Общие сведения о гидролизе сульфата железа (III)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сульфат железа (III) – средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом железа (III) (Fe(OH) 3) и сильной кислотой – серной (H 2 SO 4). Формула — Fe 2 (SO 4) 3 .
Молярная масса – 400 г/моль. Представляет собой мелкие кристаллы светло-желтого цвета. Хорошо поглощает влагу.
Рис. 1. Сульфат железа (III). Внешний вид.
Гидролиз сульфата железа (III)
Гидролизуется по катиону в результате чего наблюдается красно-коричневое окрашивание раствора. Характер среды – кислый. Теоретически возможны вторая и третья ступени. Уравнение гидролиза имеет следующий вид:
Первая ступень:
Fe 2 (SO 4) 3 ↔ 2Fe 3+ +3SO 4 2- (диссоциация соли);
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (гидролиз по катиону);
Fe 3+ +3SO 4 2- + HOH ↔ FeOH 2+ +3SO 4 2- + H + (ионное уравнение);
Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O ↔ 2Fe(OH)SO 4 + H 2 SO 4 (молекулярное уравнение).
Вторая ступень:
Fe(OH)SO 4 ↔ FeOH 2+ + SO 4 2- (диссоциация соли);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (гидролиз по катиону);
FeOH 2+ + SO 4 2- + HOH ↔Fe(OH) 2 + + SO 4 2- + H + (ионное уравнение);
2Fe(OH)SO 4 + 2H 2 O ↔ 2 SO 4 + H 2 SO 4 (молекулярное уравнение).
Третья ступень:
2 SO 4 ↔ 2Fe(OH) 2 + + SO 4 2- (диссоциация соли);
Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (гидролиз по катиону);
2Fe(OH) 2 + + SO 4 2- + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + SO 4 2- + H + (ионное уравнение);
2 SO 4 + H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 ↓ + H 2 SO 4 (молекулярное уравнение).
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | При смешивании растворов, содержащих 6,8 г сульфата железа (III) и 5,85 г гидроксида натрия наблюдали выпадение осадка красно-бурого цвета. Что это за вещество. Рассчитайте его массу. |
| Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия сульфата железа (III) и гидроксида натрия:
Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4 . Вещество, выпадающее в осадок – гидроксид железа (III). Рассчитаем количество молей веществ, вступивших в реакцию. Молярная масса сульфата железа (III) равна 400 г/моль, гидроксида натрия – 40 г/моль. υ(Fe 2 (SO 4) 3) = m(Fe 2 (SO 4) 3)/M(Fe 2 (SO 4) 3) = 6,8/400 = 0,017моль; υ(NaOH) = m(NaOH)/ M(NaOH) = 5,85/40 = 0,15моль. Сульфат железа (III) находится в недостатке (υ(Fe 2 (SO 4) 3)<υ(NaOH)). Найдем количество вещества гидроксида железа (III). Согласно уравнению реакции: υ(Fe 2 (SO 4) 3) = 2υ(Fe(OH) 3); υ(Fe(OH) 3) = 0,5× υ(Fe 2 (SO 4) 3) =0,5×0,017 =0,0085 моль. Рассчитаем массу гидроксида железа (III) (молярная масса – 107г/моль): m(Fe(OH) 3)= υ(Fe(OH) 3)×M(Fe(OH) 3)= 0,0085×107 = 0,9г. |
| Ответ | Вещество, выпадающее в осадок – это гидроксид железа (III), его масса равна 0,9 г |
ПРИМЕР 2
H 2 PO 4 — + HOH↔ H 3 PO 4 + OH — .
Соль карбонат кальция (CaCO 3) гидролизуется по аниону (2), поскольку образована сильным основанием – гидроксидом кальция и слабой кислотой – угольной.
CO 3 2- + HOH↔ HCO 3 — + OH — .
Соль сульфат железа (III)(Fe 2 (SO 4) 3) гидролизуется по катиону (1), поскольку образована слабым основанием – гидроксидом железа (III) и сильной кислотой – серной.
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + .
Соль хлорид цинка (ZnCl 2) гидролизуется по катиону (1), поскольку образована слабым основанием – гидроксидом цинка и сильной кислотой – соляной (хлороводородной).
Электролитическая диссоциация NaCl.avi
Диссоциация протекает в растворах и расплавах.
Растворимые кислоты
диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотных остатков.
Растворимые основания
распадаются на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные гидроксид-ионы.
Средние соли
диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков.
Кислые соли
распадаются на катионы металлов и водорода и анионы кислотных остатков.
Катионами
являются ионы металлов и водорода Н
+ .
Анионами
являются ионы кислотных остатков и гидроксид-ионы ОН – .
Заряд иона
численно равен валентности иона в данном соединении.
При составлении уравнений диссоциации пользуйтесь таблицей растворимости.
В химической формуле сумма зарядов положительно заряженных ионов равна сумме зарядов отрицательно заряженных ионов.
Составление уравнений диссоциации кислот
(на примере азотной и серной кислот)
Составление уравнений диссоциации щелочей
(растворимых оснований)
(на примере гидроксидов натрия и бария)
Растворимые основания – это гидроксиды, образованные ионами активных металлов:
одновалентных: Li + , Nа + , К + , Rb + , Сs + , Fr + ;
двухвалентных: Са 2+ , Sr 2+ , Ва 2+ .
Составление уравнений диссоциации солей
(на примере сульфата алюминия, хлорида бария и гидрокарбоната калия)
Задания для самоконтроля
1. Составьте уравнения диссоциации следующих электролитов: нитрата цинка, карбоната натрия, гидроксида кальция, хлорида стронция, сульфата лития, сернистой кислоты, хлорида меди(II), сульфата железа(III), фосфата калия, сероводородной кислоты, бромида кальция, гидроксихлорида кальция, нитрата натрия, гидроксида лития.
2. Разделите вещества на электролиты и неэлектролиты: K 3 PO 4 , HNO 3 , Zn(OH) 2 , BaCl 2 , Al 2 O 3 , Cr 2 (SO 4) 3 , NO 2 , FeBr 3 , H 3 PO 4 , BaSO 4 , Cu(NO 3) 2 , O 2 , Sr(OH) 2 , NaHSO 4 , CO 2 , AlCl 3 , ZnSO 4 , KNO 3 , KHS.
Назовите вещества-электролиты.
3. Составьте формулы веществ, которые могут быть образованы следующими ионами:
Назовите вещества, составьте уравнения их диссоциации.
Ответы на задания для самоконтроля
2.
Электролиты
: K 3 PO 4 – фосфат калия, HNO 3 – азотная кислота, BaCl 2 – хлорид бария, Cr 2 (SO 4) 3 – сульфат хрома(III), FeBr 3 – бромид железа(III), H 3 PO 4 – фосфорная кислота, Сu(NO 3) 2 – нитрат меди(II), Sr(OH) 2 – гидроксид стронция, NaHSO 4 – гидросульфат натрия, AlCl 3 – хлорид алюминия, ZnSO 4 – сульфат цинка, KNO 3 – нитрат калия, KHS – гидросульфид калия, Zn(OH) 2 – гидроксид цинка, BaSO 4 – сульфат бария.
Неэлектролиты
: Al 2 O 3 , NO 2 , O 2 , CO 2 .
3.
а) Н 2 SO 4 , CaSO 4 , NaMnO 4 , MgI 2 , Na 2 CrO 4 и др.;
б) KClO 3 , Ba(OH) 2 , AlPO 4 , H 2 CO 3 и др.;
в) Н 2 S, CaCl 2 , FeSO 4 , Na 2 SO 4 и др.
1. Сравните по строению и свойствам:
а) Ca0 и Ca2+
б) Сu2+ (гидр) и Cu2+(негидр);
в) H0₂ и H+.
2. Используя таблицу растворимости, приведите примеры пяти веществ, которые в растворах образуют сульфат – ионы SO₄2-. Запишите уравнения электролитической диссоциации этих веществ.
3. Какую информацию несет в себе следующее уравнение:
Al(NO)= Al3++3NO₃-?
Дайте названия вещества и ионов.
Al(NO)= Al3++3NO₃-
Это уравнение говорит о том, что вещество нитрат алюминия является сильным электролитом и в растворе диссоциирует на ионы: катион алюминия и нитрат-ион.
4. Запишите уравнения диссоциации: сульфат железа (III), карбонат калия, фосфата аммония, нитрата меди (II), гидроксида бария, соляной кислоты, гидроксида калия, хлорида железа (II). Дайте названия ионов.
5. Какие из перечисленных ниже веществ будут диссоциировать: гидроксид железа (II), гидроксид калия, кремниевая кислота, азотная кислота, оксид серы (IV), оксид кремния (IV), сульфид натрия, сульфид железа (II), серная кислота? Почему? Запишите возможные уравнения диссоциации.
6. В записи уравнений ступенчатой диссоциации серной кислоты для первой ступени используют знак равенства, а для второй – знак обратимости. Почему?
H₂SO₄= H++HSO₄-
HSO₄-=H++SO₄2-
Диссоциация серной кислоты по первой ступени протекает полностью, а по второй ступени частично.