железо и его соединения

1.

Железо и его соединения

2.

Строение электронных оболочек

3.

Нахождение в природе
Железные руды довольно широко
распространены на Земле.
Железо входит в состав большинства горных
пород.
Основными железными рудами являются:
• магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4
содержит 72% железа, месторождения
встречаются на Южном Урале, Курской
магнитной аномалии:
магнетит (магнитный железняк)

4.

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe2O3
содержит до 65% железа, такие месторождения встречаются
в Криворожском районе:
лимонит (бурый железняк) –
Fe2O3*nH2O содержит до 60%
железа, месторождения
встречаются в Крыму:
пирит (серный колчедан,
железный колчедан, кошачье
золото) – FeS2 содержит примерно
47% железа, месторождения
встречаются на Урале.

5.

Физические свойства железа.
Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается,
куется, прокатывается, штампуется.
Химически чистое железо – серебристосерый, блестящий, по внешнему виду очень
похожий на платину металл. Химически
чистое железо устойчиво к коррозии и
хорошо сопротивляется действию кислот.
Однако ничтожные доли примесей лишают
его этих драгоценный свойств.

6.

Получение железа
1. Восстановлением из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:
FeO + C = Fe + CO
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
2. алюмотермия
Fe2O3 + 2 AI =AI2O3+2 Fe

7.

Химические свойства железа
1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
2) Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину
- оксид железа (II,III) - вещество чёрного цвета:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
C кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3*nH2O

8.

3) При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:
3Fe + 4H2O t˚C→ Fe3O4 + 4H2
4) Железо реагирует с неметаллами при нагревании:
2Fe + 3Br2 t˚C→ 2FeBr3
Fe + S t˚C→ FeS
5)С кислотами
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2
2Fe + 6H2SO4(к.) t˚C→Fe2(SO4)3 +3SO2 +6H2O

9.

Качественные реакции
ион железа (II) – реакция с красной кровяной
солью- гексацианоферрат калия K3[Fe(CN)6].
В присутствии ионов железа (II) образуется темно-синий осадок.
Это - турнбуллева синь - комплексная соль железа KFe[Fe(CN)6]).
Появление турнбуллевой сини доказывает присутствие в растворе ионов железа (II).
2 К3[Fe(CN)6 ] +3 FeSO4 = KFe[Fe(CN)6])↓ + 3K2SO4

10.

Качественная реакция на ион железа (III)
1. реакция с желтой кровяной солью – это гексацианоферрат калия K4[Fe(CN)6].
3К4[Fe(CN)6 ] +4FeCl3 = KFe[Fe(CN)6])↓ + 12KCl
Синий осадок берлинской лазури показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного
железа.
2. при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это - роданид
железа (III).
FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 ↓ + 3 KCl

11.

Качественная реакция на ион железа– реакция со щелочью.
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 - серо-зеленого цвета,
гидроксид железа (III) Fe(OH)3 - бурый.
FeSO4 +2NaOH = Fe(OH)2 ↓ + Na2SO4
FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3 ↓+ 3 NaCl

12.

Гематит, или красный железняк
основная руда главного металла современности – железа. Содержание железа достигает в нем 70%.
Гематит известен с давних пор. В Вавилоне и Древнем Египте он использовался в украшениях, для
изготовления печатей, наряду с халцедоном служил излюбленным материалом в качестве резного камня.
У Александра Македонского был перстень с вставкой из гематита, который, как он полагал, делал его
неуязвимым в бою.
Розовый цвет гранитных
колонн Исаакиевского
собора – это цвет
полевых шпатов,
которые в свою очередь
окрашены
тонкораспыленным
гематитом.

13.

Задания для закрепления
№1. Составьте уравнения реакций получения железа из его оксидов
Fe2O3 и Fe3O4 , используя в качестве восстановителя:
а) водород;
б) алюминий;
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.
№2. Осуществите превращения по схеме:
Fe2O3 -> Fe -+H2O, t -> X -+CO, t-> Y -+HCl-> Z
Назовите продукты X, Y, Z?

14. Соединения железа (II)

К таковым относятся такие, в которых степень окисления
образующего элемента равна +2. Они достаточно
многочисленны

15.

Название соединения
Оксид
железа (II).
Гидроксид
железа (II)
формула
свойства
FeO.
Порошок черного цвета, в воде не
растворяется. Характер соединения основный. Способен быстро окисляться,
однако и восстанавливаться до простого
вещества может также легко.
Растворяется в кислотах, образуя
соответствующие соли.
Fe(OH)2
белый аморфный осадок. Образуется
при реакции солей с основаниями
(щелочами). Проявляет слабые
основные свойства, способен быстро
окисляться на воздухе до соединений
железа +3

16.

Название соединения
Соли
1. хлорид железа
(II)
2. железный
купорос,
сульфат железа
(II),
3. Соль Мора
формула
свойства
1. FeCL2,
бледно-зеленую окраску
раствора, хорошо
окисляются даже на
воздухе, приобретая
темно-бурый цвет и
переходя в соли железа 3.
Растворяются в воде.
2. FeSO4, используется для
уничтожения
сельскохозяйственных
вредителей на посевах
3.
FeSO4*(NH4)2SO4*6H2
O представляет собой
кристаллогидрат
сульфата железа и
аммония.
3. Fe(NO3)2.

17.

Вещества со степенью окисления железа (III)
Fe2O3.
Порошок
мелкокристаллический,
красно-бурого цвета. В
воде не растворяется,
проявляет свойства слабо
кислотные, больше
амфотерные
Гидроксид железа (III)
Fe(OH)3.
Характер его
выраженный
амфотерный, цвет бурокоричневый
шестиводный хлорид
железа (III).
FeCL3*6H2O,
Его применяют в
медицине для остановки
кровотечений и
восполнения ионов
железа в организме при
анемии.
Оксид железа
(III).

18.

Оксид железа (II, III)
Химическая формула Fe3O4. Эту
формулу можно написать и подругому: FeO•Fe2O3.
Нагревание при температуре 1538оС приводит к его распаду
2Fe3O4 → 6FeO + O2
Вступает в реакцию с кислотами
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O
Со щелочами реагирует при сплавлении
Fe3O4 + 14NaOH → Na3FeO3 + 2Na5FeO4 + 7H2O
Вступает в реакцию с кислородом воздуха
4Fe3O4 + O2 → 6Fe2O3
Восстановление происходит при реакции с водородом и монооксидом углерода
Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O
Fe3O4 + 4CO → 3Fe +4CO2
Магнитные наночастицы оксида Fe3O4 нашли применение в магнитно-резонансной
томографии. Они же используются в производстве магнитных носителей.
Оксид железа Fe3O4 входит в состав красок, которые производятся специально для
военных кораблей, подводных лодок и другой техники. Из плавленного магнетита
изготавливают электроды для некоторых электрохимических процессов.

19.

Соединения железа (VI)
Все они имеют общее название - ферраты и обладают схожими свойствами (сильные
восстановители).
Также они способны обеззараживать и
обладают бактерицидным действием.
Это позволяет использовать их для
обработки питьевой воды в промышленных
масштабах.
K2FeO4;
Na2FeO4;
MgFeO4

20.

Комплексные соединения
Гексацианоферрат (II) калия
K4[Fe(CN)6].
Другое название соединения - желтая
кровяная соль.
Издревле использовалась как краситель для ткани.

21.

Химические свойства Оксида железа (II) FeO –
Реагируя с
кислотами,
образует соли:
Разлагает при нагревании
воду
Запишите
уравнения
реакций
При взаимодействии с
водородом при температуре
350оС и коксом при
температуре выше 1000оС
восстанавливается до чистого
железа.
2.Пары воды разлагаются нагретым
докрасна железом выше 700° по
обратимому уравнению:
Fe+4H2O=Fe3O4+4H2?
3. FeO+C=Fe+CO

22.

Химические свойства оксида железа (III)
Может
взаимодействовать как
с кислотами, так и со
щелочами.
В водных растворах щелочей Fe2O3
не растворяется, но при сплавлении с
твердыми оксидами, щелочами и
карбонатами происходит
образование ферритов:
Fe2O3 + 6HCl → 2 FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2O
Fe2О3 + СаО = Ca(FeО2)2
Fe2О3 + 2NaOH = 2NaFeО2 + H2O
Fe2О3 + MgCO3 = Mg(FeO2)2 + CO2
Составьте уравнения
реакций

23.

Амфотерные свойства оксидов железа
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2 (SO4) 3 + 3H2O.
Со щелочами феррум (III) оксид взаимодействует при
сплавлении, образуя ферраты:
Fe2O3 + 2NaOH= 2NaFeO2 + H2O.

24.

Амфотерные свойства гидроксидов железа
Железо (II) гидроксид имеет основные свойства и легко растворяется в кислотах:
Fe (OH) 2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O.
На воздухе феррум (II) гидроксид постепенно окисляется до феррум (III) гидроксида:
4Fe (OH) 2 + О2 + 2Н2О = 4Fe (OH) 3.
Железо (III) гидроксид Fe (OH) 3 является нерастворимой веществом бурого цвета.
Его можно добыть реакцией обмена между солями трехвалентного железа и
щелочами в растворе:
FeCl3 + 3NaOH ?=3NaCl + Fe (OH) 3 ?.

25.

Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства
взаимодействует с кислотами и твердыми щелочами NaOH и KOH, а также с
карбонатами натрия и калия при высокой температуре:
Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,
Fe2O3 + 2OH - = 2FeO2- + H2O,
Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.
Феррит натрия

26.

при взаимодействии с разбавленными
кислотами Fe(OH)3 легко образует
соответствующие соли:
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + H2O
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 +
6H2O

27.

Реакции с концентрированными растворами щелочей
протекают лишь при длительном нагревании
Fe(ОН)3 + КОН(к) = К[Fe(ОН)4]