Химия - комплексная подготовка к внешнему независимому оцениванию. Как приготовить водный раствор хлорного железа Раствор хлорида железа 3 формула

Качественные реакции на железо (III)

Ионыжелеза (III ) в растворе можно определить с помощью качественных реакций. Проведем некоторые из них. Возьмем для опыта раствор хлорида железа (III ).

1. III )– реакция со щелочью.

Если в растворе есть ионы железа (III ), образуется гидроксид железа (III ) Fe(OH) 3 . Основание нерастворимо в воде и бурого цвета. (Гидроксид железа (II ) Fe(OH) 2 . – также нерастворим, но серо-зеленого цвета). Бурый осадок указывает на присутствие в исходном растворе ионов железа (III ).

FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓+ 3 NaCl

2. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с желтой кровяной солью.

Желтая кровяная соль – это гексацианоферраткалия K 4 [ Fe ( CN ) 6 ]. (Для определения железа (II ) используют красную кровяную соль K 3 [ Fe ( CN ) 6 ]). К порции раствора хлорида железаприльемраствор желтой кровяной соли. Синий осадок берлинской лазури* показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного железа.

3 К 4 +4 FeCl 3 = K Fe ) ↓ + 12 KCl

3. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с роданидом калия.

Вначале разбавляем испытуемый раствор – иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III ) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это ‑ роданид железа (III ). Роданид от греческого "родеос" - красный.

FeCl 3 + 3 К CNS = Fe ( CNS ) 3 + 3 KCl

Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокаленс бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.

Оборудование: колбы, пипетка.

Техника безопасности . Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Хлорид железа (III) в виде раствора можно приготовить в лаборатории или в домашних условиях. Потребуется термостойкая неметаллическая посуда и чистая горячая или дистиллированная). После растворения и отстаивания получается темно-коричневая жидкость. Есть ряд особенностей приготовления раствора хлорного железа, о которых следует узнать до того, как начинать работу с ним.

Хлорное железо

Безводное хлорное железо, выпускаемое химической промышленностью — FeCl 3 , — кристаллы темно-коричневого цвета с оттенками красного, фиолетового, темно-зеленого. Молярная масса — 162,21 г/моль. Плавится вещество при температуре 307,5 °C, при 500 °C начинает разлагаться. В 100 г воды растворяется навеска безводной соли:

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

Безводный (III) — очень гигроскопичное вещество, быстро притягивает влагу из окружающей среды. На воздухе взаимодействует с водой, превращаясь в желтые кристаллы гексагидрата FeCl 3 + 6Н 2 О. Массовая доля безводного хлорного железа в веществе, приобретенном в торговой сети, достигает 95%. Присутствует небольшое количество хлористого железа FeCl 2 и нерастворимых примесей. Торговое название — «Хлорное железо». Вещество пожаро- и взрывобезопасное, но его раствор оказывает коррозийное влияние на металлические предметы.

Гексагидрат хлорида железа (III)

Кроме безводного промышленность выпускает кристаллогидрат, в нем массовая доля хлорного железа (III) составляет 60%. Вещество представляет собой желто-бурую кристаллическую массу или рыхлые куски того же оттенка. Важная отличительная черта ионов двух- и трехвалентного железа — цвет. Для степени окисления Fe 2+ характерен зеленоватый оттенок, шестиводный кристаллогидрат хлористого железа — голубовато-зеленое вещество. В степени окисления Fe 3+ ионы приобретают цвет от желтого до коричневого. Для качественного определения на раствор хлорного железа действуют реактивами:

• NaOH (появляется бурый осадок Fe(OH) 3);
• K 4 (появляется осадок KFe синего цвета);
• KCNS, NaCNS (образуется роданид железа Fe(CNS) 3 красного цвета).

