В химии при написании уравнений реакций в растворах приоритет всегда отдается образованию наименее растворимого соединения (осадка), газа или слабого электролита (воды). Поскольку сульфид железа II (FeS) практически нерастворим, он является конечной формой существования железа в данной системе. Но при недостатке сульфида натрия может образовываться и хлорид железа 2.

Условия реакции: Комнатная температура, водный раствор

Внешние признаки: К желто-коричневому раствору 🟨 добавляют бесцветный раствор ⬜, в результате чего выпадает обильный черный осадок ⬛, в массе которого присутствует мелкодисперсная желтоватая сера 🟨

Окислительно-восстановительная реакция: В этой системе протекает специфический процесс: катион железа(III) является окислителем, а сульфид-ион — восстановителем. Сначала железо восстанавливается до степени окисления +2, а часть сульфид-ионов окисляется до свободной серы (S 0). Образовавшееся железо(II) тут же связывается с оставшимися сульфид-ионами в нерастворимый черный сульфид железа(II). В сильнокислой среде осадок сульфида железа не образуется (он растворяется с выделением H2S), и в растворе остается только свободная сера. При избытке очень концентрированного сульфида натрия возможно частичное образование растворимых тиокомплексов, но в обычных условиях доминирует выпадение осадка

Интересные факты: Это классический пример реакции, в которой не образуется сульфид железа(III), так как связь Fe–S в этой степени окисления крайне неустойчива и сразу претерпевает внутреннюю ОВР

В данной реакции образование сульфата невозможно по следующим причинам:

1 Недостаточная сила окислителя
Чтобы сера из степени окисления -2 превратилась в +6 (сульфат), ей нужно отдать 8 электронов. Железо в степени окисления +3 является окислителем средней силы. Его энергии хватает только на то, чтобы забрать у серы 2 электрона, превратив ее в свободную элементарную серу (степень окисления 0)

2 Энергетический барьер
Окисление серы до сульфата в водном растворе требует участия очень мощных окислителей, таких как свободный хлор, перманганат калия или концентрированная азотная кислота. Железо(III) не обладает достаточным потенциалом для такого глубокого окисления

3 Выпадение осадка
Как только в растворе появляются ионы железа(II) и свободная сера, система стабилизируется: железо связывается с оставшимся сульфид-ионом в нерастворимый черный сульфид железа (FeS). Процесс прекращается, так как реагенты уходят в осадок и дальнейшее окисление становится невозможным

Резюме: Железо(III) может окислить сульфид только до свободной серы, но не до сульфата.