2) меди сульфата (+)
3) натрия тиосульфата
4) железа сульфата (II)
Правильный ответ — раствор меди сульфата. При контакте с металлическим железом происходит реакция замещения: железо, обладающее большей восстановительной активностью, окисляется до Fe2+, а ионы Cu2+ восстанавливаются до свободной меди. На поверхности железа формируется характерный красновато-бурый металлический налёт меди, а раствор может приобретать зеленоватую окраску вследствие образования железа(II) сульфата.
Уравнение реакции: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓. Процесс обусловлен различием стандартных электродных потенциалов и положением металлов в ряду электрохимической активности: железо легче отдаёт электроны, чем медь. Образование плотного металлического налёта, а не окрашенного осадка соли, является важным качественным признаком присутствия ионов меди(II) и используется в фармацевтическом анализе как реакция идентификации.
Для достоверной интерпретации поверхность железа должна быть очищена от ржавчины, жировых загрязнений и оксидной плёнки. Сульфат цинка не даёт такой реакции, поскольку железо не вытесняет цинк из его соли; раствор железа(II) сульфата не содержит ионов менее активного металла, способных осаждаться на железе. Натрия тиосульфат также не вызывает характерного красного металлического покрытия.
| Раствор или реагент | Основной компонент | Взаимодействие с железом | Наблюдаемый признак | Аналитическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Меди сульфат | Cu2+ | Fe окисляется, Cu2+ восстанавливается до Cu | Красновато-бурый металлический налёт меди; возможна зеленоватая окраска раствора | Положительная качественная реакция на ионы меди(II) |
| Цинка сульфат | Zn2+ | Железо не вытесняет цинк из соли | Красного металлического покрытия нет | Отрицательный результат реакции замещения |
| Натрия тиосульфат | S2O32− | Характерное цементационное осаждение металла на железе не происходит | Налёт красной меди отсутствует | Признак не соответствует реакции на Cu2+ |
| Железа(II) сульфат | Fe2+ | Нет ионов другого металла, восстанавливаемых железом | Металлический налёт не образуется | Реакция замещения отсутствует |
| Очищенная поверхность железа | Активный металлический Fe | Обеспечивает непосредственный электронный обмен с Cu2+ | Налёт появляется быстрее и равномернее | Необходимое условие корректной визуальной реакции |
| Красный металлический налёт | Элементарная медь, Cu0 | Продукт восстановления ионов меди | Плотное красновато-бурое покрытие на железе | Дифференцирует металлическое осаждение от образования окрашенных солей |
Реакция относится к окислительно-восстановительным процессам и одновременно является реакцией цементации металла. В фармацевтической химии она подтверждает наличие меди(II) при проведении качественного анализа субстанции. Интенсивность налёта зависит от концентрации раствора, площади контакта, времени реакции и состояния поверхности железа. Окончательная идентификация лекарственной субстанции выполняется совокупностью фармакопейных реакций, а не одним визуальным признаком.