Как развести хлорное железо

Хлорид железа (III) в виде раствора коричневого или красного цвета можно найти в торговой сети, приготовить в лаборатории или в домашних условиях. В последнем случае обязательно потребуется термостойкая неметаллическая посуда (стеклянная, пластиковая, керамическая). Воду для растворения соли можно взять из-под крана. Безопаснее — кипяченая или дистиллированная. Нагретую до 50-70 °C воду помещают в емкость, а затем малыми порциями насыпают вещество. Пропорции хлорного железа и воды — 1:3. Если готовить раствор из кристаллогидрата, то воды потребуется меньше, ведь она содержится в кристаллогидрате (40% от массы). Добавляют вещество в раствор понемногу, каждая порция — около 5-10 г. Сразу насыпать всю навеску не рекомендуется из-за бурного характера реакции гидратации. Нельзя использовать металлическую посуду (ложки, шпатели). Соль должна полностью раствориться в теплой воде, для чего кристаллы нужно хорошо перемешать с жидкостью. Ускоряет процесс добавление соляной кислоты (1/10 от массы кристаллов). После отстаивания в течение нескольких часов на дне может появиться осадок из-за присутствия в навеске и образования в ходе реакции гидроксида железа. Следует профильтровать готовый раствор темно-коричневого цвета и хранить в плотно закрытой пластиковой таре при умеренной температуре и отсутствии прямого солнечного освещения.

Применение хлорного железа в промышленности и коммунальном хозяйстве. Бытовое использование

Соли железа находят применения во многих сферах. Хлорид трехвалентного металла используется для обработки воды, металлов и закрепления красок. Вещество применяется в промышленном органическом синтезе (катализатор, окислитель). Особенно ценятся коагулирующие свойства иона Fe 3+ в очистке коммунальных и производственных стоков. Под действием хлорида железа мелкие нерастворимые частички примесей слипаются и осаждаются. Также происходит связывание части растворимых загрязнений, которые удаляют на очистных сооружениях. Кристаллогидрат и безводная соль FeCl 3 применяются в процессах травления металлических печатных форм. Добавляют вещество в бетон для укрепления его прочности.

Химические явления при травлении плат. Меры безопасности

Популярное химическое вещество для травления печатных плат — хлорное железо. Раствор для этих целей готовят из 0,150 кг соли и 0,200 л теплой воды. В нем содержатся ионы Fe 3+ , Cl - , а при гидролизе образуется соединение коричневого цвета — гидроксид трехвалентного железа. Процесс идет по схеме: FeCl 3 + 3HOH↔ Fe(OH) 3 + 3Cl - + 3H + . Недостаток метода заключается в загрязнении платы побочными продуктами реакции, которые затрудняют дальнейшее травление. Сама соль — нелетучее вещество, но в процессе взаимодействия с водой выделяет едкие пары. Работу необходимо проводить на свежем воздухе или в хорошо проветриваемой комнате. Попадание раствора на кожу и слизистые оболочки приводит к раздражению и может вызвать дерматиты. Следует использовать средства индивидуальной защиты (очки, перчатки). При соприкосновении с едким раствором необходимо промыть кожу большим количеством воды.

Хлорид железа (хлорное железо, трихлорид железа, FeCl 3) – химический реактив, в состав которого входит соляная кислота и трехвалентное железо. Хлорид железа на вид мягкой кристаллообразной формы фиолетового, зеленого, коричневато-красноватого или темно-коричневого цвета с металлическим блеском, гигроскопичен. При взаимодействии с воздухом напоминает мокрый песок – приобретает желтоватый оттенок. Образованные гидраты хорошо растворяются в воде, эфире, ацетоне и спирте. Интервал от температуры кипения до температуры плавления составляет от 319° С до -309° С. Природным источником для получения хлорного железа является молизит (минерал). Самый простой метод получения данного химического реактива – это нагревание железы с хлором до определенной температуры. Как побочный продукт получается в результате горячего хлорирования или окисления FeCl 2 с дальнейшим выпариванием хлорида железа.

Сферы применения

Благодаря своему уникальному составу химический реактив нашел свое широкое применение во многих отраслях промышленности:
- текстильной (при окрашивании тканей);
- химической (при изготовлении железных пигментов и других солей железа);
- электронной (при работе с печатными платами);
- экологической (при очистке сточных вод);
- пищевой (улучшитесь муки, при изготовление хлебобулочных изделий);
- издательском производстве (как реактив в фотографии);
- ювелирном производстве;
- металлургии (при металлообработке);
- пивоваренной.

Хлорное железо в фармакологии и медицине

Хлорид железа является незаменимым элементом для нормальной жизнедеятельности организма. Его недостаток может привести к серьезным заболеваниям. Благодаря железу в виде солей организм быстро восполняется им и принимает участие в следующих процесах:
- является дополнительным источником поступления железа в организм (при его пониженном содержании - анемии);
- регулирует окислительно-восстановительные реакции (связывает кислород), стимулирует эритропоэз;
- восстанавливает кровопотери при травмах;
- при снижении всасывания железа (в период интенсивного роста, во время беременности);
- для остановки кровотечения (ватку с раствором наложить на рану).

Меры предосторожности при работе с хлоридом железа

Учитывая сильно окрашиваемый эффект при контакте с хлорным железом следует помнить: во избежание потемнения зубов лекарственный препарат на основе такого химического реактива нужно принимать вовнутрь только через трубочку. При изменении стула следует уменьшить разовую дозу, но увеличивать при этом кратность назначения. Не рекомендуется принимать препарат при нарушениях функции желудочно-кишечного тракта. При попадании хлорного железа на кожу следует хорошо промыть водой с мылом. В случае попадания на слизистую может вызвать ожоги. Рекомендуется как первая помощь - обильное промывание чистой водой, далее – лечение у врача.

Также нужно помнить, что данный химический реактив пожаро- и взрывоопасен. Хранить хлорное железо нужно в закрытой упаковке вдали от солнечных лучей и нагревательных приборов.

Получение хлорида железа в домашних или лабораторных условиях

1 способ. В лабораторную посуду или лабораторную посуду из стекла положить обыкновенной ржавчины и разбавить соляной кислотой в соотношении 1:3. Полученный химический реактив (характерный признак – желтовато-коричневый цвет) через 2-3 дня сливают и при необходимости пропускают через фильтровальную бумагу.

2 способ. В лабораторную посуду из стекла наливают соляную кислоту и небольшими порциями добавляют сурик железный. Важно помнить, что при работе с едкими химическими реактивами, а к ним относится и соляная кислота, следует соблюдать меры безопасности. Лабораторные работы проводить в печатках смотровых или перчатках нитриловых, фартуке и защитной маске.

После проведенных лабораторных работ помещение следует хорошо проветрить, так как пары железа могут вызвать поражения органов дыхания, зрения и кожных покровов.

Где хлорное железо купить в Москве ?

Идеальным магазином, где можно хлорное железо купить в Москве, является магазин химических реактивов Москва розница «Прайм Кемискалс Групп». В нашем интернет-магазине представлены все виды лабораторного оборудования и приборов, лабораторной посуды, лабораторной посуды из стекла, резинотехнических изделий, лабораторного стекла. Вся продукция прошла контроль качества на заводе-изготовителе и отвечает всем стандартам ГОСТ.

Хлорид железа (FeCl₃ , хлорное железо, трихлорид железа) – это соль трехвалентного железа и . Представляет собой мягкое вещество красно-коричневого, зеленоватого или фиолетового оттенка с характерным металлическим блеском. При с воздухом хлорид железа приобретает оттенок и по цвету и консистенции становится похожим на влажный .

Целый ряд свойств, которыми обладает хлорид железа благодаря своему химическому составу, делает это вещество незаменимым в промышленности. Так, хлорное железо используется в радиоэлектронике для потравы плат; в пищевой промышленности участвует в процессе пивоварения и выпечки хлебобулочных изделий; входит в состав реактивов, которые используются при печати фотографий; в текстильной промышленности участвует в производстве тканей; при помощи хлорного железа очищают воду в промышленных масштабах; хлорид железа является важным элементом в металлургической и химической промышленности.

Кроме этого, хлорное железо необходимо человеку для нормальной жизнедеятельности организма. Оно помогает организму восполнить нехватку железа, связанную с потерей крови или при нарушении усвояемости железа. Поскольку нехватка хлорного железа может негативно отразиться на работе организма, в фармакологии существует множество препаратов, в состав которых входит FeCl₃.

Способы получения

Существует несколько способов получения трихлорида железа. Так, хлорид железа в результате взаимодействия одновалентного железа с чистым хлором: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.

Кроме того, хлорид железа можно получить путем окисления двухвалентного хлорида железа хлором: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.

Также хлорид железа получается в процессе окисления хлорида железа (II) сернистым газом. В этом случае происходит более сложная химическая реакция: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.

В домашних условиях можно провести несколько интересных экспериментов, в ходе которых удастся получить хлорид железа.

Эксперимент 1.

Потребуется сильно проржавевшая железная стружка (подойдет обычная ржавчина со старой трубы) и раствор соляной кислоты в пропорциях 1:3. Железо необходимо положить в стеклянную емкость и залить соляной кислотой. Поскольку химическая реакция в данном случае протекает достаточно медленно, придется подождать несколько дней. Когда реактив приобретет характерных желто-коричневый оттенок, жидкость из емкости сливается, а полученный осадок фильтруется.

