Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Металлы VIII группы 4 подгруппы (Fe, Co, Ni)

Железо (Ferrum)

История получения

Железо в старину получали «сыродутным» способом. Железную руду и уголь загружали в печи, имевшие форму длинной трубы. Уголь поджигали, а ветер, дующий в трубу, поддерживал высокую температуру (около 1400 о С), необходимую для восстановления железа из оксидной руды. Полученный металл (крицу) ковали, в процессе ковки от него отделялись куски шлака, и оставалось чистое железо. В некоторых странах этим способом выплавляли металл до XVIII в.

В Средние века благодаря использованию воздушных мехов температуру внутри печей удалось повысить настолько, что металл в них плавился. Чистое железо плавится при 1535 о С, но при содержании всего 4,3% углерода температура плавления снижается до 1135 о С. Расплавленный металл не только растворял значительное количество углерода, но и взаимодействовал с ним с образованием карбида Fe3C (цементита). При охлаждении расплава избыточный углерод кристаллизовался в виде графита. Так вместо ковкого железа люди получили чугун – сплав, содержащий 2,5 – 5% углерода. Чугун использовали для литья пушек, ядер и даже для изготовления посуды. В отличие от железа, чугун хрупок, как стекло. Чтобы сделать его ковким, надо было снизить содержание углерода до 0,3 – 1,7%. Для этого над расплавленным чугуном пропускали воздух, и углерод выгорал, образуя оксиды СО и СО2. Чугун превращался в сталь.

Казалось бы, подобная технология не могла обеспечить высокого качества металла. И всё же именно таким способом на Востоке получали знаменитую дамасскую сталь! Секрет дамасской стали оберегался настолько тщательно, что раскрыть его удалось только в конце XIX в. И он заключается не в специальных добавках, а в особенностях обработки. При выплавке такой стали нужен хороший доступ воздуха, чтобы все примеси серы, кремния и фосфора перешли в шлаки. А затем плав необходимо очень медленно охлаждать. Тогда процесс затвердевания сопровождается образованием разветвленных кристаллов-дендритов, что делает сталь вязкой и тугоплавкой, а пространство между ними заполняется богатыми углеродом компонентами, имеющими очень высокую твёрдость.

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеДоменная печь

В наши дни чугун выплавляют из руды в специальных печах – домнах, а чтобы получить из него сталь, используют установки, называемые конверторами. В конвекторах через расплавленный чугун с добавками руды или ржавого металлического лома продувают воздух. При этом углерод окисляется до угарного газа, который восстанавливает оксид железа (руду и прокалённую ржавчину) до металла:

Но и железо также частично окисляется до оксида FeO. После того как все примеси, содержавшиеся в чугуне, окислились кислородом, в сталь вводят раскислители – активные металлы (Mn, Al, La), которые восстанавливают FeO до металла. Образующиеся при этом оксиды реагируют с кремнезёмом, превращаясь в шлаки:

В последнее время всё большее применение находит гораздо более экономичный «прямой» метод получения железа. Он основан на восстановлении оксидов железа природным газом (метаном):

Затем железо переплавляют в электропечах, при необходимости вводя легирующие добавки, в основном хром или марганец. Таким образом можно получать сталь высокого качества, минуя стадии выплавки чугуна и его передела.

Получить железо – это полдела. Следующая задача – защитить металл от коррозии. Ежегодно от нее «погибает» 15-20% всех изделий из железа. Железо – активный металл, и на влажном воздухе оно окисляется, превращаясь в оксид-гидроксид железа (III), проще говоря, в ржавчину:

Ржавчина – очень рыхлое вещество, поэтому влага и кислород легко проникают сквозь неё и продолжают уничтожать железо. Чтобы предотвратить коррозию, применяют различные покрытия. Обычно используют цинк – металл более активный, чем железо. Другой тип защитных покрытий – полимеры. Чаще всего это лаки и краски, основой которых служат масла и синтетические смолы. При их высыхании образуются очень плотная плёнка, препятствующая проникновению влаги к поверхности металла. Для борьбы с коррозией применяют и ингибиторы – вещества, которые подавляют окисление железа.

Физические свойства

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеЖелезо

Железо – серебристо-серый металл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитными свойствами. Температура плавления 1539 о С.

Нахождение в природе

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах. Наиболее важные природные соединения:

Fe2O3красный железняк

FeS2железный колчедан (пирит)

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеКрасный железняк

Химические свойства

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s 2 ) и предпоследнем (3d 6 ). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 и иногда +6.

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:

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором:

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельных металлов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой:

Железо реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из них водород:

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H2SO4 окисляет железо до сульфата железа (III):

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III):

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Соединения железа (II)

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеОксид железа (II)

Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа (II, III) оксидом углерода (II):

Оксид железа (II) – основный оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа (II):

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белого цвета, не растворяется в воде. Получают его из солей железа (II) при взаимодействии их со щелочами:

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 проявляет свойства основания, легко реагирует с кислотами:

При нагревании Fe(OH)2 разлагается:

Соединения со степенью окисления железа +2 проявляют восстановительные свойства, так как Fe 2+ легко окисляется до Fe 3+ :

Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2 на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраски объясняется окислением Fe(OH)2 в Fe(OH)3 кислородом воздуха:

Восстановительные свойства проявляют и соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислой среде. Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в сернокислотной среде до сульфата марганца (II):

Качественная реакция на катион железа (II)

Реактивом для обнаружения катиона железа Fe 2+ является гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6]:

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6] 3- с катионами железа Fe 2+ образуется темно-синий осадок – турнбулева синь:

Соединения железа (III)

Оксид железа (III) Fe2O3 – порошок бурого цвета, не растворяется в воде. Оксид железа (III) получают:

а) разложением гидроксида железа (III):

б) окислением пирита (FeS2):

Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства:

а) взаимодействует с кислотами:

б) взаимодействует с твердыми щелочами NaOH и KOH, с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеГидроксид железа (III)

Гидроксид железа (III) получают из солей железа (III) при взаимодействии со щелочами:

Гидроксид железа (III) является более слабым основанием, чем Fe(OH)2, и проявляет амфотерные свойства (с преобладанием основных). При взаимодействии с разбавленными кислотами Fe(OH)3 легко образует соответствующие соли:

Реакции с концентрированными растворами щелочей протекают лишь при длительном нагревании. При этом получаются устойчивые гидроксокомплексы:

Соединения со степенью окисления железа +3 проявляют окислительные свойства, так как под действием восстановителей Fe +3 превращаются в Fe +2 :

Так, например, хлорид железа (III) окисляет йодид калия до свободного йода:

Качественные реакции на катион железа (III)

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеБерлинская лазурь

а) Реактивом для обнаружения катиона Fe 3+ гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K4[Fe(CN)6].

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6] 4- с ионами Fe 3+ образуется темно-синий осадок – берлинская лазурь:

Применение и биологическая роль железа и его соединений

Важнейшие сплавы железа – чугуны и стали – являются основными конструкционными материалами практически во всех отраслях современного производства.

Хлорид железа (III) применяется для очистки воды. В органическом синтезе FeCl3 применяется как катализатор. Нитрат железа Fe(NO3)3∙9H2O используют при окраске тканей.

Железо является одним из важнейших микроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человека содержится в виде соединений около 4 г железа). Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных железо-белковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кроветворных органов.

Кобальт (Cobaltum) и никель (Niccolum)

По сравнению с известным человеку испокон веков железом, его соседи по периодической системе, кобальт и никель, были открыты, можно сказать, совсем недавно.

История кобальта как химического элемента началась в Саксонии, на серебряных рудниках. Иногда из руды, очень похожей на серебряную, не удавалось получить желанный металл, а при ее обжиге выделялся ядовитый газ. В таком случае говорили, что рудокопы потревожили злого духа Коболда. В 1735 г. шведский химик Георг Брандт установил, что в «злом» минерале содержатся мышьяк (поэтому при обжиге выделялись ядовитые пары) и неизвестный металл. Брандт выделил его и сохранил за ним название «кобальт».

Никель был обнаружен в красноватого цвета руде, содержащей, как потом выяснилось, арсенид никеля. По цвету руды заключили, что в ней должна быть медь, однако попытки ее выплавить оканчивались неудачей. Горняки считали, что это проделки насмешника Ника (Николаса) – хозяина подземных богатств. Когда люди научились отличать «чужую» руду от настоящей медной, они дали ей название «купферникель», т.е. «медь Ника». В 1751 г. именно из этой руды шведский учёный Аксель Фредрик Кронстедт выделил неизвестный ранее оксид зеленого цвета. Восстановив оксид, Кронстедт получил металл, названный им никелем.

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеНикель

Долгое время кобальт не находил применения из-за хрупкости, а никель ограниченно использовался только в ювелирном деле. Лишь в 70-х гг. XIX в. окончательно установили, что хрупкость никеля обусловлена примесями мышьяка и серы. Для получения ковких металлов к плаву добавляют магний, который связывает эти примеси. Чистые кобальт и никель представляют собой твёрдые серебристо-белые металлы, прочные и пластичные. Подобно железу, они легко намагничиваются. Однако спутать с железом их невозможно – оба металла настолько устойчивы к коррозии, что не тускнеют на воздухе и лишь очень медленно растворяются в кислотах. Многие их сплавы обладают уникальными свойствами. Наиболее известны хромо-кобальтовые сплавы – лёгкие и прочные, применяемые для изготовления авиатурбин. Сплав никеля с железом незаменим в микроэлектронике, а медно-никелевый сплав монель – широко используемый конструкционный материал.

Но чаще мы сталкиваемся с другим медно-никелевым сплавом, тем, из которого изготовляют монеты. В США с 1866 г. из него чеканят пятицентовые монеты. С тех пор американцы их так и называют – nickels.

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеСульфат кобальта

Удивительно, но никель (обычно в виде сплавов с медью) содержался в монетах и металлической посуде, изготовленных в разных частях света еще до новой эры. Некоторые соединения кобальта были известны древним египтянам. Сплавляя обожженные кобальтовые руды с песком и поташом (карбонатом калия) и затем измельчая сплав, получали порошок синего цвета. Его использовали для изготовления цветного непрозрачного стекла.

По химическим свойствам кобальт и никель похожи на железо, но в ряду Fe – Co – Ni устойчивость степени окисления +3 падает. Гидроксиды кобальта(II) и никеля(II) нерастворимы в воде и обладают только основными свойствами.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Железо» ЖЕЛЕЗО.docx (228 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Железо и его роль» Железо-и-его-роль.docx (222 Загрузки)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Кобальт» Кобальт.docx (242 Загрузки)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Сталь и чугун» Сталь-и-чугун2.doc (220 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*на изображении записи фотография минерала «бурый железняк»

Источник

Вариант 2

Вопросы:

1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

2. Какие свойства — окислительные или восстановительные — проявляют соединения железа со степенью окисления +2? Почему?

3. Как, исходя из металлического железа, можно получить гидроксид железа(II) и гидроксид железа(III)? Приведите уравнения реакций.

4. Смесь железа и железной окалины Fe3O4 массой 32 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось

5,6 л водорода (н. у.). Рассчитайте массовую долю железа и железной окалины в смеси. (Ответ: 43,75% Fe и 56,25% Fe3O4.)

Ответы и решения:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеСоединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеСоединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

2. Соединения железа со степенью окисления +2 проявляют восстановительные свойства, при этом окисляясь до степени окисления +3, т.к. их атом при этом переходит в более устойчивую форму. В некоторых случаях эти соединения могут проявлять окислительные свойства, когда из них вытесняется металлическое железо.

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительныеСоединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Источник

Урок 11. Железо

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Свойства железа и его соединений

Железо — химический элемент восьмой группы, четвёртого периода, следовательно, строение его атома можно изобразить схемой:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Железо — очень распространённый элемент периодической системы. Среди химических элементов, которые входят в состав Земной коры, оно занимает четвёртое место. В центре Земли имеется массивное железно-никелевое ядро, которое обеспечивает естественный магнетизм Земли.

Хотя атом железа в соединениях может проявлять степени окисления +2, +3, +6, в природе встречаются соединения преимущественно трёхвалентного железа:

Все эти руды имеют буро-красную окраску. Интересно, что от этой окраски произошло слово руда: «рудый» означает «рыжий». Дело в том, что железные руды встретились человеку давным-давно, и с освоения этих руд началась наша цивилизация, поскольку для разработки технологии выплавки железа из руды потребовались значительные интеллектуальные усилия, все знания, которых накопил человек.

Атомы железа (II) входят в состав гемоглобина крови. Именно эти атомы связывают кислород и транспортируют его по всем клеткам нашего организма. При этом атом железа становится трёхвалентным, с характерной для этого состояния «кровавой» окраской. Кстати, название руды «гематит» и означает «кровавый».

Железо — серебристо-белый пластичный металл. Это металл средней активности, тем не менее оно может реагировать с активными неметаллами (галогены, кислород, сера, углерод), кислотами, а при особых условиях — с водой. При этом если реакция происходит с сильным окислителем, то образуется соединение трёхвалентного железа. Впрочем, если в результате реакции образуется соединение двухвалентного железа, то на воздухе это соединение быстро окисляется до трёхвалентного состояния. Например, с сильным окислителем хлором образуется хлорид Fe (III):

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

А при взаимодействии с соляной кислотой, атом хлора которой может проявлять только восстановительные свойства, образуется хлорид железа (II).

Задание 11.1. Составить уравнение реакции взаимодействия железа с серой, водой, соляной кислотой, разбавленной азотной кислотой.

Соли железа (II) и (III) имеют разную окраску: растворы соединений железа (II) бесцветные, а растворы железа (III) — окрашены в жёлтый цвет.

При взаимодействии с щелочами из растворов солей железа можно получить его гидроксиды. Они так сильно отличаются друг от друга по цвету, что эту реакцию можно считать качественной на соединения железа с разной степенью окисления. Так, из солей Fe (II) выделяется белый (в инертной атмосфере) осадок, который на воздухе мгновенно зеленеет:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

На воздухе этот осадок «ржавеет», становится буро-оранжевым. Состав полученного осадка очень близок к составу ржавчины:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Наиболее чувствительной качественной реакцией на Fe 3+ является реакция с роданидом калия:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Оксид и гидроксид железа (II) проявляют основные свойства, т. е. реагируют с кислотами, но не реагируют со щелочами. В отличие от них, оксид и гидроксид железа (III) проявляют слабые амфотерные свойства. Это означает, что при обычных условиях эти вещества реагируют с кислотами и не реагируют со щелочами, но при сплавлении они со щелочами реагируют:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Кроме того, они растворяются в горячих, концентрированных растворах щелочей.

Таким образом, на примере свойств соединений железа ещё раз убеждаемся в справедливости закономерности: при возрастании степени окисления атома металла усиливаются и кислотные, и окислительные свойства соединений.

Действительно, для соединений двухвалентного железа характерны восстановительные свойства: они окисляются просто на воздухе. Для соединений трёхвалентного железа характерны окислительные свойства, они могут находиться в растворе длительное время. Единственное, что «угрожает» солям трёхвалентного железа, — гидролиз, поскольку эти соли соответствуют более слабому основанию.

Задание 11.2. Составьте уравнение реакции гидролиза хлорида железа (III).

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Получение железа (чугуна и стали)

Производство чугуна основано на восстановительных свойствах углерода. Чугун образуется в домнах, куда загружают смесь кокса и железной руды. В результате горения кокса образуется необходимое для реакции тепло и сильный восстановитель — угарный газ:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Впрочем, и кокс является прекрасным восстановителем:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Угарный газ является основным восстановителем доменного процесса, поскольку ввиду газообразного состояния имеет высокую реакционную способность, способен проникать в любую точку домны. Кроме того, он не образует цементита. Эти реакции восстановления происходят при температуре 450…700 °C:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Полученный углекислый газ, реагируя с избытком кокса, вновь превращается в угарный газ:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

и процесс продолжается. Он происходит в верхней части домны. Выделяющееся в твёрдом виде железо опускается в нижнюю часть домны, контактирует с коксом, начинает плавиться, так как температура в этой части печи превышает 1300 °C. Кокс, образуя сплав с железом (чугун), понижает температуру плавления железа на 400°; одновременно с этим часть железа образует цементит:

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Для предохранения расплавленного железа от окисления в исходную смесь добавляют флюсы. Это известняк, который является поставщиком углекислого газа и, всплывая на поверхность, образует защитную плёнку.

Полученный чугун содержит до 4,5 % углерода, он используется для получения стали. Цель переработки — удаление примесей углерода, фосфора, серы. Готовая сталь должна содержать 0,3…2 % углерода. Кроме того, в сталь вводят различные добавки, которые изменяют её свойства. Так, нержавеющая сталь содержит около 12 % хрома.

Сталь является основным сплавом машиностроения, но легко ржавеет, так как подвергается коррозии (см. урок 8.4).

Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Смотреть картинку Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Картинка про Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные. Фото Соединения железа в степени окисления 2 проявляют как окислительные так и восстановительные

Выводы

Железо — главный металл нашей цивилизации. Станки, различные машины и механизмы, строительные конструкции, мосты, трубы — всё состоит из железа, точнее, стали или чугуна. Это достаточно активный металл, поэтому легко образует различные соединения, в которых чаще всего проявляет валентность III. Такие соединения имеют обычно красно-коричневую окраску (ржавчина).

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *