Реакция железа с кислородом

Реакция железа с кислородом Кислород
Содержание
  1. Что такое валентность
  2. Взаимодействие с галогенами и серой при высокой температуре.
  3. Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием (c N2 и Н2 железо непосредственно не соединяется, но растворяет их).
  4. Взаимодействие с «неокисляющими» кислотами (HCl, H2SO4 разб.)
  5. Взаимодействие с «окисляющими» кислотами (HNO3, H2SO4 конц.)
  6. Отношение к щелочам
  7. Взаимодействие с солями менее активных металлов
  8. Взаимодействие с газообразным монооксидом углерода (t = 200°C, P)
  9. Fe2o3 — оксид железа (iii).
  10. Валентность железа
  11. Двухвалентный феррум
  12. Железо в организме человека
  13. Железо, химические свойства, получение
  14. Значение валентности и графическая формула
  15. Краткая характеристика оксида железа (iii):
  16. Модификации оксида железа (iii):
  17. Немного истории
  18. Оксид железа (ii, iii)
  19. Оксид железа (iii), свойства, получение, химические реакции.
  20. Получение оксида железа (iii):
  21. Применение и использование оксида железа:
  22. Соли fe3
  23. Способы получения
  24. Способы получения железа
  25. Способы получения:
  26. Трехвалентное железо
  27. Уравнение реакции взаимодействия железа с кислородом:
  28. Физические свойства
  29. Физические свойства оксида железа (iii)*:
  30. Характеристика железа
  31. Химические свойства оксида железа (iii). химические реакции оксида железа (iii):

Что такое валентность

Уже в предыдущем разделе немного встречалось понятие валентности, а также степени окисления. Пришло время рассмотреть валентность железа.

Но для начала необходимо понять, что это вообще за такое свойство химических элементов.

Химические вещества почти всегда постоянны в своем составе. Например, в формуле воды Н2О – 1 атом кислорода и 2 атома водорода. То же самое и с другими соединениями, в которых задействованы два химических элемента, один из которых водород: к 1 атому химического элемента может добавиться 1-4 атома водорода.

Взаимодействие с галогенами и серой при высокой температуре.

2Fe 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe 3F2 = 2FeF3

2Fe 3Br2 = 2FeBr3

Fe I2 = FeI2

Fe S = FeS

Образуются соединения, в которых преобладает ионный тип связи.

Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием
(c N2 и Н2 железо непосредственно не соединяется, но растворяет их).

Fe Р = FexPy

Fe C = FexCy

Fe Si = FexSiy

Образуются вещества переменного состава, т к. бертоллиды (в соединениях преобладает ковалентный характер связи)

Взаимодействие с «неокисляющими» кислотами (HCl, H2SO4 разб.)

Fe0 2Н → Fe2 Н2↑

Поскольку Fe располагается в ряду активности левее водорода (Е°Fe/Fe2 = -0,44В), оно способно вытеснять Н2 из обычных кислот.

Fe 2HCl = FeCl2 Н2↑

Fe H2SO4 = FeSO4 Н2↑

Взаимодействие с «окисляющими» кислотами (HNO3, H2SO4 конц.)

Fe0 — 3e- → Fe3

Концентрированные HNO3 и H2SO4 «пассивируют» железо, поэтому при обычной температуре металл в них не растворяется. При сильном нагревании происходит медленное растворение (без выделения Н2).

В разб. HNO3 железо растворяется, переходит в раствор в виде катионов Fe3
а анион кислоты восстанавливется до NO*:

Fe 4HNO3 = Fe(NO3)3 NO↑ 2Н2O

Очень хорошо растворяется в смеси НСl и HNO3

Отношение к щелочам

В водных растворах щелочей Fe не растворяется. С расплавленными щелочами реагирует только при очень высоких температурах.

Взаимодействие с солями менее активных металлов

Fe CuSO4 = FeSO4 Cu

Fe0 Cu2 = Fe2 Cu0

Взаимодействие с газообразным монооксидом углерода (t = 200°C, P)

Fe(порошок) 5CO (г) = Fe0(CO)5пентакарбонил железа

Fe2o3 — оксид железа (iii).

Красно-бурый порошок, н. р. в Н2O. В природе — «красный железняк».

Валентность железа

Как было отмечено, железо относится к элементам с переменной валентностью. И она может колебаться не только между показателями 2 и 3, но и достигать 4, 5 и даже 6.

