Химические свойства алюминия и железа

а) Взаимодействие алюминия и железа с разбавленными H₂SO₄ и HNO₃

В 2 пробирки поместите небольшие кусочки металлов: в первую – алюминий, во вторую – железную стружку. Добавьте в каждую пробирку 2-4 мл раствора разбавленной серной кислоты H₂SO₄(разб.). Обратите внимание на отсутствие признаков реакции в пробирке с алюминием и на интенсивное выделение газа (Н₂) в пробирке с железной стружкой (При необходимости подогрейте раствор). Чем это можно объяснить? Для установления степени окисления железа добавьте в пробирку с H₂SO₄ (разб.) 1-2 капли железосинеродистого калия K₃[Fe(CN)₆]. Появление синего окрашивания свидетельствует о том, что после взаимодействия железо имеет степень окисления +2(Fe²⁺). Запишите уравнение реакции взаимодействия алюминия и железа с разбавленной серной кислотой.

Не проводя эксперимента, исходя из теоретических положений, объясните, как изменятся процессы, если вместо разбавленной серной кислоты использовать разбавленную азотную кислоту HNO₃ (разб.)? По какому признаку можно судить о протекании реакций взаимодействия? Что является окислителем в этом случае? Установите, какой газ должен выделяться в обеих пробирках, учитывая , что алюминий и железо отличаются по химической активности. Следует помнить, что при взаимодействии железа с разбавленной азотной кислотой образуется нитрат железа со степенью окисления железа +3(Fe³⁺). Объясните почему? Какой реактив можно использовать в качестве индикатора на ионы Fe³⁺? Ответы должны быть обоснованными.

Запишите уравнения реакций взаимодействия алюминия и железа с кислотами в полном молекулярном виде и расставьте коэффициенты.

б) Взаимодействие алюминия и железа с концентрированными кислотами H₂SO₄ и HNO₃ (Опыт необходимо проводить в вытяжном шкафу)

Небольшой кусочек алюминия предварительно обработайте раствором NaOH для удаления оксидной пленки. Затем быстро поместите кусочек алюминия в химический стаканчик с раствором HCl. Наблюдаете интенсивное выделение водорода, свидетельствующее о взаимодействии алюминия с раствором соляной кислоты. С помощью пинцета достаньте алюминий из стаканчика (раствор HCl не выливайте), промойте его дистиллированной водой и быстро поместите его в раствор с H₂SO₄ (конц.). Объясните, почему в результате взаимодействия выделяется газ с резким запахом (SO₂). Что появилось на поверхности алюминия? Через 2-3 мин. достаньте гранулу алюминия, быстро промойте водой и вновь опустите в стаканчик с раствором HCl. Почему отсутствуют признаки реакции? Почему не выделяется водород? Какие продукты реакции образуются в данном случае? Ответ должен быть обоснованным с написанием соответствующих реакций.

В пробирку поместите железную стружку и добавьте серную кислоту H₂SO₄(конц.). Что наблюдаете? Объясните, почему выделяется газ с резким запахом (SO₂). Слейте раствор серной кислоты, промойте стружку дистиллированной водой и тщательно осмотрите ее поверхность. Опустите железную стружку в раствор – CuSO_4. Выделяется ли медь на поверхности железной стружки? Если нет, то объясните почему? Ответ должен быть обоснованным.

Не проводя эксперимента, исходя из теоретических положений, объясните, изменятся ли процессы, если вместо H₂SO₄(конц.) использовать HNO₃(конц.)? Почему должен выделяться бурый газ – NO₂?. Запишите уравнения реакций взаимодействия железа с кислотами, учитывая, что в концентрированных кислотах железо пассивируется, т.е. появляется пленка Fe₂O₃ темно красного или черного цвета.