- Гидроксид железа (ii), характеристика, свойства и получение, химические реакции.
- Гидроксид железа (iii) fe(oh)3
- Гидролиз солей железа
- Краткая характеристика гидроксида железа (ii):
- Нахождение в природе
- Оксид железа (ii) feo
- Оксид железа (iii)
- Оксид железа (iii) fe2o3
- Опыт № 3 получение и свойства гидроксида железа (ii).
- Положение в периодической системе химических элементов
- Применение и использование гидроксида железа (ii):
- Способы получения
- Физические свойства
- Физические свойства гидроксида железа (ii):
- Электронное строение атома железа
Гидроксид железа (ii), характеристика, свойства и получение, химические реакции.
Гидроксид железа (II) – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Fe(OH)2.
Краткая характеристика гидроксида железа (II)
Физические свойства гидроксида железа (II)
Получение гидроксида железа (II)
Химические свойства гидроксида железа (II)
Химические реакции гидроксида железа (II)
Применение и использование гидроксида железа (II)
Гидроксид железа (iii) fe(oh)3
Гидроксид железа (III) – бурое рыхлое вещество. Он обладает амфотерными свойствами. Гидроксид железа (III) реагирует с различными соединениями.
- С разбавленными кислотами
Fe(OH)3 3 HCl ⟶ FeCl3 3 H2O
- Разлагается при нагревании
2 Fe(OH)3 ⟶ Fe2O3 3 H2O
- С концентрированными растворами щелочей при нагревании
Fe(OH)3 3 NaOH ⟶ Na3[Fe(OH)6]
Гидроксид железа (III) получают при взаимодействии солей и щелочей.
FeCl3 3 NaOH = Fe(OH)3 3 NaCl
Гидролиз солей железа
Растворимые соли железа, образованные кислотными остатками сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. частично:
I ступень: Fe3 H2O ↔ FeOH2 H
II ступень: FeOH2 H2O ↔ Fe(OH)2 H
III ступень: Fe(OH)2 H2O ↔ Fe(OH)3 H
Однако сульфиты и карбонаты железа (III) и их кислыесоли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:
Fe2(SO4)3 6NaHSO3 → 2Fe(OH)3 6SO2 3Na2SO4
2FeBr3 3Na2CO3 3H2O → 2Fe(OH)3↓ CO2↑ 6NaBr
2Fe(NO3)3 3Na2CO3 3H2O → 2Fe(OH)3↓ 6NaNO3 3CO2↑
2FeCl3 3Na2CO3 3H2O → 2Fe(OH)3↓ 6NaCl 3CO2↑
Fe2(SO4)3 3K2CO3 3H2O → 2Fe(OH)3↓ 3CO2↑ 3K2SO4
При взаимодействии соединений железа (III) с сульфидами протекает ОВР:
2FeCl3 3Na2S → 2FeS S 6NaCl
Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.
Краткая характеристика гидроксида железа (ii):
Гидроксид железа (II) – неорганическое вещество белого цвета. Иногда имеет зеленоватый оттенок из-за примесей солей железа. Со временем на воздухе темнеет вследствие окисления, приобретая грязно-бурый цвет (цвет ржавчины).
Химическая формула гидроксида железа (II) Fe(OH)2.
Является одним из промежуточных соединений при ржавлениижелеза.
Не растворяется в воде и других растворителях. Растворимость в воде 5,2⋅10−5 г/100 мл.
Не горит. При нагревании разлагается на оксид железа (II,III) и водород.
Гидроксид железа (II) встречается в природе в виде минерала амакинита. Данный минерал содержит примеси магния и марганца (эмпирическая формула амакинита Fe0,7Mg0,2Mn0,1(OH)2). Цвет минерала амакинита жёлто-зелёный или светло-зелёный, твёрдость по Моосу 3,5-4, плотность 2,925—2,98 г/см³.
Нахождение в природе
Железо довольно распространено в земной коре (порядка 4% массы земной коры). По распространенности на Земле железо занимает 4-ое место среди всех элементов и 2-ое место среди металлов. Содержание в земной коре — около 8%.
В природе железо в основном встречается в виде соединений:
Красный железняк Fe2O3 (гематит).
Оксид железа (ii) feo
Оксид железа (II) – черное кристаллическое вещество, которое нерастворимо в воде и проявляет свойства основания. Оксид железа (II) взаимодействует с растворами, расплавами и другими соединениями.
- С кислотами
FeO 2 HCl ⟶ FeCl2 H2O
- С кислородом воздуха
4 FeO O2 ⟶ 2 Fe2O3
- С водородом
Fe2O3 H2 ⟶ 2 Fe H2O
Оксид получают путем следующей реакции:
Fe2O3 СО ⟶ 2 FeO CO2
Оксид железа (iii)
Оксид железа (III) – это твердое, нерастворимое в воде вещество красно-коричневого цвета.