Конечно, более подробно изучает валентность железа неорганическая химия. Рассмотрим этот механизм кратко на уровне простейших частиц.

Железо является д-элементом, к которому причисляется еще 31 элемент таблицы Менделеева (это 4-7 периоды). С возрастанием порядкового номера, свойства д-элементов приобретают небольшие изменения. Атомный радиус у этих веществ также медленно возрастает.

Потому для железа валентными есть не только с-электроны, находящиеся во внешнем слое, но и неспаренные 3д-электроны предвнешнего слоя. И, как следствие, валентность Fe в химических соединениях может равнятся 2, 3, 4, 5, 6. В основном, она равна 2 и 3 – это более устойчивые соединения железа с другими веществами. В менее устойчивых — он проявляет валентность 4, 5, 6. Но, такие соединения встречаются реже.

Двухвалентный феррум

При взаимодействии 2 валентного железа с водой получается оксид железа (2). Такое соединение обладает черным цветом. Достаточно легко взаимодействует с соляной (малой концентрации) и азотной (высокой концентрации) кислотами.

Если такому оксиду 2-х валентного железа провзаимодействовать или с водородом (температура 350 градусов по Цельсию), или с углеродом (коксом) при 1000 градусов, то оно восстанавливается до чистого состояния.

Добывают оксид железа 2-х валентного такими способами:

  • через соединение оксида 3-х валентного железа с угарным газом;
  • при нагревании чистого Fe, при этом низкое давление кислорода;
  • при раскладывании оксалата 2-х валентного железа в вакуумной среде;
  • при взаимодействии чистого железа с его оксидами, температура при этом 900-1000 градусов по Цельсию.

Что касается природной среды, то оксид железа 2-х валентного, присутствует в виде минерала вюстита.

Есть еще способ, как в растворе определить валентность железа – в данном случае, имеющего ее показатель 2. Необходимо провести реакции с красной солью (гексацианоферрат калия) и с щелочью. В первом случае наблюдается получение осадка темно-синего цвета – комплексной соли железа 2-х валентного.

Железо в организме человека

Как отмечалось в начале статьи, вещество железо является важной составляющей человеческого организма.

Когда этого элемента является недостаточно, то могут возникнуть следующие последствия:

  • повышенная усталость и чувствительность к холоду;
  • сухость кожи;
  • снижение мозговой деятельности;
  • ухудшение прочности ногтевой пластины;
  • головокружение;
  • проблемы с пищеварением;
  • седина и выпадение волос.

Накапливается железо, как правило, в селезенке и печени, а также почках и поджелудочной железе.

В рационе человека должны быть продукты, содержащие железо:

  • говяжья печень;
  • гречневая каша;
  • арахис;
  • фисташки;
  • зеленый горошек консервированный;
  • сушенные белые грибы;
  • куриные яйца;
  • шпинат;
  • кизил;
  • яблоки;
  • груши;
  • персики;
  • свекла;
  • морепродукты.

Недостаток железа в крови, приводит к снижению гемоглобина и развитию такого заболевания, как железодефицитная анемия.

Железо, химические свойства, получение

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Значение валентности и графическая формула

Есть элементы таблицы Менделеева, которые обладают постоянной валентностью – это кислород и водород.

А есть такие химические элементы, у которых она изменяется. Например, железо чаще 2-х и 3-х валентно, сера 2, 4, 6-ти, углерод 2 и 4-х. Это элементы с переменной валентностью.

Далее, понимая, что такое валентность, можно правильно написать графическую формулу соединений. Она отображает последовательность соединения атомов в молекуле.

Также, зная валентность одного из элементов в соединении, можно определить валентность другого.

Краткая характеристика оксида железа (iii):

Оксид железа(III) – неорганическое вещество красно-коричневого цвета.

Оксид железа (III) содержит три атома кислорода и два атома железа.

Химическая формула оксида железа (III) Fe2O3.

В воде не растворяется. С водой не реагирует.

Термически устойчив.

Оксид железа (III) – амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Как амфотерный оксид проявляет в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства.

Модификации оксида железа (iii):

Известны следующие кристаллические модификации железа: α-Fe2O3, γ-Fe2O3.

Немного истории

Человечество знало об этом химическом элементе и даже владело изделиями из него еще в IV веке до нашей эры. Это были народы Древнего Египта и Шумеры. Именно они первые начали изготавливать украшения, оружие из сплава железа и никеля, которые были найдены при археологических раскопках и тщательно исследованы химиками.

