalam air dan berwarna coklat. (Besi hidroksida ( II ) Fe(OH)2. - juga tidak larut, tetapi abu-abu-hijau). Endapan coklat menunjukkan adanya ion besi dalam larutan awal ( AKU AKU AKU).

FeCl 3 + 3 NaOH = Fe (OH) 3 + 3 NaCl

2. Reaksi kualitatif terhadap ion besi ( AKU AKU AKU ) - reaksi dengan garam darah kuning.

Garam darah kuning adalah potasium hexacyanoferrateK 4 [ Fe( CN)6]. (Untuk menentukan besi (II) gunakan garam darah merahK 3 [ Fe( CN)6]). Untuk sebagian dari larutan besi klorida, larutan garam darah kuning. Endapan biru Prusia * menunjukkan adanya ion besi dalam larutan awal.

3 KE 4 +4 FeCl3 = K Fe ) + 12 KCl

3. Reaksi kualitatif terhadap ion besi ( AKU AKU AKU ) - reaksi dengan kalium tiosianat.

Pertama, kami mengencerkan larutan uji - jika tidak, kami tidak akan melihat warna yang diharapkan. Dengan adanya ion besi (AKU AKU AKU) ketika kalium tiosianat ditambahkan, zat merah terbentuk. Ini adalah besi tiosianat (AKU AKU AKU). Rodanid dari bahasa Yunani "rodeos" berwarna merah.

FeCl 3 + 3 KSSP= Fe( SSP) 3 + 3 KCl

Biru Prusia diperoleh secara tidak sengaja pada awal abad ke-18 di Berlin pencelupan oleh master Diesbach. Disbach membeli kalium yang tidak biasa (kalium karbonat) dari seorang pedagang: larutan kalium ini, ketika ditambahkan dengan garam besi, ternyata menjadi biru. Saat memeriksa kalium, ternyata dikalsinasi dengan darah sapi. Pewarna ditemukan cocok untuk kain: cerah, tahan lama dan murah. Segera resep untuk mendapatkan cat menjadi dikenal: kalium menyatu dengan darah hewan kering dan serbuk besi. Pencucian paduan ini menghasilkan garam darah kuning. Biru Prusia sekarang digunakan untuk memproduksi tinta cetak dan polimer warna. .

Peralatan: botol, pipet.

Rekayasa keselamatan ... Perhatikan aturan untuk menangani larutan dan larutan alkali heksasianoferat. Hindari kontak larutan hexacyanoferrate dengan asam pekat.

Pengaturan pengalaman - Elena Makhinenko, teks- Ph.D. Pavel Bespalov.

FeCl3 Mol. v. 162.21

FeCl 3 · 6H 2 O Mol. v. 270.30

Properti

Persiapan anhidrat - kerak kristal hitam-cokelat atau kristal pipih besar dari sistem heksagonal, garnet-merah dalam cahaya yang ditransmisikan dan hijau dengan kilau logam dalam cahaya yang dipantulkan. Pl. 2.898 gr/cm3. Pada 309 ° C, obat meleleh menjadi cairan merah bergerak, mendidih pada 319 ° C dengan dekomposisi parsial. Namun, sudah pada 100 ° C, FeCl 3 terasa menguap. Di udara, ia dengan rakus menarik kelembapan dan menyebar. Mari kita larut dengan sangat baik dalam air (47,9% pada 20 ° , dengan pelepasan panas yang signifikan), kita akan larut dengan baik dalam etil alkohol, gliserin, dietil eter dan aseton, kita akan sedikit larut dalam benzena. Suatu larutan FeCl 3 dalam beberapa pelarut organik secara terang direduksi menjadi FeCl 2, sedangkan pelarutnya dioksidasi atau diklorinasi, misalnya FeCl 3 dan etil alkohol membentuk FeCl 2 dan asetaldehida.

Kristal hidrat FeCl 3 · 6H 2 O - merah-coklat, lembab saat disentuh, massa kristal agak lunak. Kadang-kadang mengkristal dari larutan berair dalam agregat hemispherical dari struktur kristal bercahaya. Ini menyebar dengan cepat di udara lembab. T. pl. 37 °C; menguap sudah pada 100 ° C. Di atas 250 ° C terurai menjadi Fe 2 O 3, FeCl 3, Cl 2 dan HCl. Obat ini sangat larut dalam air, larut dalam etil alkohol, gliserin dan dietil eter.

