Войти

Авторизация

Имя пользователя
Пароль *
Запомнить меня

Краткий конспект подготовки к ЗНО по химии №17 Железо и соединения железа

Общие сведения

 

Железо (лат. Ferrum), Fe, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева. Порядковый номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо-белый металл. Элемент в природе состоит из четырех стабильных изотопов: .^54Fe (5,84%), .^56Fe  (91,68%), .^57Fe  (2,17%) и .^58Fe  (0,31%). 

Историческая справка. Железо было известно еще в доисторические времена, однако широкое применение нашло значительно позже, так как в свободном состоянии встречается в природе крайне редко, а получение его из руд стало возможным лишь на определенном уровне развития техники. Вероятно, впервые человек познакомился с метеоритным Железом, о чем свидетельствуют его названия на языках древних народов: древнеегипетское "бени-пет" означает "небесное железо"; древнегреческое sideros связывают с латинским sidus (род. падеж sideris) – звезда, небесное тело. В хеттских текстах 14 века до н. э. упоминается о Железе как о металле, упавшем с неба. В романских языках сохранился корень названия, данного римлянами (например, франц. fer, итал. ferro).

 

Химические свойства железа и его соединений

 

Железо – это химический элемент №26, который находится в побочной подгруппе VIII группы, в четвертом периоде. Электронная конфигурация атома железа 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2.
consp-17-1

 

Степени окисления железа: 0,+2,+3.Соединения железа (III) проявляют слабые окислительные свойства, образуемые оксиды и гидроксиды Fe_2O_3 и Fe(OH)_3 проявляют амфотерные свойства, хотя основные свойства у этих соединений значительно преобладают.
1. Взаимодействие с неметаллами.
При нагревании железо особенно порошкообразное способно взаимодействовать практически со всеми неметаллами. Хлор и фтор окисляют железо до Fe^{+3}, бром может окислить и до Fe^{+2} и до Fe^{+3} в зависимости от количества, а йод окисляет только до степени окисления +2 Fe^{+2}. При реакции с серой сначала образуется сульфид железа, а затем дисульфид железа.
Fe + S → FeS
FeS + S→ FeS_2 природный минерал такого состава называется пирит.
consp-17-2

Он используется для получения серной кислоты, а также железа и соединений железа.
2. Взаимодействие железа с кислородом.
При взаимодействии железа с кислородом в зависимости от его количества, могут образовываться разные оксиды. В том числе и смешанный оксид Fe_3O_4.
2Fe + O_2→ 2FeO
4Fe + 3O_2 2Fe_2O_3
3Fe + 2O_2→ Fe_3O_4
3. Взаимодействие железа с водой.
При сильном нагревании металлическое железо взаимодействует с водой.
3Fe + 4H_2O Fe_3O_4 + 4H_2
Во влажном воздухе при обычных условиях железо реагирует с парами воды и кислородом, с образованием ржавчины. Она состоит из смешенных оксидов, гидроксидов и соединений кислорода. Это не индивидуальное вещество.
Примерная схема ржавления железа:
4Fe + 6H_2O + 3O_2→ 4Fe(OH)_3
4. Взаимодействие железа с кислотами.
Как и другие типичные металлы, железо взаимодействует с кислотами не окислителями с выделением водорода.
Fe + 2HCl → FeCl_2 + H_2
С кислотами окислителями железо не реагирует из-за пассивации. Но с разбавленными кислотами реакция происходит.
Fe + 4HNO_3 → Fe(NO_3)_3 +NO↑ + 2H_2O
5. С растворами солей.
Металлическое железо вытесняет менее активные металлы из растворов их солей.
Fe + CuSO_4→ Cu + FeSO_4

Амфотерные свойства железа.

Железо и некоторые его соединения способны проявлять амфотерные свойства.

Fe + 2NaOH + 2H_2O → Na_2[Fe(OH)_4] + H_2

В горячем концентрированном растворе щелочи образуется комплексное соединение и выделяется водород.

 

Соединения железа(II)

 

Соли железа (II) можно получить при взаимодействии металлического железа с кислотами не окислителями или восстановлением железа(III).

2FeCl_3 + Fe → 3FeCl_2
Соединения железа(II) обладают восстановительными свойствами.
FeCl_2 + 2NaOH Fe(OH)_2 + 2NaCl.

На воздухе Fe(OH)_2 ↓окисляется кислородом.
4Fe(OH)_2+2H_2O + O_2 4Fe(OH)_3

 

Соединения железа(III)

 

Соли железа(III) получают либо окислением железа галогенами, либо при его взаимодействии с разбавленными кислотами окислителями. Соли железа(III) могут проявлять слабые окислительные свойства.

2FeCl_3 +2 KI 2FeCl_2 + I_2+ 2KCl.

На этой реакции основан йодометрический способ определения солей железа.

 

Качественная реакция на соли железа(III)

 

FeCl_3 + 6NaSCN Na_3[Fe(SCN)_6] + 3NaCl.

При взаимодействии с роданидами образуются ярко-красные похожие на кровь комплексы различного состава.
Взаимодействие со щелочью.
FeCl_3 + 3NaOH → Fe(OH)_3 ↓+ 3NaCl
Fe(OH)_3 ↓как и Fe(OH)_2 ↓ амфотерен, с преобладание основных свойств.
Fe(OH)_3 ↓+3HCl → FeCl_3 + 3H_2O
Fe(OH)_3 + NaOH → NaFeO_2+ 2H_2O
Железная кислота и её соли. При окислении Fe(OH)_3 ↓ или при электролизе раствора щелочи на железном аноде образуются соли, содержащие железо в составе аниона:
2Fe(OH)_3 + 3Cl_2 + 10NaOH 2Na_2FeO_4 + 6NaCl + 8H_2O 
Fe + 2KOH + 2H_2O → K_2FeO_4 + 3H_2
Железо имеет степень окисления +6 .Такие соли называются ферраты: Na_2FeO_4, K_2FeO_4. Это соли несуществующей в свободном виде железной кислоты H_2FeO_4. Они относятся к наиболее сильным органическим окислителям и способны медленно окислять даже воду.

 

Значение переходных металлов для организма и жизнедеятельности

 

Без переходных металлов наш организм существовать не может. Железо – это действующее начало гемоглобина. Цинк участвует в выработке инсулина. Кобальт – центр витамина В-12. Медь, марганец и молибден, а также некоторые другие металлы входят в состав ферментов.
Многие переходные металлы и их соединения используются в качестве катализаторов. Например, реакция гидрирования алкенов на платиновом или палладиевом катализаторе. Полимеризация этилена проводится с помощью титансодержащих катализаторов.
Большое использование сплавов переходных металлов: сталь, чугун, бронза, латунь, победит.
consp-17-3
При исследовании сплавов прослеживается уникальное значение железа для человека. Сплавы даже разделяют на черные и цветные по содержанию в них железа.

 

 

 

Новости

Колектив Освітнього порталу "Внешколы" щиро вітає усіх освітян з Днем учителя! Шановні учителі, дякуємо Вам за вашу важливу і складну...
С праздником Первого сентября, Днем знаний!Уважаемые ученики, абитуриенты, учителя, преподаватели и все-все, кто стремится к знаниям, мы желаем Вам успехов...

Топ-10

Постмайданное образование Вот уже в четвёртый раз мы составляем рейтинг школ Харькова по результатам сдачи внешнего независимого оценивания (ВНО или...

© 2013-2016, All rights reserved. Образовательный портал "ВнеШколы"