Немного позже, племена арийцев, переселившиеся в Азию, научилось добывать твердое железо из руды. Оно было настолько ценным для людей того времени, что изделия покрывали золотом!

Оксид железа (ii, iii)

Оксид железа (II, III) (железная окалина, магнетит) – это твердое, нерастворимое в воде вещество черного цвета.

Оксид железа (iii), свойства, получение, химические реакции.

Оксид железа (III) – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Fe2O3.

Краткая характеристика оксида железа (III)

Модификации оксида железа (III)

Физические свойства оксида железа (III)

Получение оксида железа (III)

Химические свойства оксида железа (III)

Химические реакции оксида железа (III)

Применение и использование оксида железа (III)

Получение оксида железа (iii):

В природе встречается в виде минералов гематита (красный железняк), лимонита и маггемита.

Оксид железа (III) получают в результате следующих химическихреакций:

  1. 1. окисления железа:

4Fe 3O2 → 2Fe2O3.

  1. 2. термического разложения полигидрата оксида железа (III):

Fe2O3•nH2O →  Fe2O3  nH2O (t = 500-700 oC).

  1. 3. термического разложения метагидроксида железа:

2FeO(OH) → Fe2O3  H2O (t = 500-700 oC).

  1. 4. термического разложения гидроксида железа (III):

2Fe(OH)3 → Fe2O3  3H2O (t°).

  1. 5. термического разложения сульфата железа (III):

Fe2(SO4)3 → Fe2O3  3SO3 (t = 500-700 oC).

Применение и использование оксида железа:

Оксид железа используется в металлургии для выплавки чугуна, как катализатор в химической и нефтехимической промышленности, как пищевая добавка (E172), как компонент керамики, красок и пр. целей.

Соли fe3

Наиболее практически важными являются: Fe2(SO4)3, FeCl3, Fe(NO3)3, Fe(SCN)3, K3[Fe(CN)6).

Характерно образование двойных солей — железных квасцов: (NH4)Fe(SO4)2•12Н2O, KFe(SO4)2• 12Н2O

Соли Fe3 часто имеют окраску как в твердом состоянии, так и в водном растворе. Это объясняется наличием гидратированных форм или продуктов гидролиза.

Способы получения

1. Fe неметалл

2Fe 3Cl2 = 2FeCl3

2.Fe кислота

Fe 4HNO3 разб = Fe(NO3)3 NO 2H2O

3. Fe2O3 кислота

Fe2O3 3H2SO4 = Fe2(SО4)3 3H2O

4. Fe(OH)3 кислота

Fe(OH)3 3HCl = FeCl3 3H2O

5. Окисление Fe2 до Fe3

2FeCl2 Cl2 = 2FeCl3

2Fe2O3 H2O2 H2SO4 = Fe2(SO4)3 2H2O

Способы получения железа

1. Техническое железо (в сплаве с углеродом и другими примесями) получают карботермическим восстановлением его природных соединений по схеме:

Восстановление происходит постепенно, в 3 стадии:

1) 3Fe2O3 СО = 2Fe3O4 СO2

2) Fe3O4 СО = 3FeO СO2

3) FeO СО = Fe СO2

Образующийся в результате этого процесса чугун содержит более 2% углерода. В дальнейшем из чугуна получают стали — сплавы железа, содержащие менее 1,5 % углерода.

2. Очень чистое железо получают одним из способов:

а) разложение пентакарбонила Fe

Fe(CO)5 = Fe 5СО

б) восстановление водородом чистого FeO

FeO Н2 = Fe Н2O

в) электролиз водных растворов солей Fe 2

FeC2O4 = Fe 2СO2

оксалат железа (II)

Способы получения:

Получают при действии щелочей на растворимые соли Fe3 :

FeCl3 3NaOH = Fe(OH)3 3NaCl

В момент получения Fe(OH)3 — красно-бурый слизистоаморфный осадок.

Гидроксид Fe(III) образуется также при окислении на влажном воздухе Fe и Fe(OH)2:

4Fe 6Н2O 3O2 = 4Fe(OH)3

4Fe(OH)2 2Н2O O2 = 4Fe(OH)3

Гидроксид Fe(III) является конечным продуктом гидролиза солей Fe3 .