Pembuatan FeCl 3 anhidrat

Dalam tabung 4 yang terbuat dari kaca tahan api (Gbr. 20) ditempatkan 70 g kawat besi yang tidak terlalu tipis, dikeringkan pada suhu 110 ° C dan didinginkan dalam desikator (lebih baik menggunakan serutan besi Armco). Tabung ini dihubungkan dengan sumbat karet ke toples bermulut lebar 5 berkapasitas 1 liter. Ujung lain dari tabung 4 dihubungkan ke sistem pengeringan klorin, yang terdiri dari botol pencuci 1 dengan conc. H 2 SO 4 dan tabung 3 dengan P 2 O 5; labu 2 adalah botol pengaman jika tabung 4 tersumbat dengan FeCl 3 tersublimasi. udara dipindahkan dari perangkat dengan klorin dan tabung 4 dipanaskan dengan nyala api pembakar, menjaga aliran klorin sehingga hanya gelembung gas langka yang melewati labu serapan 8 dengan larutan NaOH.

FeCl 3 yang dihasilkan menyublim ke dalam tabung 5. Segera setelah akhir reaksi, tabung 5 terputus dan segera ditutup dengan ground stopper yang telah disiapkan sebelumnya.

Hasil ~ 200 g (hampir 100%). Untuk pemurnian akhir, FeCl 3 dapat disublimasikan kembali dalam aliran klorin, tetapi bahkan tanpa ini, preparasi cukup cocok untuk sebagian besar tujuan.

Pembuatan hidrat kristal FeCl 3 6H 2 O

Pertama, larutan FeCl 2 diperoleh dengan melarutkan besi logam dalam asam klorida, dan kemudian dioksidasi dengan klorin:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 b

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

Pekerjaan harus dilakukan di bawah traksi.

Ke dalam labu berbentuk kerucut 1 L yang berisi 740 ml asam klorida 25% (tingkat analitis), tambahkan dalam porsi kecil 120 g serutan besi murni ( mudah terbakar - hidrogen!). Ketika periode badai reaksi berakhir, larutan dipanaskan hingga 80-90 ° C, disaring dan larutan FeCl 2 yang dihasilkan (sekitar 700 ml) diklorinasi dalam peralatan yang ditunjukkan pada Gambar. 21.

Larutan FeCl 2 dari labu tekan 1 diumpankan ke dalam absorber 3 dengan laju 5 ml/menit. Penyerap adalah kolom dengan tinggi 100 cm dan diameter 4 cm, diisi dengan potongan-potongan tabung kaca berdiameter 6-8 mm dan panjang 3 cm. Klorin dimasukkan ke dalam kolom dari bawah dengan laju 6 l / menit. Gas dihisap terlebih dahulu untuk dibilas melalui botol 2 dengan air. Kelebihan klorin melalui botol Tishchenko 4 dibawa ke dalam aliran udara.

Larutan terklorinasi mengalir dari kolom melalui siphon ke penerima 5. Proses harus diatur agar oksidasi selesai (sampel cair tidak boleh memberikan endapan biru dengan larutan K 3 Fe (CN) 6).

Larutan dari penerima 5 dipindahkan ke dalam cawan porselen dan diuapkan pada suhu 90-95 ° C tepat ke pl. 1,659 (pada 25 ° C). Kegagalan untuk memenuhi kondisi ini akan menyebabkan fakta bahwa larutan tidak akan mengkristal, atau hidrat kristal metastabil lainnya akan dilepaskan. Larutan yang tersisa didinginkan hingga 4 ° C, aduk sesekali. Kristal yang terpisah disedot pada corong Buchner dan dipindahkan ke stoples dengan ground stopper.

Hasil 500 g (66% untuk besi). Sediaan yang dihasilkan biasanya sesuai dengan reagen dengan tingkat analitik, tetapi kadang-kadang dimungkinkan untuk mendapatkan preparasi x. H.

Informasi umum tentang hidrolisis besi (III) klorida

DEFINISI

Besi (III) klorida- garam sedang yang dibentuk oleh basa lemah - besi (III) hidroksida (Fe (OH) 3) dan asam kuat - klorida (hidroklorida) (HCl). Rumus - FeCl 3.

Ini adalah zat dengan struktur kristal hitam-cokelat, merah tua, ungu atau hijau, tergantung pada sudut datangnya cahaya. Massa molar adalah 162 g / mol.

Beras. 1. Klorida besi (II). Penampilan.

Hidrolisis besi (III) klorida

Dihidrolisis oleh kation. Sifat lingkungan yang asam. Tahap kedua dan ketiga secara teoritis dimungkinkan. Persamaan hidrolisis adalah sebagai berikut:

Tahap pertama:

FeCl 3 Fe 3+ + 3Cl - (disosiasi garam);

Fe 3+ + HOH FeOH 2+ + H + (hidrolisis kation);

Fe 3+ + 3Cl - + HOH FeOH 2+ + 3Cl - + H + (persamaan ionik);

FeCl 3 + H 2 O Fe (OH) Cl 2 + HCl (persamaan molekuler).

