Какими свойствами обладает feo

Соединения
двухвалентного железа

I. Гидроксид
железа (II)

Образуется при действии растворов щелочей на соли
железа (II) без доступа воздуха:

FeCl2 + 2KOH = 2KCl + Fе(OH)2↓

Fe(OH)2 — слабое основание, растворимо в
сильных кислотах:

Fe(OH)2
+ H2SO4 = FeSO4 + 2H2O

Fe(OH)2
+ 2H+ =  Fe2+ + 2H2O

Дополнительный материал:

Fe(OH)2 – проявляет и слабые амфотерные
свойства, реагирует с концентрированными щелочами:

Fe(OH)2
+ 2NaOH = Na2[Fe(OH)4].
образуется соль тетрагидроксоферрат (II) натрия

При прокаливании Fe(OH)2 без доступа
воздуха образуется оксид железа (II) FeO — соединение черного цвета:

Fe(OH)2 
t˚C→  FeO + H2O

В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH)2,
окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH)3: 

4Fe(OH)2
+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓

Дополнительный материал:

Соединения железа (II) обладают восстановительными
свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием  окислителей: 

10FeSO4 + 2KMnO4
+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 +
K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

6FeSO4 + 2HNO3
+ 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 +
2NO­ + 4H2O

Соединения железа склонны к комплексообразованию: 

FeCl2 + 6NH3 = [Fe(NH3)6]Cl2

Fe(CN)2 + 4KCN = K4[Fe(CN)6]
(жёлтая кровяная соль) 

Качественная
реакция на Fe2+

 Опыт

При действии гексацианоферрата
(III) калия K3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли) на
растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):

3Fe2+Cl2
+ 3K3[Fe3+(CN)6] → 6KCl + 3KFe2+[Fe3+(CN)6]↓

(турнбулева синь – гексацианоферрат (III) железа (II)-калия)

Турнбуллева
синь очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила
красителем.  Названа по имени одного из основателей шотландской
фирмы  по производству красителей «Артур и Турнбуль».

Соединения трёхвалентного
железа

I. Оксид железа
(III)

Образуется при сжигании сульфидов железа, например,
при обжиге пирита:

4FeS2 + 11O2 t˚C→   2Fe2O3 + 8SO2­

или при прокаливании солей железа:

2FeSO4 
t˚C→  Fe2O3 + SO2­ + SO3­

Fe2O3 — оксид красно-коричневого цвета, в незначительной
степени проявляющий амфотерные свойства

Fe2O3
+ 6HCl  t˚C→  2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3
+ 6H+  t˚C→  2Fe3+ + 3H2O

Fe2O3 + 2NaOH + 3H2O  t˚C→  2Na[Fe(OH)4], 
образуется соль – тетрагидроксоферрат
(III) натрия

Fe2O3
+ 2OH- + 3H2O t˚C→   2[Fe(OH)4]-

При сплавлении с основными оксидами  или карбонатами щелочных металлов образуются
ферриты:

Fe2O3
+ Na2O t˚C→ 2NaFeO2

Fe2O3 + Na2CO3
= 2NaFeO2 + CO2

II.Гидроксид железа (III)

Образуется при действии растворов щелочей на соли
трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка

Fe(NO3)3
+ 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KNO3

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓

Дополнительно:

Fe(OH)3 – более слабое основание, чем
гидроксид железа (II).

Это объясняется тем, что у Fe2+ меньше
заряд иона и больше его радиус, чем у Fe3+, а поэтому, Fe2+
слабее удерживает гидроксид-ионы, т.е. Fe(OH)2 более легко
диссоциирует.

В связи с этим соли железа (II) гидролизуются
незначительно, а соли железа (III) — очень сильно.

Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III):
несмотря на то, что ион Fe3+ почти бесцветен, содержащие его
растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием
гидроксоионов железа или молекул Fe(OH)3, которые образуются
благодаря гидролизу: 

Fe3+ + H2O
↔ [Fe(OH)]2+ + H+

[Fe(OH)]2+ + H2O
↔ [Fe(OH)2]+ + H+

[Fe(OH)2]+
+ H2O ↔ Fe(OH)3 + H+ 

При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении
кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.

Fe(OH)3 обладает слабо выраженной
амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных
растворах щелочей:

Fe(OH)3
+ 3HCl = FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3
+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3
+ NaOH = Na[Fe(OH)4]

Fe(OH)3
+ OH- = [Fe(OH)4]-

Дополнительный материал:

Соединения железа (III) — слабые окислители, реагируют
с сильными восстановителями: 

2Fe+3Cl3 + H2S-2 = S0↓ + 2Fe+2Cl2 + 2HCl

FeCl3 + KI = I2↓ + FeCl2 + KCl 

Качественные реакции на Fe3+

 Опыт

1)     При действии гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]
(жёлтой кровяной соли) на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):

4Fe3+Cl3 + 4K4[Fe2+(CN)6]
→ 12KCl
+ 4KFe3+[Fe2+(CN)6]↓

(берлинская лазурь — гексацианоферрат
(II)
железа (III)-калия)

Берлинская
лазурь была получена случайно в
начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у
торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении
солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокален  с
бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и
недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с
высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава
получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для
получения печатной краски и подкрашивания полимеров.

Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь
– одно и то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях находятся между собой в равновесии:

KFeIII[FeII(CN)6]↔KFeII[FeIII(CN)6]

2)     При добавлении к раствору,
содержащему ионы Fe3+ роданистого калия или аммония появляется
интенсивная кроваво-красная окраска раствора роданида железа(III):

2FeCl3
+ 6KCNS = 6KCl + FeIII[FeIII(CNS)6]

(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe2+
раствор остаётся практически бесцветным).

Тренажёры

Тренажёр №1 — Распознавание соединений, содержащих ион
Fe (2+)

Тренажёр №2 — Распознавание соединений, содержащих ион
Fe (3+)

Задания для закрепления

№1. Осуществите превращения:
FeCl2 -> Fe(OH)2 -> FeO -> FeSO4
Fe -> Fe(NO3)3 -> Fe(OH)3 -> Fe2O3->
NaFeO2

№2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно получить:
а) соли железа (II) и соли железа (III);
б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);
в) оксиды железа.

Железо – химический элемент

1. Положение железа в
периодической таблице химических элементов и строение его атома

Железо
— это d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса Ar(Fe) = 56; состав атома: 26-протонов;
30 – нейтронов; 26 – электронов.

Схема
строения атома:

Электронная
формула: 1s22s22p63s23p63d64s2

Металл
средней активности, восстановитель:

Fe0-2e-→Fe+2, окисляется восстановитель

Fe0-3e-→Fe+3, окисляется восстановитель

Основные
степени окисления: +2, +3

2. Распространённость
железа

Железо – один из
самых распространенных элементов в природе. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%,
по этому показателю оно уступает только
кислороду, кремнию и алюминию. Много железа находится и в небесных телах,
что установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта,
которые доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в
неокисленном состоянии.

Железные
руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят
сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят
соединения железа.

Железо
входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют
железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Основными железными
рудами являются:

магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 содержит 72%
железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии:

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe2O3содержит до
65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе:

лимонит (бурый железняк) – Fe2O3*nH2O
содержит до 60% железа, месторождения встречаются в Крыму:

пирит (серный колчедан, железный
колчедан, кошачье золото) – FeS2
содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.

3. Роль железа в жизни
человека и растений

Биохимики
открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в
состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого
гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого
в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого
человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина.
Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном
направлении – CO2.

Железо
необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе
фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют
белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый
цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо,
и вскоре смазанное место зеленеет.

Так
от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют
листья растений и ярко румянятся щеки человека.

4. Физические свойства железа.

Железо
– это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Очень
пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется.
Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому
применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических
машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами
термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и
прокатки.

Различают
химически чистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути,
представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода,
а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железо
содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый,
блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистое
железо устойчиво к коррозии  и хорошо
сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих
драгоценный свойств.

5. Получение железа

Восстановлением
из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:

FeO + C =
Fe + CO

Fe2O3
+ 3CO = 2Fe + 3CO2

Fe2O3
+ 3H2 = 2Fe + 3H2O

 Опыт «Получение железа алюминотермией»

6. Химические свойства железа

Как
элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней окисления.
Мы рассмотрим только соеди­нения, в которых железо проявляет степени окисления
+2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется два ряда
соединений, в которых оно двух- и трехвалентно.

1) На воздухе железо легко
окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe +
3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3

2) Накалённая железная проволока
горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II,III) — вещество чёрного цвета:

3Fe +
2O2 = Fe3O4

C  кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3*nH2O

 Опыт «Взаимодействие железа с кислородом»

3)  При высокой
температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

3Fe + 4H2O  t˚C→ 
Fe3O4 + 4H2­

4)     Железо
реагирует с неметаллами при нагревании:

2Fe + 3Br2  t˚C→ 
2FeBr3

Fe + S  t˚C→  FeS

5)     Железо
легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных
условиях:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2­

Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4
+ H2­

6) В концентрированных кислотах –
окислителях железо растворяется только при нагревании

2Fe + 6H2SO4(конц.)  t˚C→ 
Fe2(SO4)3 + 3SO2­ + 6H2O

Fe + 6HNO3(конц.)  t˚C→  Fe(NO3)3
+ 3NO2­ + 3H2O

На холоде
концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!

 Опыт «Взаимодействие железа с концентрированными кислотами»

7)     Железо
вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe +
CuSO4 = FeSO4 + Cu

8) Качественные реакции на

Железо (II)

Железо (III)

7. Применение железа.

Основная
часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали —
сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4%
углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.

Чугуны
необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.

Изделия из чугуна

Стали
используются для изготовления машин, различных строительных материалов, балок,
листов, проката, рельсов, инструмента и множества других изделий. Для
производства различных сортов сталей применяют так называемые легиру­ющие
добавки, которыми служат различные металлы: Мn, Сr, Мо и другие, улучшающие
качество стали.

Изделия из стали

«ПОЯВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА»

ЭТО ИНТЕРЕСНО

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1
— Генетический ряд Fe 2+

Тренажёр №2
— Генетический ряд Fe 3+

Тренажёр №3
— Уравнения реакций железа с простыми и сложными веществами

Задания для закрепления

№1. Составьте
уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe2O3 и
Fe3O4 , используя в качестве восстановителя:
а) водород;
б) алюминий;
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.

№2. Осуществите
превращения по схеме:
Fe2O3  ->    Fe    -+H2O,
t ->    X    -+CO, t->    Y    -+HCl->    Z
Назовите продукты X, Y, Z?