Трехвалентное железо

Оксид 3-х валентного феррума имеет порошкообразную структуру, цвет которой красно-коричневый. Имеет также наименования: окись железа, железный сурик, красный пигмент, пищевой краситель, крокус.

В природе это вещество встречается в виде минерала – гематита.

Оксид такого железа с водой уже не взаимодействует. Но соединяется с кислотами и щелочами.

Применяется оксид железа (3) для окрашивания материалов, применяемых в строительстве:

  • кирпичей;
  • цемента;
  • керамических изделий;
  • бетона;
  • тротуарной плитки;
  • напольных покрытий (линолеум).

Уравнение реакции взаимодействия железа с кислородом:

Железовзаимодействует с кислородом.

В зависимости от условий и температуры реакции реакция железа с кислородом протекает по-разному.

3Fe 2O2 → Fe3O4 (t = 150-500 °C),

2Fe O2 → 2FeO (to),

4Fe 3O2 → 2Fe2O3 (t = 150-500 °C).

Первая и третья реакции железа с кислородом представляют собой сгорание железа на воздухе. Они протекают при условии: при температуре 150-500 °C.

Вторая реакция железа с кислородом происходит при продувании воздуха (или кислорода) через расплавленный чугун.

В результате первой реакции железа с кислородомпроисходит образование оксида железа (II, III), в результате второй реакции железа с кислородом – оксида железа (II), в результате третьей реакции железа с кислородом – оксида железа (III).

В ходе реакции железа с кислородом при стандартных условиях в первом случае выделяется тепловая энергия (теплота) 1117,1 кДж, во втором случае – 529,6 кДж, в третьем случае – 1644,4 кДж.

Термохимические уравнения этих реакций реакции имеют следующий вид:

3Fe 2O2 = Fe3O4 1117,1 кДж; ΔH = -1117,1 кДж/моль,

2Fe O2 = 2FeO 529,6 кДж; ΔH = -264,8 кДж/моль,

4Fe 3O2 = 2Fe2O3 1644,4 кДж; ΔH = -822,2 кДж/моль.

Таким образом, реакция железа с кислородом носит экзотермический характер.

Физические свойства

Прежде чем переходить к валентности железа, необходимо подробнее рассмотреть его физические свойства, так сказать, приглядеться к нему поближе.

Этот металл имеет серебристый цвет, достаточно пластичный, но способен к увеличению твердости путем его взаимодействия с другими элементами (например, с углеродом). Также он обладает магнитными свойствами.

Во влажной среде железо может корродировать, то есть ржаветь. Хотя абсолютно чистый металл устойчивее к влаге, но если в нем есть примеси, именно они провоцируют коррозию.

Железо хорошо взаимодействует с кислотной средой, даже может образовывать соли железной кислоты (при условии сильного окислителя).

В воздушной среде быстро покрывается оксидной пленкой, которая защищает его от взаимодействий.

Физические свойства оксида железа (iii)*:

Наименование параметра: Значение:
Химическая формула Fe2O3
Синонимы и названия иностранном языке iron(III) oxide (англ.)

гематит (рус.)

красный железняк (рус.)

Тип вещества неорганическое
Внешний вид красно-коричневые тригональные кристаллы
Цвет красно-коричневый
Вкус —**
Запах
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое вещество
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 5242
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 5,242
Температура кипения, °C 1987
Температура плавления, °C 1566
Молярная масса, г/моль 159,69

Примечание:

* оксид железа α-форма.

** — нет данных.

Характеристика железа

Железо (Fe) стоит на четвертом месте по содержанию его в недрах земной коры. Оно занимает место в 7 группе 4 периода и имеет номер 26 в химической таблице элементов Менделеева. Валентность железа имеет прямую зависимость от своего положения в таблице. Но об этом позже.

Данный металл наиболее всего распространен в природе в виде руды, встречается в воде как минерал, а также в различных соединениях.

Наибольшее количество запасов железа в виде руды, находится в России, Австралии, Украине, Бразилии, США, Индии, Канаде.

Химические свойства оксида железа (iii). химические реакции оксида железа (iii):

Оксид железа (III) относится к амфотерным оксидам, но с большим преобладанием основных свойств.

Химические свойства оксида железа (III) аналогичны свойствам амфотерных оксидов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция оксида железа (III) с алюминием:

2Al Fe2O3 → 2Fe  Al2О (t°).