Эксперимент 2.

В стеклянной емкости в пропорциях 2:2:6 смешать 30-процентный раствор перекиси водорода, соляную кислоту и воду. В результате химической реакции образуется раствор хлорида железа.

Эксперимент 3.

Хлорид железа также можно получить в результате реакции соляной кислоты и оксида железа Fe2O3. Для этого соляная кислота помещается в стеклянную емкость. Осторожно, маленькими порциями в нее добавляется оксид железа (железный сурик).

Важно помнить, что соляная кислота очень токсична и при попадании на кожу вызывает серьезные ожоги. Кроме того, в ходе химических реакций выделяются пары железа, которые могут вызвать поражения дыхательных и зрительных органов. Резиновые перчатки, защитная маска и очки помогут предотвратить эти негативные последствия.

Общие сведения о гидролизе хлорида железа (III)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хлорид железа (III) – средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом железа (III) (Fe(OH) 3) и сильной кислотой – соляной (хлороводородной) (HCl). Формула – FeCl 3 .

Представляет собой вещество с кристаллической структурой черно-коричневого, темно-красного, фиолетового или зеленого цвета, в зависимости от угла падающего света. Молярная масса – 162 г/моль.

Рис. 1. Хлорид железа (II). Внешний вид.

Гидролиз хлорида железа (III)

Гидролизуется по катиону. Характер среды – кислый. Теоретически возможны вторая и третья ступени. Уравнение гидролиза выглядит следующим образом:

Первая ступень:

FeCl 3 ↔ Fe 3+ +3Cl — (диссоциация соли);

Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (гидролиз по катиону);

Fe 3+ +3Cl — + HOH ↔ FeOH 2+ +3Cl — + H + (ионное уравнение);

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

Вторая ступень:

Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl — (диссоциация соли);

FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (гидролиз по катиону);

FeOH 2+ + 2Cl — + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl — + H + (ионное уравнение);

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

Третья ступень:

Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl — (диссоциация соли);

Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (гидролиз по катиону);

Fe(OH) 2 + + Cl — + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl — + H + (ионное уравнение);

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

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	К раствору гидроксида натрия массой 150 г (ω=10%) прилили раствор хлорида железа (III), в результате чего выпал осадок бурого цвета – гидроксид железа (III). Определите его массу.
Решение	Запишем уравнение реакции взаимодействия гидроксида натрия и хлорида железа (III): 3NaOH + FeCl 3 = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl. Рассчитаем массу растворенного вещества гидроксида натрия в растворе: ω = m solute / m solution ×100%; m solute = m solution ×ω/100%; m solute (NaOH) = m solution (NaOH) × ω(NaOH)/100%; m solute (NaOH) = 150× 10/100% = 15г. Найдем количество вещества гидроксида натрия (молярная масса – 40 г/моль): υ(NaOH) = m solute (NaOH)/ M(NaOH) = 15/40 = 0,375моль. Согласно уравнению реакции υ(Fe(OH) 3) = 3×υ(NaOH) =3×0,375=1,125моль. Тогда рассчитаем массу осадка гидроксида железа (III) (молярная масса – 107 г/моль): m(Fe(OH) 3)= υ(Fe(OH) 3)×M(Fe(OH) 3)= 1,125 ×107 = 120,375г.
Ответ	Масса гидроксида железа (III) равна 120,375 г.

ПРИМЕР 2

Задание	Рассчитайте массовые доли каждого из элементов, входящих в состав хлорида железа (III).
Решение	Массовая доля элемента рассчитывается следующим образом: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, т.е. отношение относительной атомной массы с учетом количества атомов, входящих в состав вещества, к молекулярной массе этого вещества, выраженное в процентах. Молекулярная масса хлорида железа (III) равна 162. Рассчитаем массовые доли элементов: железо : ω(Fe) = n×Ar(Fe)/Mr (FeCl 3) ×100%; ω(Fe) = 1×56/162 ×100% =34,27%. хлор : ω(Cl) = n×Ar(Cl)/Mr (FeCl 3) ×100%; ω(Cl) = 3×35,5/162 ×100% = 65,73%. Чтобы проверить правильность расчета, путем складывания полученных массовых долей мы должны получить 100%: ω(Fe) +ω(Cl) = 34,27 +65,73 = 100%.
Ответ	Массовая доля железа равна 34,27%, массовая доля хлора равна 65,73.