Оксид железа (iii) fe2o3
Оксид железа (III) – красно-коричневый нерастворимый в воде порошок. Он может существовать в трех формах – α, β, γ. Оксид железа (III) не взаимодействует с растворами щелочей. Он обладает амфотерными свойствами и реагирует с рядом веществ.
- С кислотами
Fe2O3 6 HCl ⟶ 2 FeCl3 3 H2O
- С твердыми щелочами при нагревании
Fe2O3 NaOH ⟶ 2 NaFeO2 H2O
- С карбонатами щелочных металлов при нагревании
Fe2O3 Na2CO3 ⟶ 2 NaFeO2 CO2
- С восстановителями
Fe2O3 2Al ⟶ 2Fe Al2O3
Оксид железа (III) получают двумя путями:
- 2 Fe(OH)3 ⟶ Fe2O3 3 H2O
- 4 FeS2 11 O2 ⟶ 2 Fe2O3 8 SO2
Оксид железа (III) содержится в буром железняке, из которого изготавливают чугун.
Опыт № 3 получение и свойства гидроксида железа (ii).
Свойства d-элементов ( 2 часть).
Теоретическая часть
Железо, кобальт, никель составляют «семейство» железа.
Проявляют степень окисления главным образом 2 и 3. Степень окисления 3 более характерна железа, 2 для кобальта и никеля.
Родственные черты этих металлов проявляются в свойственной им ферромагнитности, каталитической активности, способности к образованию окрашенных ионов, комплексообразовании. Однако при схожести свойств, железо по своим магнитным свойствам ярко выделяется в триаде. Восстановительная активность железа значительно больше, чем кобальта и никеля (смотри электродные потенциалы). Все эти металлы со щелочами не взаимодействуют. При растворении в неокисляющих кислотах образуют ионы Fe2 , Co2 , Ni2
В разбавленной азотной кислоте (сильном окислителе ) образуются ионы Fe3 , Co3 , Ni3
Сильная окислительная среда: H2SO4 (конц.), HNO3 (конц.) пассивирует железо и оно начинает реагировать лишь при нагревании:
В азотной кислоте, содержащей соли NaNO2 и NaNO3, железо пассивируется с образованием пленки оксида высшей степени окисления FeO3
В ряду гидроксидов: Fe(OH)2 — Co(OH)2 — Ni(OH)2
восстановительная способность падает
Гидроксид железа (II) легко окисляется кислородом воздуха:
Окисление ионов Co2 происходит труднее и протекает медленно:
Более интенсивно идет процесс при добавлении в раствор пероксида водорода:
Самопроизвольного окисления Ni(OH)2 кислородом воздуха не происходит, H2O2 является также не достаточно сильным окислителем и процесс окисления Ni(OH)2 становится возможным лишь при использовании более сильного окислителя, например бромной воды:
Гидроксиды Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II), Ni (III) носят в обычных условиях основной характер. При растворении в кислотах Co(OH)3 и Ni(OH)3 проявляют сильные окислительные свойства и восстанавливаются до катионов Co2 и Ni2 .
Гидроксид железа (III) при кипячении с концентрированным раствором щелочи образует ферриты — соли железистой кислоты.
Таким образом гидроксид Fe(OH)3, проявляет амфотерные свойства.
Гидроксиды Fe (II), Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II) нерастворимы
Гидроксиды Fe (II), Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II) являются слабыми основаниями, поэтому их соли в водных растворах гидролизуются.
Эти процессы идут без нагревания.
Однако гидролиз солей не идет до конца вследствие накопления в растворе H . При сильном разбавлении и нагревании гидролиз идет дальше:
При кипячении раствора FeCl3 процесс гидролиза можно провести необратимо:
При подкислении растворов солей соответствующими кислотами степень их гидролиза уменьшается, так как равновесие сдвигается в сторону исходных веществ.
При сильном разбавлении степень гидролиза увеличивается. При добавлении растворимых карбонатов — происходит необратимой гидролиз, так как продукты реакции уходят из сферы взаимодействия.
Соли Fe (II) на воздухе постепенно переходят в соли Fe (III).
В комплексных соединениях Fe, Co, Ni являются центральными ионами комплексообразователями с координационными числами 4 или 6.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Опыт № 3 Получение и свойства гидроксида железа (II).
К раствору соли железа (II) подливаем раствор щелочи NaOH до образования осадка, затем осадок разделить на три части:
а) в первую пробирку добавляем избыток щелочи;
б) во вторую — кислоту;
в) осадок из третьей пробирки отфильтровать и дать ему постоять на воздухе.
В присутствии влаги и кислорода воздуха гидроксид железа (II) переходит в гидроксид железа (III).
1. 
(Цвет не меняется. Реакция не идет)
2. 
(Цвет изменяется на грязно-зеленый)
3. 
Фильтрование (2) осадок на воздухе окисляется (ржавеет)
Опыт № 4 Характерная реакция на ион Fe2 .
Наливаем в пробирку немного соли железа (II) и добавляем небольшое количество раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6]. Эта реакция применяется для открытия ионов железа (II).
Вывод: Красная кровяная соль K3[Fe(CN)6] является реактивом на ион железа (II).
Опыт № 5 Получение и гидролиз карбоната железа (II).
К раствору соли железа (II) добавляем раствор карбоната натрия. Образовавшаяся белая углекислая соль железа (II) мгновенно подвергается гидролизу с образованием гидроксида железа (II).
1. 
2. 
Вывод: соль, образованная слабой кислотой гидролизуется до конца, т.к. H2CO3 распадается на H2O и CO2 и Þ H2CO3 полностью удаляется из сферы реакции.
Положение в периодической системе химических элементов
Элемент железо расположен в побочной подгруппе VIII группы (или в 8 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Применение и использование гидроксида железа (ii):
Гидроксид железа (II) используется:
– при изготовлении активной массы железо-никелевых аккумуляторов.
Способы получения
Железо в промышленности получают из железной руды, гематита Fe2O3 или магнетита (Fe3O4или FeO·Fe2O3).
1. Один из основных способов производства железа – доменный процесс. Доменный процесс основан на восстановлении железа из оксида углеродом в доменной печи.
В печь загружают руду, кокс и флюсы.
Шихта – смесь исходных материалов, а в некоторых случаях и топлива в определённой пропорции, которую обрабатывают в печи.
Каменноугольный кокс – это твёрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путем коксования каменного угля при температурах 950—1100 °С без доступа воздуха. Содержит 96—98 % углерода.
Флюсы – это неорганические вещества, которые добавляют к руде при выплавке металлов, чтобы снизить температуру плавления и легче отделить металл от пустой породы.
Шлак – расплав (а после затвердевания – стекловидная масса), покрывающий поверхность жидкого металла. Шлак состоит из всплывших продуктов пустой породы с флюсами и предохраняет металл от вредного воздействия газовой среды печи, удаляет примеси.
В печи кокс окисляется до оксида углерода (II):
2C O2 → 2CO
Затем нагретый угарный газ восстанавливает оксид железа (III):
3CO Fe2O3 → 3CO2 2Fe
Процесс получения железа – многоэтапный и зависит от температуры.
Наверху, где температура обычно находится в диапазоне между 200 °C и 700 °C, протекает следующая реакция:
3Fe2O3 CO → 2Fe3O4 CO2
Ниже в печи, при температурах приблизительно 850 °C, протекает восстановление смешанного оксида железа (II, III) до оксида железа (II):
Fe3O4 CO → 3FeO CO2
Встречные потоки газов разогревают шихту, и происходит разложение известняка:
CaCO3 → CaO CO2
Оксид железа (II) опускается в область с более высоких температур (до 1200oC), где протекает следующая реакция:
FeO CO → Fe CO2
Углекислый газ поднимается вверх и реагирует с коксом, образуя угарный газ:
CO2 C → 2CO
(изображение с портала 900igr.net)
2. Также железо получают прямым восстановлением из оксида водородом:
Fe2O3 3H2 → 2Fe 3H2O
При этом получается более чистое железо, т.к. получаемое железо не загрязнено серой и фосфором, которые являются примесями в каменном угле.
3.Еще один способ получения железа в промышленности – электролиз растворов солей железа.
Физические свойства
Железо – металл серебристо-белого цвета, с высокой химической активностью и высокой ковкостью. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.
Физические свойства гидроксида железа (ii):
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | Fe(OH)2 |
| Синонимы и названия иностранном языке | iron(II) hydroxide (англ.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | белые или светло-зелёные тригональные кристаллы |
| Цвет | белый (иногда с зеленоватым оттенком), на воздухе со временем темнеет, приобретая грязно-бурый цвет. |
| Вкус | —* |
| Запах | — |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 | 3400 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 | 3,4 |
| Температура разложения, °C | 150 |
| Гигроскопичность | отсутствует |
| Молярная масса, г/моль | 89,86 |
* Примечание:
— нет данных.
Электронное строение атома железа
Электронная конфигурация железа в основном состоянии:
26Fe 1s22s22p63s23p64s23d6
Железо проявляет ярко выраженные магнитные свойства.