ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ I Характеристика VIII

ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ.

I. Характеристика VIII группы, побочной подгруппы периодической системы. К элементам VIII группы, побочной подгруппы относятся элементы триады железа: Fe, Co, Ni и семейство платиновых металлов: Ru, Ph, Pd, Os, Zr, Pt. Металлы этих семейств отличаются друг от друга по химическим свойствам.

II. Характеристика железа, исходя из его положения в периодической системе. Fe 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 6 S ) ) 2 + 26 8 14 2 1 1 p d 56 1 p = 26 + 0 n = 30 Fe = -----------26 ē= 26 Степени окисления: 0; в-ль 2; +3;

III. Физические свойства. Серебристо-белый тяжелый металл, достаточно мягкий и пластичный, обладает ковкостью и пластичностью, легко намагничивается и размагничивается. IV. Распространение в природе. В земной коре железа содержится 1, 5 атомных %, 5, 1 весовых %. Важнейшими железными рудами являются: 1. магнитный железняк Fe 3 O 4 2. красный железняк Fe 2 O 3 3. бурый железняк Fe 2 O 3 3 H 2 O 4. железный колчедан Fe. S 2 (исходное сырье для получения серной кислоты)

V. Получение железа. Железо получают: 1. Восстановлением оксидов железа металлотермией: 3 Fe. O + 2 Al t Al 2 O 3 + 3 Fe 2. Доменный процесс: C + O 2 t CO 2 + C t 2 CO кокс 3 Fe 2 O 3 +CO t 2 Fe 3 O 4+ CO 2 оксид Fe (II), (III) Оксид Fe(III) называют оксид железа (II, III) Fe 3 O 4 + CO t 3 Fe. O + CO 2 Fe. O + CO t оксид железа (II) Fe + CO 2

VI. Химические свойства. Отношение к простым веществам. а) с металлами образует сплавы б) взаимодействуют с неметаллами: 2 Fe + 3 Cl 2 2 Fe. Cl 3 Fe + S t 3 Fe + C t соль Fe. S соль Fe 3 C карбид железа (цементит) Это твердое вещество серого цвета, очень хрупкое, тугоплавкое, входит в состав чугуна.

С углеродом железо образует сплавы: а) чугун (это сплав, содержание углерода в котором, от 2% до 4%) б) сталь (углерода в стали содержится от 0, 2 до 2%) 3 Fe + 2 O 2 t Fe 3 O 4 железная окалина Во влажном воздухе на поверхности железа образуется ржавчина, которая вследствие рыхлости не защищает железо от дальнейшего окисления. OH Fe. OOH +Н 2 О оксогидроксид железа (III) OH гидроксид железа (III) расплавленное железо хорошо поглощает водород.

2. Отношение к сложным веществам. а) 3 Fe + 4 H 2 O б) Fe + H 2 SO 4 t t разбав. Fe 3 O 4 + 4 H 2 Fe. SO 4 + H 2 Концентрированные азотная и серная кислоты при комнатной температуре пассивируют железо, а при нагревании реакции протекают следующим образом: в) 2 Fe + 6 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 3 SO 2 + 6 H 2 O t конц. г) Fe + 4 HNO 3 Fe(NO 3)3 + NO +2 H 2 O 25% д) Fe + Cu. SO 4(р) t Cu +Fe. SO 4

VII. Важнейшие соединения железа. Fe+2 Fe. O Fe(OH)2 Fe+3 Fe 2 O 3 Fe(OH)3 ↔ H 3 Fe+3 O 3 орто-железистая к-та (соли орто-ферриты) HFe. O 2 (мета-железистая к-та, соли: мета-ферриты) Н 2 О

СОЕДИНЕНИЯ Fe+2 1. ОКСИД ЖЕЛЕЗА (II) Fe. O. Получение: Fe 3 O 4 + CO t = 600 C 3 Fe. O + CO 2 Fe. O – черный порошок, проявляет основные свойства, реагирует с кислотой с образованием соли: Fe. O + H 2 SO 4 Fe. SO 4 + H 2 O

2. ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА (II) Fe(OH)2. Получают гидроксид железа (II) следующим образом: Fe. SO 4 + 2 Na. OH Fe(OH)2 + Na 2 SO 4 Гидроксид железа (II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа (III): 4 Fe(OH)2 + O 2 + 2 H 2 O 4 Fe(OH)3 воздух красно-бурый Сульфат железа (II) в окислительно восстановительных реакциях может быть восстановителем: 10 Fe. SO 4+8 H 2 SO 4+2 KMn. O 4 5 Fe 2(SO 4)3+2 Mn. SO 4+K 2 SO 4+8 H 2 O

КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА КАТИОН Fe 2+. K 3[Fe 3+ (CN)6] - феррицианид калия (красная кровяная соль) гексациано - III - феррат калия. 2+ 3+ 3 - 3 Fe. SO 4+2 K 3[Fe(CN)6] Fe 3[Fe(CN)6]2 +3 K 2 SO 4 гексациано-(III)– темно-синий феррат калия (турнбулева синь) 3 Fe 2+ + 2[Fe(CN)6]3 - Fe 3[Fe(CN)6]2

СОЕДИНЕНИЯ Fe+3 1. ОКСИД ЖЕЛЕЗА (III) Fe 2 O 3. Получение: а) 2 Fe(OH)3 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O б) 2 Fe 2(SO 4)3 t 2 Fe 2 O 3 + 6 SO 2 +3 O 2 Fe 2 O 3 – порошок красно-бурого цвета (железный сурик): а) Fe 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 3 H 2 O б) Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 t 2 Na. Fe. O 2 + CO 2 в) 2 Na. Fe. O 2 + H 2 O t 2 Na. OH + Fe 2 O 3

2. ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА (III) Fe(OH)3; Fe. Cl 3 + 3 Na. OH Fe(OH)3 + 3 Na. Cl красно-бурый КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА КАТИОН Fe 3+. 2+ K 4[Fe(CN)6] ферроцианид калия (желтая кровяная соль) 3+ 2+ 1. 4 Fe. Cl 3+3 K 4[Fe(CN)6] Fe 4[Fe(CN)6]3 +12 KCl гексациано–(II)– темно-синего цвета феррат калия (берлинская лазурь) гексациано–(II)– феррат железа (III) 4 Fe 3+ + 3[Fe(CN)6]4 - Fe 4[Fe(CN]6]3

2. а) Fe. Cl 3 + 3 NH 4 SCN [Fe(SCN)3] + 3 NH 4 Cl тиоцианат комплекс кровавоаммония красного цвета бесцветный Fe 3+ + 3 SCN- [Fe(SCN)3]0 б) Fe. Cl 3 + 3 NH 4 CNS [Fe(CNS)3] + 3 NH 4 Cl роданид аммония роданид Fe(III) комплекс кровавокрасного цвета Fe 3+ + 3 SCN- [Fe(SCN)3]0

Доказательство амфотерности Fe 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 3 H 2 O Fe 2 O 3 + 2 Na. OH + 3 H 2 O 2 Na[Fe(OH)4] Доказательство амфотерности Fe(OH)3. 2 Fe(OH)3 + 3 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 6 H 2 O Fe(OH)3 + 3 Na. OH Na 3[Fe(OH)6] Fe(OH)3 + Na. OH Na[Fe(OH)4]

VIII. Применение железа и его соединений. 1. Железо является незаменимым металлом, необходимым для жизнедеятельности организма. Он входит в состав гемоглобина, миоглобина, разных ферментов; обратимо связывает кислород и участвует в ряде окислительно-восстановительных реакций, играет важную роль в процессах кроветворения. Недостаток железа в организме приводит к развитию железодефицитных анемий. Для профилактики и лечения железодефицитных анемий применяют лекарственные препараты двухи трехосновного железа: железа лактат, гемостимулин, сироп алоэ с железом и т. д. 2. Хлорид железа (III) Fe. Cl 3 – безводная соль, получается в виде темно-зеленых чешуек при пропускании хлора под нагретым железом.

3. Кристаллогидрат Fe. Cl 3 6 H 2 O вещество темножелтого цвета, гигроскопическое вещество, применяется в аналитической химии. 4. Железо–аммониевые квасцы NH 4 Fe(SO 4)2 12 H 2 O – кристаллы бледно-лилового цвета, применяются в виде индикатора в аналитической химии.