Tahap kedua:

Fe (OH) Cl 2 FeOH 2+ + 2Cl - (disosiasi garam);

FeOH 2+ + HOH Fe (OH) 2 + + H + (hidrolisis kation);

FeOH 2+ + 2Cl - + HOH Fe (OH) 2 + + 2Cl - + H + (persamaan ionik);

Fe (OH) Cl 2 + H 2 O Fe (OH) 2 Cl + HCl (persamaan molekuler).

Langkah ketiga:

Fe (OH) 2 Cl Fe (OH) 2 + + Cl - (disosiasi garam);

Fe (OH) 2 + + HOH Fe (OH) 3 + H + (hidrolisis kation);

Fe (OH) 2 + + Cl - + HOH Fe (OH) 3 + Cl - + H + (persamaan ionik);

Fe (OH) 2 Cl + H 2 O Fe (OH) 3 + HCl (persamaan molekuler).

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Olahraga	Larutan besi (III) klorida ditambahkan ke larutan natrium hidroksida dengan berat 150 g (ω = 10%), menghasilkan endapan coklat - besi (III) hidroksida. Tentukan massanya.
Larutan	Mari kita tulis persamaan reaksi untuk interaksi natrium hidroksida dan besi (III) klorida: 3NaOH + FeCl 3 = Fe(OH) 3 + 3NaCl. Hitung massa zat terlarut natrium hidroksida dalam larutan: = m zat terlarut / m larutan × 100%; m zat terlarut = m larutan × / 100%; m zat terlarut (NaOH) = m larutan (NaOH) × (NaOH) / 100%; m zat terlarut (NaOH) = 150 × 10/100% = 15g. Mari kita cari jumlah zat natrium hidroksida (massa molar - 40 g / mol): (NaOH) = m zat terlarut (NaOH) / M (NaOH) = 15/40 = 0,375 mol. Menurut persamaan reaksi (Fe (OH) 3) = 3 × (NaOH) = 3 × 0,375 = 1,125 mol. Kemudian kami menghitung massa endapan besi (III) hidroksida (massa molar - 107 g / mol): m (Fe (OH) 3) = (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) = 1,125 × 107 = 120,375g.
Menjawab	Massa besi (III) hidroksida adalah 120,375 g.

CONTOH 2

Olahraga	Hitung fraksi massa masing-masing unsur yang menyusun besi (III) klorida.
Larutan	Fraksi massa suatu unsur dihitung sebagai berikut: (X) = n × Ar (X) / Mr × 100%, itu. rasio massa atom relatif, dengan mempertimbangkan jumlah atom yang membentuk suatu zat, dengan berat molekul zat ini, dinyatakan sebagai persentase. Berat molekul besi (III) klorida adalah 162. Mari kita menghitung fraksi massa elemen: besi : (Fe) = n × Ar (Fe) / Mr (FeCl 3) × 100%; (Fe) = 1 × 56/162 × 100% = 34,27%. klorin: (Cl) = n × Ar (Cl) / Mr (FeCl 3) × 100%; (Cl) = 3 × 35,5 / 162 × 100% = 65,73%. Untuk memeriksa kebenaran perhitungan, dengan menambahkan fraksi massa yang diperoleh, kita harus mendapatkan 100%: (Fe) + (Cl) = 34,27 +65,73 = 100%.
Menjawab	Fraksi massa besi adalah 34,27%, fraksi massa klorin adalah 65,73.

Larutan besi (III) klorida dapat dibuat di laboratorium atau di rumah. Anda akan membutuhkan peralatan masak non-logam tahan panas dan bersih panas atau suling). Setelah larut dan mengendap, diperoleh cairan berwarna coklat tua. Ada sejumlah fitur persiapan larutan besi klorida, yang harus dipelajari sebelum mulai bekerja dengannya.

Besi klorida

Besi klorida anhidrat yang diproduksi oleh industri kimia - FeCl 3 - kristal berwarna coklat tua dengan nuansa merah, ungu, hijau tua. Massa molar adalah 162,21 g / mol. Zat meleleh pada suhu 307,5 ​​° C, pada 500 ° C mulai terurai. Sebuah sampel garam anhidrat dilarutkan dalam 100 g air:

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

Anhidrat (III) - zat yang sangat higroskopis, dengan cepat menarik uap air dari lingkungan... Di udara, ia berinteraksi dengan air, berubah menjadi kristal kuning FeCl 3 + 6H 2 O heksahidrat. Fraksi massa besi klorida anhidrat dalam zat yang dibeli di jaringan perdagangan mencapai 95%. Ada sejumlah kecil besi klorida FeCl 2 dan pengotor yang tidak larut. Nama dagangnya adalah Ferric Chloride. Zat ini tahan api dan ledakan, tetapi larutannya memiliki efek korosif pada benda logam.

Besi (III) klorida heksahidrat

Selain anhidrat, industri menghasilkan hidrat kristalin, di mana fraksi massa besi klorida (III) adalah 60%. Substansinya adalah massa kristal kuning-coklat atau gumpalan longgar dengan warna yang sama. Fitur pembeda penting dari ion besi dan besi adalah warnanya. Keadaan oksidasi Fe2+ ditandai dengan warna kehijauan, besi klorida heksahidrat adalah zat hijau kebiruan. Dalam keadaan oksidasi Fe 3+, ion memperoleh warna mulai dari kuning hingga coklat. Untuk penentuan kualitatif, reagen bekerja pada larutan besi klorida:

• NaOH (muncul endapan coklat Fe(OH)3);
• K 4 (muncul endapan KFe berwarna biru);
• KCNS, NaCNS (terbentuk besi merah tiosianat Fe (SSP) 3).

Cara mengencerkan besi klorida

Besi (III) klorida dalam bentuk larutan berwarna coklat atau merah dapat ditemukan di pasaran, dibuat di laboratorium atau di rumah. Dalam kasus terakhir, Anda pasti membutuhkan piring non-logam tahan panas (kaca, plastik, keramik). Air untuk melarutkan garam bisa diambil dari kran. Lebih aman - direbus atau disuling. Air yang dipanaskan hingga 50-70 ° C ditempatkan dalam wadah, dan kemudian zat dituangkan dalam porsi kecil. Proporsi besi klorida dan air adalah 1: 3. Jika Anda menyiapkan larutan dari hidrat kristalin, maka lebih sedikit air yang dibutuhkan, karena terkandung dalam hidrat kristalin (40% dari massa). Zat ditambahkan ke larutan sedikit demi sedikit, setiap porsi sekitar 5-10 g. Tidak disarankan untuk menuangkan seluruh sampel sekaligus karena sifat kekerasan dari reaksi hidrasi. Jangan gunakan peralatan logam (sendok, spatula). Garam harus benar-benar larut dalam air hangat, yang kristalnya harus tercampur dengan baik dengan cairan. Prosesnya dipercepat dengan penambahan asam klorida (1/10 massa kristal). Setelah mengendap selama beberapa jam, sedimen mungkin muncul di bagian bawah karena adanya besi hidroksida dalam sampel dan pembentukan besi hidroksida selama reaksi. Larutan berwarna coklat tua harus disaring dan disimpan dalam wadah plastik tertutup rapat pada suhu sedang dan terhindar dari sinar matahari langsung.

Penggunaan besi klorida dalam industri dan layanan kota. Penggunaan rumah tangga

Garam besi memiliki banyak kegunaan. Klorida logam trivalen digunakan untuk mengolah air, logam, dan pengawetan cat. Zat ini digunakan dalam sintesis organik industri (katalis, zat pengoksidasi). Sifat koagulasi ion Fe 3+ dalam pengolahan limbah kota dan industri sangat dihargai. Di bawah aksi besi klorida, partikel pengotor kecil yang tidak larut saling menempel dan mengendap. Juga, ada pengikatan bagian dari kontaminan terlarut, yang dihilangkan di pabrik pengolahan. Kristal hidrat dan garam FeCl 3 anhidrat digunakan dalam proses etsa untuk pelat cetak logam. Suatu zat ditambahkan ke beton untuk memperkuat kekuatannya.

Fenomena kimia selama etsa papan. Langkah-langkah keamanan

Populer Substansi kimia untuk mengetsa papan sirkuit tercetak - besi klorida. Solusi untuk tujuan ini dibuat dari 0,150 kg garam dan 0,200 liter air hangat. Ini mengandung ion Fe 3+, Cl -, dan hidrolisis membentuk senyawa coklat - besi hidroksida. Prosesnya berjalan sesuai skema: FeCl 3 + 3HOH↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Kerugian dari metode ini adalah kontaminasi papan dengan produk samping reaksi, yang membuat pengetsaan lebih lanjut menjadi sulit. Garam itu sendiri adalah zat yang tidak mudah menguap, tetapi dalam proses interaksinya dengan air, ia melepaskan uap korosif. Pekerjaan harus dilakukan di luar ruangan atau di ruangan yang berventilasi baik. Kontak dengan larutan pada kulit dan selaput lendir menyebabkan iritasi dan dapat menyebabkan dermatitis. Alat pelindung diri (kacamata, sarung tangan) harus digunakan. Dalam kasus kontak dengan larutan kaustik, bilas kulit dengan banyak air.