Номер 665, страница 122 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

665. Кусочек чугуна опустили в избыток соляной кислоты. Опишите, что будет наблюдаться. Полностью ли растворится образец через длительный промежуток времени? Кратко поясните ответ.

Решение

Чугун — это сплав железа (Fe) с углеродом (C), содержание которого обычно составляет от 2,14% до 4,3%. Кроме того, в состав чугуна всегда входят примеси: кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (P) и сера (S).

При помещении чугуна в избыток соляной кислоты ($HCl$) будут наблюдаться следующие явления:

1. Выделение газа. Основной компонент чугуна, железо, является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений до водорода, и поэтому активно реагирует с соляной кислотой с выделением водорода.

   $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

   Раствор при этом постепенно окрасится в бледно-зеленый цвет из-за образования хлорида железа(II).

2. Появление неприятного запаха. Примеси, содержащиеся в чугуне, также вступают в реакцию. Сера и фосфор присутствуют в виде сульфидов (например, $FeS$) и фосфидов (например, $Fe_3P$), которые реагируют с кислотой с образованием газообразных веществ с резким запахом: сероводорода ($H_2S$ — запах тухлых яиц) и фосфина ($PH_3$ — запах тухлой рыбы или чеснока).

   $FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S \uparrow$

Нет, образец чугуна не растворится полностью.

Это объясняется тем, что не все компоненты сплава взаимодействуют с соляной кислотой. Углерод в чугуне может находиться в свободном состоянии в виде графита. Графит, как и кремний (Si), химически инертен по отношению к соляной кислоте. Поэтому после того, как металлическая основа (железо и более активные примеси) прореагирует и перейдет в раствор, на дне сосуда останется пористый осадок тёмного цвета, состоящий в основном из графита и кремния.

Ответ: При опускании кусочка чугуна в соляную кислоту будет наблюдаться выделение пузырьков газа (водорода) с неприятным запахом (сероводорода, фосфина), а раствор окрасится в зеленоватый цвет. Образец не растворится полностью, так как в его составе есть компоненты (графит, кремний), которые не реагируют с соляной кислотой и останутся в виде тёмного нерастворимого осадка.