Важнейшие соединения железа




Апреля

Железо. Строение атома. Нахождение в природе.

Физические и химические свойства простого вещества.

Строение атома железа. В отличие от всех изученных вами ранее элементов, атом элемента железа располагается в VIII группе побочной подгруппы. Электроны в атоме железа распределены по энергетическим уровням следующим образом:

 

26Fe: 2ē, 8ē, 14ē, 2ē

 

Видно, что незавершенными у железа являются внешний уровень (на нем 2ē, а максимально может быть 8), и предпоследний уровень (на нем 14ē, а максимально может быть 18). Так как на внешнем энергетическом уровне атома железа всего 2 электрона, то он легко может отдавать их, вступая во взаимодействия с другими элементами, и проявлять при этом степень окисления +2:

Fe0 - 2ē = Fe+2

Но так как предпоследний уровень атома железа тоже не завершен, то атом железа при взаимодействиях с другими элементами может дополнительно отдавать 1 электрон с предпоследнего уровня и проявлять при этом степень окисления +3:

Fe0 - 3ē = Fe+3

Нахождение в природе. Железо после алюминия – самый распространенный в природе металл. Общее содержание в земной коре железа составляет более 5%. Железо входит в состав многих минералов, важнейшими рудами являются магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe2O3·H2O, серный колчедан (пирит) FeS2. Изредка встречается в природе практически чистое метеоритное железо.

Физические свойства. Железо – блестящий серебристо-белый металл, его плотность 7,89 г/см3, температура плавления 1539ºС. Обладает хорошей пластичностью, легко намагничивается и размагничивается.

Химические свойства.

Чистое железо – химически стойкое, железо с примесями – легко реакционное.

1. Взаимодействие с простыми веществами:

1) С кислородом:

4Fe + 3O2 + nH2O = 2Fe2O3·nH2O – без нагревания

3Fe + 2O2 = FeO·Fe2O3 (Fe3O4) – при нагревании

железная окалина

С хлором

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 – при слабом нагревании

С серой

Fe + S = FeS – при слабом нагревании

С углеродом

3Fe + C = Fe3C – при сильном нагревании

цементит

2. Взаимодействие со сложными веществами:

С водой

3Fe + 4H2O = FeO·Fe2O3 + 4H2↑ - при температуре 700-900°

пары

С разбавленными кислотами (кроме азотной)

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

С разбавленной азотной кислотой

8Fe + 30 HNO3 = 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

С концентрированными кислотами

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

Взаимодействие с концентрированной соляной кислотой такое же, как и с разбавленной.

С концентрированной азотной кислотой при комнатной температуре не взаимодействует. При нагревании:

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 2H2O

С растворами солей

Взаимодействует с растворами солей менее активных металлов (см. ряд активности металлов):

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

Важнейшие соединения железа

Железо в соединениях может проявлять степень окисления +2 и +3.

Соединения Fe+2– FeO, Fe(OH)2, FeCl2, FeSO4.

Соединения Fe+3 – Fe2O3, Fe(OH)3, FeCl3, Fe2(SO4)3.

Смешанные оксиды, Fe+2и Fe+3 - FeO·Fe2O3 или Fe3O4

Соединения Fe+2 – FeO, Fe(OH)2, FeCl2, FeSO4

Оксид железа (II) – черный порошок. Проявляет основные свойства, растворяясь в кислотах с образованием солей железа (II):

FeO + 2HCl = H2O + FeCl2 – соль зеленого цвета

Гидроксид железа (II) – осадок белого цвета, сначала зеленеющий, а потом буреющий на воздухе. Проявляет основные свойства, растворяясь в кислотах с образованием солей железа (II):

Fe(OH)2 + 2HCl = 2H2O + FeCl2 – соль зеленого цвета

Позеленение и побурение гидроксида железа (II) на воздухе объясняется его взаимодействием с кислородом воздуха:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Соли железа (II) получают взаимодействием железа с растворами соляной или серной кислот.

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Качественными реакциями на соли железа (II) являются:

1. Взаимодействие со щелочами. При этом образуется белый осадок, быстро зеленеющий, а затем буреющий на воздухе:

FeCl2 + 2KOH = 2KCl + Fe(OH)2↓ - белый, зеленеющий, а затем буреющий

2. Взаимодействие с красной кровяной солью K3[Fe(CN)6]. При этом образуется темно-синий осадок, который называется турнбулева синь:

3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] = 6KCl + Fe3[Fe(CN)6]2↓ - темно-синий

турнбулева синь

Соединения Fe+3 – Fe2O3, Fe(OH)3, FeCl3, Fe2(SO4)3

Оксид железа (III) – темно-бурый порошок. Проявляет слабые амфотерные свойства, т.е. может взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами:

Fe2O3+ 6HCl = 3H2O + 2FeCl3 – соль буро-желтого, в кристаллах - бурого цвета

Fe2O3 + 2KOH = H2O + 2KFeO2

феррат калия

Гидроксид железа (III) – красно-бурый осадок. Проявляет слабые амфотерные свойства, растворяясь в кислотах и в концентрированных растворах щелочей:

 

Fe(OH)3+ 3HCl = 3H2O + FeCl3 – соль желто-бурого цвета

Fe(OH)3 + KOH = K[Fe(OH)4]

тетрагидроксоферрат калия

Соли железа (III) получают сжиганием железа в хлоре или путем взаимодействия железа с концентрированной кислотой:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

Качественными реакциями на соли железа (III) являются:

1. Взаимодействие со щелочами. При этом образуется бурый осадок:

FeCl3 + 3KOH = 3KCl + Fe(OH)3↓ - бурый

2. Взаимодействие с растворимым роданидом калия или аммония. При этом образуется кроваво-красный раствор роданида железа (III):

FeCl3 + 3KSCN = 3KCl + Fe(SCN)3 – кроваво-красный раствор

роданид калия роданид железа(III)

3. Взаимодействие с желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6]. При этом образуется темно-синий осадок, который называется берлинская лазурь:

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] = 12KCl + Fe4[Fe(CN)6]3↓ - темно-синий

берлинская лазурь

 

Домашнее задание:

1. Выучить § 48, 49, конспект.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-06-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: