Свойства элементов подгруппы железа

Задание 424

Какую степень окисления проявляет железо в соединениях? Как можно обнаружить ноны Ее²⁺ и Fe³⁺ в растворе? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

Решение:
а) Электронная конфигурация атома железа имеет вид: …3d⁶4s². Поэтому железо может проявлять следующие степени окисления: +2 и +3. Атом железа может отдавать два электрона с 4s-подуровня (при этом будет иметь электронную конфигурацию…3d⁶) и дополнительно к двум 4s-электронам атом железа может отдать один d-электрон (при этом будет иметь электронную конфигурацию…3d⁵). В растворах более устойчивы соединения железа со степенью окисления железа +3. Известны соединения железа со степенью окисления + 6, например, BaFeO_4.
б) Ионы Fe²⁺ можно обнаружить действием комплексной солью K₃[Fe(CN)₆] – красная кровяная соль [или гексацианоферрат(III) калия]; при взаимодействии её с солями железа (II) образуется тёмно-синий осадок (турнбулева синь). Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

3FeCl₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]↓ + 6KCl

Ионно-молекулярное уравнение реакции:

3Fe²⁺ + [Fe(CN)6]^3- = Fe₃[Fe(CN)₆]↓

в) Ионы Fe³⁺ можно открыть с помощью тиоцианата калия или жёлтой кровяной соли:

1). Открытие ионов Fe³⁺ с помощью тиоцианата калия или аммония:

 Молекулярное уравнение реакции:

FeCl₃ + 3KNCS    =   Fe(NCS)₃    +    3KCl; 
                              кроваво-красная
                                                                                                   окраска                                                                                    

Ионно-молекулярное уравнение реакции можно не писать, так как осадка не образуется. 

2). Открытие ионов Fe³⁺ с помощью жёлтой кровяной соли:

Молекулярное уравнение реакции:

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]↓ + 12KCl

В результате реакции образуется тёмно-синий осадок (берлинская лазурь) Fe₄[Fe(CN)₆].

Ионно-молекулярное уравнение реакции:

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]↓

Задание 425
Чем отличается взаимодействие гидроксидов кобальта (III) и никеля (III) с кислотами от взаимодействия гидроксида железа (III) с кислотами? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.
Решение:
Гидроксида железа (III) Fe(OH)₃ – амфотерный гидроксид, который взаимодействует с кислотами с образованием аквакомплекса [Fe(H₂O)₆]³⁺:

Fe(OH)₃ + 3HCl + 3H₂O = [Fe(H₂O)₆]Cl₃ (молекулярная форма);
Fe(OH)₃ + 3H+ + 3H₂O = [Fe(H₂O)₆]³⁺ (ионно-молекулярная форма).

При взаимодействии Со(ОН)₃ и Ni(OH)₃ с кислотами происходить не образование солей кобальта (III) и никеля (III), а восстановление Со и Ni до двухвалентного состояния, сопровождающееся выделением свободного кислорода:

а) 4Со(ОН)₃ + 8HCl = 4CoCl₂ + 10H₂O + O₂↑ (молекулярная форма);
4Со(ОН)₃ + 8H⁺ = 4Co²⁺ + 10H₂O + O₂↑ (ионно-молекулярная форма).
б) 4Ni(ОН)₃ + 8HCl = 4NiCl₂ + 10H₂O + O₂↑ (молекулярная форма);
4Ni(ОН)₃ + 8H⁺ = 4Ni²⁺ + 10H₂O + O₂↑ (ионно-молекулярная форма).

Задание 426
Могут ли в растворе существовать совместно следующие вещества: а) FeCl₃ и SnCl₂; б) FeSO₄ и NаОН; в) FeCl₃ и К₃[Fe(CN)₆]? Для взаимодействующих веществ составьте уравнения реакций.
Решение:
а) FeCl₃ и SnCl₂ как сильные электролиты диссоциируют на ионы полностью
(FeCl₃ → Fe³⁺ + 3Cl^—; SnCl₂ → Sn²⁺ + 2Cl^—),  поэтому в растворе находятся ионы Fe³⁺, Sn²⁺, Cl^—, которые между собой не связываются. Значит, FeCl₃ и SnCl₂ могут в растворе совместно существовать.

б) FeSO₄ и NаОН как сильные электролиты диссоциируют на ионы полностью
(FeSO₄ → Fe²⁺ + SO₄^2-; NaOH → Na⁺ + OH^—), поэтому в растворе находятся ионы Fe²⁺, Na⁺, SO₄^2- и OH^—. Ионы Fe²⁺ и ОН^— связываются друг с другом с образованием малорастворимого Fe(OH)₂, при этом выпадает осадок. Значит, FeSO₄ и NаОН не могут в растворе совместно существовать, потому что происходит реакция:

FeSO₄ + 2NаОН = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

в) FeCl₃ и К₃[Fe(CN)₆] в водных растворах диссоциируют с образованием ионов Fe³⁺, K⁺, Cl^— и [Fe(CN)₆]^3-. Эти ионы в водных растворах друг с другом не связываются с образованием осадка, газа или слабого электролита, поэтому  FeCl₃ и К₃[Fe(CN)₆] в водных растворах могут совместно существовать.

Задание 430
Феррат калия К₂FeO₄ образуется при сплавлении Fe₂O₃ с калийной селитрой КNO₃ в присутствии КОН. Составьте электронные и молекулярное уравнения реакции.
Решение:
Уравнение реакции сплавления Fe₂O₃ с калийной селитрой КNO₃ в присутствии КОН:

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

2Fe³⁺  + 3N⁵⁺  = 2Fe⁶⁺ + 3N³⁺

Молекулярная форма:

Fe₂O₃+3KNO₃ + 4KOH = 2K₂FeO₄ + 3KNO₂ + 2H₂O