 |
Химические свойства соединений железа
|
|
|
|
Теория.
Впериодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы. Порядковый номер - 26, электронная формула ls22s22p63s23p63d64s2.
Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s2) и предпоследнем (3d6). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3. С этими степенями окисления железо образует оксиды: FeO и Fe2Оз, которым соответствуют гидроксиды: Fe(OH)2 и Fe(OH)3.
Химические свойства железа. В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними.
1. При нагревании с хлором образует хлорид железа (III)
2. При нагревании с кислородом образует Fe304
3. С серой - сульфид железа (II). Природное соединение – FeS2 –пирит, железный, или серный, колчедан.
4. С углеродом - цементит (Fe3C)
5. С фосфором - фосфид железа (II)
6. Во влажном воздухе (Н2О и О2 быстро окисляется - корродирует, с образованием гидроксида железа (III)
7. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных,
щелочноземельных металлов и алюминия. Поэтому с водой реагирует при высокой температуре раскаленное железо с образованием Fe304 и выделением газообразного водорода.
8. Реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из них
водород и образуя двухвалентные соли. При обычной температуре железо не реагирует с концентрированной серной кислотой, т. к. пассивируется ею. Но при нагревании концентрированная серная кислота реагирует с железом с образованием сульфата железа (III), оксида серы (IV) и воды.
|
|
|
9. Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, а разбавленная окисляет его до нитрата железа (III), оксида азота (II) и воды.
10. Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений.
Химические свойства соединений железа
1. Оксид железа (II) - основной оксид, легко реагирует с кислотами с образованием солей железа (II).
2. Гидроксид железа (II) проявляет свойства основания, легко реагирует с
кислотами.
3. При нагревании гидроксид железа (II) разлагается на оксид железа (II) и воду.
4. Свежеполученный осадок гидроксида железа (II) (FeCl2+2NaOH = Fe(OH)2¯ +2NaCl) на воздухе очень быстро изменяет окраску - буреет. Изменение окраски объясняется окислением гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III) кислородом воздуха:
4Fe (OH)2 + О2 + 2Н2О ®4Fe (OH)3
5. Соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислой
среде, проявляют восстановительные свойства. Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в сернокислой среде до сульфата марганца (II):
10FeSО4 + 2KMnО4 + 8H2SО4 ® 5Fe 2(SО4)3 + 2MnSО4 + K2SО4 + 8Н2О
6. Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства. Он реагирует и с кислотами: Fe2О3+ 3H2S04 → Fe2(SО4)3 + 3H2О, и с твердыми щелочами (при этом образуются феррит натрия или калия NaFeО2 или KFeО2).
7. Гидроксид железа (III) получают косвенным образом (FeCl3 +3NaOH = Fe(OH)3¯ +3NaCl). Гидроксид железа (III) проявляет амфотерные свойства - при реакции с разбавленными кислотами образует соответствующую соль и воду:
2Fe(OH)3 ¯ +3H2 SO4=Al2(SO4)3+6H2O.
С концентрированными растворами щелочей (при длительном нагревании) образует устойчивые гидрокомплексы Na[Fe(OH)4] или Na3[Fe(OH)6].
Порядок выполнения работы.
Оборудование и реактивы:
штатив с пробирками; растворы сульфата железа (II), хлорида железа (III), гидроксида натрия или калия, серной и соляной кислот, перманганата калия.
|
|
|
Опыт№1. Получение гидроксида железа (II) и превращение его в гидроксид железа (Ш).
В пробирку налейте 1 - 2 мл раствора сульфата железа (II) и добавьте столько же раствора гидроксида натрия. В результате реакции образуется осадок зеленого цвета.
Разделите полученный осадок вместе с раствором по двум пробиркам. Одну из них оставьте до следующего опыта, а другую энергично встряхните.
Запишите наблюдения: ____________________________________________
1) Напишите в молекулярном ионном и сокращенной ионной виде уравнение реакции взаимодействия сульфата железа (II) с гидроксидом натрия ____________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________
2) Напишите уравнение реакции окисления влажного гидроксида железа (II) на
воздухе и расставьте коэффициенты методом электронного баланса: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт №2. Изучение основных свойств гидроксида железа (II)
К полученному в предыдущем опыте гидроксиду железа (II) прилейте несколько капель соляной кислоты.
Запишите наблюдения: ____________________________________________
Напишите уравнение реакции взаимодействия гидроксида железа (II) с соляной кислотой в молекулярной ионной и ионно-сокращенной формах:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________ Опыт №3. Получение гидроксида железа (III) В пробирку к 1мл раствора хлорида железа (III) прилейте немного раствора гидроксида натрия.
Запишите наблюдения: ____________________________________________
Напишите уравнения реакций взаимодействия хлорида железа (III) с гидроксидом натрия в молекулярной ионной и ионно-сокращенной формах:
|
|
|
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________
|
|
|
