ХИМИЯ ЖЕЛЕЗА (Fe)
| Характеристика элемента |
| ||
Fe ─ d-элемент: …3d64s2 |
| |||
Fe ─ металл | ||||
Степени окисления: 0, +2, +3, +6 | ||||
Природные минералы: | В свободном состоянии – в метеоритах. | ||
FeO∙Fe2O3 (Fe(FeO2)2, Fe3O4) | ─ | магнитный железняк | |
Fe2O3 | ─ | красный железняк | |
2Fe2O3∙3H2O | ─ | бурый железняк | |
FeCO3 | ─ | шпатовый железняк | |
Fe+2S2−1 | ─ | пирит (железный колчедан) |
I. Fe(0) – простое вещество |
|
| Fe – довольно активный металл (Р.Н.: активный, до Н2). Следовательно, – восстановитель (red). Взаимодействует с окислителями (ox) – с образованиемсоединений железа(II) и железа(III).
| ||||||||
Ox = О2 | 1. | а) | С кислородом при нагревании: | |||||||
|
| 3Fe + 2O2 ¾t® Fe3O4 (железная окалина – смешанный оксид FeO∙Fe2O3) | ||||||||
| б) | Во влажной атмосфере железо, содержащее примеси, быстро покрывается ржавчиной: | ||||||||
|
| 4Fe + О2 + 6H2O ¾¾® 4Fe(OН)3
| ||||||||
Ox = Неметалл | 2. | а) | С хлором, бромом, азотом – с образованием соединений железа(III): | |||||||
|
| 2Fe + 3Cl2 ¾t® 2FeCl3 | 2Fe + 3Br2 ¾t® 2FeBr3 | 2Fe + N2 ¾t® 2FeN | ||||||
|
| хлорид железа(III) | бромид железа(III) | нитрид | ||||||
| б) | С иодом, серой - образованием солей железа(II): | ||||||||
|
| Fe + I2 ¾t® FeI2 | Fe + S ¾t® FeS |
| ||||||
|
| иодид железа(II) | сульфид железа(II) |
| ||||||
Примечание: |
| Внимание! Соли железа(III), FeI3 и Fe2S3, не существуют из-за окислительно-восстановительного взаимодействия между Fe3+ и I− (S2−). Fe3+окисляет I− (до I2) и S2− (до S), а I− и S2− восстанавливают Fe3+ (до Fe2+). | ||||||||
ЗАДАНИЕ: |
|
| Сравните значения стандартных потенциалов для окислительно-восстановительной пары Fe3+/ Fe2+ и следующих окислительно-восстановительных систем Cl2/2Cl−, Br2/2Br−, I2/2I− и докажите, что взаимодействие железа с хлором и бромом приводит к образованию соответствующих солей железа(III), с иодом – только к иодиду железа(II). |
Ox = Н2О | 3. |
| С водой как с окислителем в обычных условиях не реагирует, но реагирует с паром при 700-900 0С: |
|
|
| 3Fe + 4H2O(пар) ¾t® 4Н2↑ + Fe3O4 |
Ox = Н+ | 4. | а) | Кислоты-неокислители. Взаимодействует, растворяется в водных растворах кислот с выделением водорода и образованием солей железа(II): | ||||
|
|
| Fe + 2H+ ¾® H2↑ + Fe2+ | ¾® | Fe + 2HCl ¾® H2↑ + FeCl2 | Fe + H2SO4 (разб.) ¾® H2↑ + FeSO4 | |
|
|
|
|
|
| ||
Ox = «N+5» |
| б) | Кислоты-окислители.
| ||||
|
|
Азотная кислота при этом восстанавливается с образованием смеси азотсодержащих соединений (NH4+, N2, N2O, NO). | |||||
ЗАДАНИЕ: |
| Уравняйте реакцию методом полуреакций: | |||||
|
| Fe + HNO3 (разб.) ¾¾® NO↑ + … | |||||
Ox = «S+6» |
|
|
| ||
ЗАДАНИЕ: |
| Уравняйте реакцию методом полуреакций: | |||
|
| Fe + H2SO4 (конц.) ¾t¾® SO2 ↑ + …
| |||
Ox = Ме n +
| 5. |
| Соли металлов. Железо вытесняет менее активные металлы из их солей (см. электрохимический ряд напряжений металлов) в растворах и расплавах (с образованием солей железа(II)): | ||
|
| Fe + CuSO4 ¾¾® FeSO4 + Cu | |||
Характеристика | II. Fe(II) – соединения хрома(II) | Окислительно-восстановительная | |||||
кислотно-основных свойств | способность | ||||||
А | FeO | ─ | оксид железа(II) | Восстановители (в паре «Fe+3»/ «Fe+2»), | |||
Основные свойства | Б | Fe(ОН)2 | ─ | гидроксид железа(II) | |||
(категория II) | В | Fe2+ | ─ | соли железа(II) | |||
(FeCl2) |
| (Окислители в паре «Fe+2» / «Fe0») | |||||
А | FeO (черный порошок) |
1. |
| С водой не взаимодействует (в воде не растворяется). |
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
2. |
| Реализуя основные свойства, образует соли железа(II) … |
|
|
|
|
| |||||||||
| а) | …при растворении в кислотах- неокислителях: | ¾® | 3. |
| В кислотах-окислителях также растворяется, но | ||||||||||
|
| FeO + 2HCl ¾® H2O + FeCl2 |
|
|
|
| кислоты H2SO4 (конц.) и HNO3 окисляют железо до +3. | |||||||||
|
| FeO + Н2SO4 (разб.) ¾® Н2О + FeSO4 |
|
|
|
| Таким образом, кислотно-основное взаимодействие | |||||||||
|
| Реально (в водном растворе) образуется аквокомплекс |
|
|
|
| сопряжено с окислительно-восстановительным, | |||||||||
|
| гексааквожелеза(II) (см. II-В): |
|
|
|
| что приводит к образованию солей железа(III): | |||||||||
|
| FeО + 2Н+ + 5Н2О ¾® [Fe(Н2О)6]2+ |
|
|
| а) | 2FeO + 4Н2SO4 (конц.) ¾® SO2↑ + 4Н2О + Fe2(SO4)3 | |||||||||
|
| FeO + 2HCl + 5Н2О ¾® [Fe(Н2О)6]Cl2 |
|
|
|
| FeO + 2Н+ − е | ¾® | Fe3+ + 2Н2О | |||||||
|
| FeO + Н2SO4 (разб.) + 5Н2О ¾® [Fe(Н2О)6]SO4 |
|
|
|
| Н2SO4 + 2Н+ + 2е | ¾® | SO2 + 2Н2О | |||||||
|
|
|
|
|
|
| 2FeO + 4Н+ + Н2SO4 + 2Н+ | ¾® | 2Fe3+ + SO2 + 4Н2О |
| ||||||
| б) | …при взаимодействии с кислотными оксидами |
|
|
| б) | FeO + 4НNO3 (конц.) ¾® NO2 ↑ + 2Н2О + Fe(NO3)3 | |||||||||
|
| (подбирайте соответствующие условия), например: |
|
|
| в) | 3FeO + 10НNO3 (разб.) ¾® NO ↑ + 2Н2О + 3Fe(NO3)3 | |||||||||
|
| FeO + SO3(ж) ¾® FeSO4 |
|
| ЗАДАНИЕ: | Уравняйте реакции 4 б, в методом полуреакций. | ||||||||||
|
| FeO + СO2(г) ¾ t,Р ® FeСO3 |
|
|
|
|
| |||||||||
|
| FeO + SiO2(тв) ¾ t,сплавление ® FeSiO2 |
|
| 4. | а) | Восстанавливается СО (700 0С) и углем (1000 0С): | |||||||||
|
|
|
|
|
|
| FeО + CO ¾t¾® Fe + CO2; FeО + C ¾t¾® Fe + CO | |||||||||
|
| При нагревании – исключить доступ O2 | ¾® |
| б) | При нагревании окисляется О2: | ||||||||||
|
|
|
|
|
|
| 3FeО + ½O2 ¾t¾® Fe3O4 (FeО∙ Fe2O3) | |||||||||
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 34 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| 1. Приводит ли понижение возбудимости дыхательного центра к возникновению дыхания типа Чейн-Стокса? | | | Из FeСO3 – пиролизом в инертной (N2) атмосфере: |