В результате реакции образуется оксид алюминия и железо.

2. реакция оксида железа (III) с углеродом:

Fe2O3 3С → 2Fe 3CО (t°).

В результате реакции образуется железо и оксид углерода.

3. реакция оксида железа (III) с водородом:

Fe2O3 H2 → 2FeO H2О (t°),

Fe2O3 3H2 → 2Fe 3H2О (t = 1050-1100 °C),

3Fe2O3 H2 → 2Fe3O4 H2О (t = 400 °C).

В результате реакции в первом случае образуется оксид железа (II) и вода, во втором – железо и вода, в третьем – оксид железа (II, III) и вода.

4. реакция оксида железа (III) с железом:

Fe2O3 Fe → 3FeО (t = 900 °C).

В результате реакции образуется оксид железа (II).

5. реакция оксида железа (III) с оксидом натрия:

5Na2О Fe2O3 → 2Na5FeО4 (t = 450-500 °C).

В результате реакции образуется соль – феррат натрия.

6. реакция оксида железа (III) с оксидом магния:

MgО Fe2O3 → MgFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит магния.

7. реакция оксида железа (III) с оксидом меди (II):

CuО Fe2O3 → CuFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит меди.

8. реакция оксида железа (III) с оксидом титана:

TiО Fe2O3 → TiFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит титана.

9. реакция оксида железа (III) с оксидом марганца:

MnО Fe2O3 → MnFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит марганца.

10. реакция оксида железа (III) с оксидом никеля:

NiО Fe2O3 → NiFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит никеля.

11. реакция оксида железа (III) с оксидом кадмия:

CdО Fe2O3 → CdFe2О4 (t°).

В результате реакции образуется соль – феррит кадмия.

12. реакция оксида железа (III) с оксидом цинка:

ZnО Fe2O3 → ZnFe2О4 (t = 450-500 °C),

ZnО Fe2O3 → Fe2ZnО4 (t = 450-500 °C).

В результате реакции образуется оксид железа-цинка.

13. реакция оксида железа (III) с оксидом кальция:

CaО Fe2O3 → CaFe2О4 (t = 900-1000 °C)

В результате реакции образуется оксид кальция-железа.

14. реакция оксида железа (III) с оксидом углерода:

Fe2O3 3СО → 2Fe 3СО2 (t = 700 °C),

Fe2O3 СО → 2FeО СО2 (t = 500-600 °C),

3Fe2O3 СО → 2Fe3О4 СО2 (t = 400 °C),

В результате реакции в первом случае образуется железо и углекислый газ, во втором – оксид железа (II) и углекислый газ, в третьем – оксид железа (II, III) и углекислый газ.

15. реакция оксида железа (III) с гидроксидом натрия:

Fe2O3 2NaOH → 2NaFeO2 H2О (t  = 600 oC, p).

В результате реакции образуется соль – феррит натрия и вода. Реакция протекает при избыточном давлении.

16. реакция оксида железа (III) с карбонатом натрия:

Fe2O3 Na2СO3 → 2NaFeO2 СО2 (t  = 800-900 oC).

В результате реакции образуется соль – феррит натрия и оксид углерода.

17. реакция оксида железа (III) с плавиковой кислотой:

Fe2O3 6HF → 2FeF3 3H2O.

В результате химической реакции получается соль – фторид железа и вода.

18. реакция оксида железа (III) с азотной кислотой:

Fe2O3 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 3H2O.

В результате химической реакции получается соль – нитрат железа и вода. Азотная кислота – разбавленный раствор.

Аналогично проходят реакции оксида железа и с другими кислотами.  

19. реакция оксида железа (III) с бромистым водородом (бромоводородом):

Fe2O3 6HBr → 2FeBr3 3H2O.

В результате химической реакции получается соль – бромид железа и вода.

20. реакция оксида железа (III) с йодоводородом:

Fe2O3 6HI → 2FeI3 3H2O.

В результате химической реакции получается соль – йодид железа и вода.

21. реакция оксида железа (III) с хлоридом железа:

Fe2O3 FeСl3 → 3FeOCl3 (t  = 350 oC).

В результате химической реакции получается оксид хлорида-железа.

22. реакция термического разложения оксида железа (III):

6Fe2O3 → 4Fe3O4 O2 (t  = 1200-1390 oC).

В результате химической реакции получается оксид железа (II, III) и кислород.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий