Какие свойства проявляет fecl3

Какие свойства проявляет fecl3 thumbnail

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 февраля 2020;
проверки требуют 5 правок.

У этого термина существуют и другие значения, см. Хлорид железа.

Хлорид железа(III), хлорное железо, также – трихлорид железа. FeCl3 — средняя соль трёхвалентного железа и соляной кислоты, слабое амфотерное соединение.

Физические свойства[править | править код]

Мерцающие, черно-коричневые, либо темно-красные, либо фиолетовые в проходящем свете, зеленые в отраженном свете листочки с металлическим блеском. Сильно гигроскопичен, на воздухе превращается в гидрат FeCl3· 6Н2О — гигроскопичные жёлтые, по другим источникам желто-коричневые кристаллы, хорошо растворимые в воде (при 20 °C в 100 г воды растворяется 91,9 г безводной соли).
Tпл 309 °C.

Методы получения[править | править код]

  • Самым простым методом получения трихлорида железа является действие на железные опилки или раскалённую железную проволоку[1] газообразным хлором. При этом, в отличие от действия соляной кислоты, образуется соль трёхвалентного железа — выделяется бурый дым из мельчайших её частиц[2]:
  • Также трихлорид получается при окислении хлором хлорида железа(II):
  • Также существует метод окисления оксидом серы(IV):
  • Другим способом получения трихлорида железа (FeCl3) является взаимодействие оксида железа(III) с соляной кислотой, сопровождающееся выделением воды и энергии в виде тепла:

Химические свойства[править | править код]

  • При нагревании в атмосферном давлении до температуры плавления начинается медленное разложение трихлорида железа с образованием дихлорида и молекулярного хлора:
  • За счёт того, что трихлорид железа является сильной кислотой Льюиса, он вступает во взаимодействие с некоторыми другими хлоридами, при этом образуются комплексные соли тетрахлороферратной кислоты:
  • При нагревании до 350 °C с оксидом железа(III) образуется оксохлорид железа:
  • Соли трёхвалентного железа являются слабыми окислителями, в частности, трихлорид железа хорошо окисляет металлическую медь, переводя её в растворимые хлориды:
  • реагирует с иодоводородом:

Применение[править | править код]

Хлорид железа (III) в роли катализатора реакции электрофильного замещения Фриделя-Крафтса

  • Хлорид железа(III) применяется при травлении печатных плат (радиотехника, системотехника).
  • Используется для травления печатных форм (офорт, цинкография), как альтернатива азотной кислоте, реакция с которой сопровождается выделением высокотоксичных паров («лисий хвост»).
  • Используется в кузнечном деле для проявления рисунка железа.
  • Применяется как протрава при крашении тканей.
  • В промышленных масштабах применяется как коагулянт для очистки воды.
  • За счёт чётко выраженных кислотных свойств широко применяется в качестве катализатора в органическом синтезе. Например, для реакции электрофильного замещения в ароматических углеводородах.

Безопасность[править | править код]

Хлорид железа(III) является токсичным, высококоррозионным соединением. Безводная соль служит осушителем.

См. также[править | править код]

  • Хлорид железа(II)

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Взаимодействие хлора с железом — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов
  2. Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А. § 76. Хлор // Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы. — 18-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — С. 184-187. — 240 с. — 1 630 000 экз.

Источник

Соединения
двухвалентного железа

Дополнительно в учебнике “Фоксфорд”  

I. Гидроксид
железа (II)

Образуется при действии растворов щелочей на соли
железа (II) без доступа воздуха:

FeCl2 + 2KOH = 2KCl + Fе(OH)2↓

Fe(OH)2 – слабое основание, растворимо в
сильных кислотах:

Fe(OH)2
+ H2SO4 = FeSO4 + 2H2O

Fe(OH)2
+ 2H+ =  Fe2+ + 2H2O

Дополнительный материал:

Fe(OH)2 – проявляет и слабые амфотерные
свойства, реагирует с концентрированными щелочами:

Fe(OH)2
+ 2
NaOH = Na2[Fe(OH)4].
образуется соль тетрагидроксоферрат (
II) натрия

При прокаливании Fe(OH)2 без доступа
воздуха образуется оксид железа (II) FeO – соединение черного цвета:

Fe(OH)2 
t˚C→  FeO + H2O

В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH)2,
окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH)3: 

4Fe(OH)2
+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓

Дополнительный материал:

Соединения железа (II) обладают восстановительными
свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием  окислителей:
 

10FeSO4 + 2KMnO4
+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 +
K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

6FeSO4 + 2HNO3
+ 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 +
2NO­ + 4H2O

Соединения железа склонны к комплексообразованию: 

FeCl2 + 6NH3 = [Fe(NH3)6]Cl2

Fe(CN)2 + 4KCN = K4[Fe(CN)6]
(жёлтая кровяная соль)
 

Качественная
реакция на Fe2+

 Опыт

При действии гексацианоферрата
(III) калия K3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли)
на
растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):

3Fe2+Cl2
+ 3
K3[Fe3+(CN)6] → 6KCl + 3KFe2+[Fe3+(CN)6]↓

(турнбулева синь – гексацианоферрат (III) железа (II)-калия)

Турнбуллева
синь
очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила
красителем.  Названа по имени одного из основателей шотландской
фирмы  по производству красителей «Артур и Турнбуль».

Соединения трёхвалентного
железа

I. Оксид железа
(III)

Образуется при сжигании сульфидов железа, например,
при обжиге пирита:

4FeS2 + 11O2 t˚C→   2Fe2O3 + 8SO2­

или при прокаливании солей железа:

2FeSO4 
t˚C→  Fe2O3 + SO2­ + SO3­

Fe2O3 – оксид красно-коричневого цвета, в незначительной
степени проявляющий амфотерные свойства

Fe2O3
+ 6HCl  t˚C→  2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3
+ 6H+  t˚C→  2Fe3+ + 3H2O

Fe2O3 + 2NaOH + 3H2O  t˚C→  2Na[Fe(OH)4], 
образуется соль – тетрагидроксоферрат
(
III) натрия

Fe2O3
+ 2OH- + 3H2O t˚C→   2[Fe(OH)4]-

При сплавлении с основными оксидами  или карбонатами щелочных металлов образуются
ферриты:

Fe2O3
+ Na2O t˚C→ 2NaFeO2

Fe2O3 + Na2CO3
= 2NaFeO2 + CO2

II.Гидроксид железа (III)

Образуется при действии растворов щелочей на соли
трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка

Fe(NO3)3
+ 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KNO3

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓

Дополнительно:

Fe(OH)3 – более слабое основание, чем
гидроксид железа (II).

Это объясняется тем, что у Fe2+ меньше
заряд иона и больше его радиус, чем у Fe3+, а поэтому, Fe2+
слабее удерживает гидроксид-ионы, т.е. Fe(OH)2 более легко
диссоциирует.

В связи с этим соли железа (II) гидролизуются
незначительно, а соли железа (III) – очень сильно.

Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III):
несмотря на то, что ион Fe3+ почти бесцветен, содержащие его
растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием
гидроксоионов железа или молекул Fe(OH)3, которые образуются
благодаря гидролизу:
 

Fe3+ + H2O
↔ [Fe(OH)]2+ + H+

[Fe(OH)]2+ + H2O
↔ [Fe(OH)2]+ + H+

[Fe(OH)2]+
+ H2O ↔ Fe(OH)3 + H+
 

При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении
кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.

Fe(OH)3 обладает слабо выраженной
амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных
растворах щелочей:

Fe(OH)3
+ 3HCl = FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3
+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3
+ NaOH = Na[Fe(OH)4]

Fe(OH)3
+ OH- = [Fe(OH)4]-

Дополнительный материал:

Соединения железа (III) – слабые окислители, реагируют
с сильными восстановителями:
 

2Fe+3Cl3 + H2S-2 = S0↓ + 2Fe+2Cl2 + 2HCl

FeCl3 + KI = I2↓ + FeCl2 + KCl 

Качественные реакции на Fe3+

 Опыт

1)     При действии гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]
(жёлтой кровяной соли)
на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):

4Fe3+Cl3 + 4K4[Fe2+(CN)6]
→ 12
KCl
+ 4
KFe3+[Fe2+(CN)6]↓

Читайте также:  Какие свойства у элементов javascript

(берлинская лазурь – гексацианоферрат
(
II)
железа (
III)-калия)

Берлинская
лазурь
была получена случайно в
начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у
торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении
солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокален  с
бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и
недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с
высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава
получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для
получения печатной краски и подкрашивания полимеров.

Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь
– одно и то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях находятся между собой в равновесии:

KFeIII[FeII(CN)6]KFeII[FeIII(CN)6]

2)     При добавлении к раствору,
содержащему ионы Fe3+ роданистого калия или аммония появляется
интенсивная кроваво-красная окраска раствора роданида железа(III):

2FeCl3
+ 6KCNS = 6KCl + FeIII[FeIII(CNS)6]

(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe2+
раствор остаётся практически бесцветным).

Тренажёры 

Тренажёр №1 – Распознавание соединений, содержащих ион
Fe (2+)

Тренажёр №2 – Распознавание соединений, содержащих ион
Fe (3+)

Задания для закрепления

№1. Осуществите превращения:
FeCl2 -> Fe(OH)2 -> FeO -> FeSO4
Fe -> Fe(NO3)3 -> Fe(OH)3 -> Fe2O3->
NaFeO2

№2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно получить:
а) соли железа (II) и соли железа (III);
б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);
в) оксиды железа.

Источник

Железо – химический элемент

Дополнительно в учебнике “Фоксфорд” 

1. Положение железа в
периодической таблице химических элементов и строение его атома

Железо
– это d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса Ar(Fe) = 56; состав атома: 26-протонов;
30 – нейтронов; 26 – электронов.

Схема
строения атома:

Электронная
формула: 1s22s22p63s23p63d64s2

Металл
средней активности, восстановитель:

Fe0-2e-→Fe+2, окисляется восстановитель

Fe0-3e-→Fe+3, окисляется восстановитель

Основные
степени окисления: +2, +3

2. Распространённость
железа

Железо – один из
самых распространенных элементов в природе
. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%,
по этому показателю оно уступает только
кислороду, кремнию и алюминию
. Много железа находится и в небесных телах,
что установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта,
которые доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в
неокисленном состоянии.

Железные
руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят
сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят
соединения железа.

Железо
входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют
железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Основными железными
рудами являются
:

магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 содержит 72%
железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии:

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe2O3содержит до
65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе:

Какие свойства проявляет fecl3

Какие свойства проявляет fecl3

лимонит (бурый железняк) – Fe2O3*nH2O
содержит до 60% железа, месторождения встречаются в Крыму:

Какие свойства проявляет fecl3

пирит (серный колчедан, железный
колчедан, кошачье золото) – FeS2
содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no51-zelezo-polozenie-zeleza-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-zeleza/%D0%BF%D0%B8%D1%80%D0%B8%D1%82.jpg?attredirects=0

3. Роль железа в жизни
человека и растений

Биохимики
открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в
состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого
гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого
в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого
человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина.
Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном
направлении – CO2.

Железо
необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе
фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют
белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый
цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо,
и вскоре смазанное место зеленеет.

Так
от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют
листья растений и ярко румянятся щеки человека.

4. Физические свойства железа.

Железо
– это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Очень
пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется.
Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому
применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических
машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами
термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и
прокатки.

Различают
химически чистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути,
представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода,
а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железо
содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый,
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.

5. Получение железа

Восстановлением
из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:

FeO + C =
Fe + CO

Fe2O3
+ 3CO = 2Fe + 3CO2

Fe2O3
+ 3H2 = 2Fe + 3H2O

 Опыт “Получение железа алюминотермией”

6. Химические свойства железа

Как
элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней окисления.
Мы рассмотрим только соеди­нения, в которых железо проявляет степени окисления
+2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется два ряда
соединений, в которых оно двух- и трехвалентно.

1) На воздухе железо легко
окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe +
3O2 + 6H2 O = 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

 Опыт “Взаимодействие железа с кислородом”

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)     Железо
легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных
условиях:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2­

Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4
+ H2­

6) В концентрированных кислотах –
окислителях железо растворяется только при нагревании

2Fe + 6H2SO4(конц.)  t˚C→ 
Fe2(SO4)3 + 3SO2­ + 6H2O

Fe + 6HNO3(конц.)  t˚C→  Fe(NO3)3
+ 3NO2­ + 3H2O

На холоде
концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!

Читайте также:  Какими свойствами обладают четырехугольники

 Опыт “Взаимодействие железа с концентрированными кислотами”

7)     Железо
вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe +
CuSO4 = FeSO4 + Cu

8) Качественные реакции на

Железо (II)

Железо (III)

7. Применение железа.

Основная
часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали —
сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4%
углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.

Чугуны
необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.

Изделия из чугуна

Стали
используются для изготовления машин, различных строительных материалов, балок,
листов, проката, рельсов, инструмента и множества других изделий. Для
производства различных сортов сталей применяют так называемые легиру­ющие
добавки, которыми служат различные металлы: Мn, Сr, Мо и другие, улучшающие
качество стали.

Изделия из стали

“ПОЯВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА”

ЭТО ИНТЕРЕСНО

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1
– Генетический ряд Fe 2+

Тренажёр №2
– Генетический ряд Fe 3+

Тренажёр №3
– Уравнения реакций железа с простыми и сложными веществами

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?

Источник

Хром

Твердый металл голубовато-белого цвета. Этимология слова “хром” берет начало от греч. χρῶμα — цвет, что связано с большим
разнообразием цветов соединений хрома. Массовая доля этого элемента в земной коре составляет 0.02% по массе.

Хром элемент

Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6. У соединений, где хром принимает степень окисления +2, свойства основные, +3 – амфотерные,
+6 – кислотные.

Степени окисления хрома и его свойства

В природе хром встречается в виде следующих соединений.

  • Fe(CrO2)2 – хромистый железняк, хромит
  • (Mg, Fe)Cr2O4 – магнохромит
  • (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4 – алюмохромит

Природные соединения хрома

Получение

В промышленности хром получают прокаливанием хромистого железняка с углеродом. Также применяют алюминотермию для вытеснения хрома из
его оксида.

Fe(CrO2)2 + C = Fe + Cr + CO

Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr

Химические свойства

  • Реакции с неметаллами
  • Уже на воздухе вступает в реакцию с кислородом: на поверхности металла образуется пленка из оксида хрома III – Cr2O3 –
    происходит пассивирование. Реагирует с неметаллами при нагревании.

    Cr + O2 = (t) Cr2O3

    Cr + S = (t) Cr2S3

    Cr + N2 = (t) CrN

    Cr + C = Cr2C3

    Оксид хрома III

  • Реакция с водой
  • Протекает в раскаленном состоянии.

    Cr + H2O = (t) Cr(OH)3 + H2↑

  • Реакции с кислотами
  • Cr + HCl = CrCl2 + H2↑

    Хлорид хрома II

    Cr + H2SO4(разб.) = CrSO4 + H2↑

    С холодными концентрированными серной и азотной кислотой реакция не идет. Она начинается только при нагревании.

    Cr + H2SO4 = (t) Cr2(SO4)3 + SO2↑ + H2O

  • Реакции с солями менее активных металлов
  • Хром способен вытеснить из солей металлы, стоящие в ряду напряжений правее него.

    Cr + CuSO4 = CrSO4 + Cu

Соединения хрома II

Соединение хрома II носят основный характер. Оксид хрома II окисляется кислородом воздуха до более устойчивой формы – оксида хрома III,
реагирует с кислотами, кислотными оксидами.

Оксид хрома II

CrO + O2 = Cr2O3

CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O

CrO + SO3 = CrSO4

Гидроксид хрома II, как нерастворимый гидроксид, легко разлагается при нагревании на соответствующий оксид и воду, реагирует с кислотами,
кислотными оксидами.

Гидроксид хрома II

Cr(OH)2 = (t) CrO + H2O

Cr(OH)2 + HCl = CrCl2 + H2O

Cr(OH)2 + SO3 = CrSO4 + H2O

Соединения хрома III

Это наиболее устойчивые соединения, которые носят амфотерный характер. К ним относятся оксид хрома III гидроксид хрома III.

Оксид и гидроксид хрома III

Оксид хрома III реагирует как с растворами щелочей, образуя комплексные соли, так и с кислотами.

Cr2O3 + Ba(OH)2 = Ba(CrO2)2 + H2O (прокаливание, хромит бария)

Cr2O3 + NaOH + H2O = Na3[Cr(OH)6] (нет прокаливания – в водном растворе, гексагидроксохромат натрия)

Cr2O3 + HCl = CrCl3 + H2O (сохраняем степень окисления)

Хлорид хрома III

Оксид хрома III реагирует с более активными металлами (например, при алюминотермии).

Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr

При окислении соединение хрома III получают соединения хрома VI (в щелочной среде).

K3[Cr(OH)6] + H2O2 = K2CrO4 + KOH + H2O

Cr2O3 + 8NaOH + O2 = (t) Na2CrO4 + H2O

Соединения хрома VI

В этой степени окисления хром проявляет кислотные свойства. К ним относится оксид хрома VI – CrO3, и две кислоты, находящиеся в
растворе в состоянии равновесия: хромовая – H2CrO4 и дихромовая кислоты – H2Cr2O7.

Принципиально важно помнить окраску хроматов и дихроматов (часто она бывает дана в заданиях в качестве подсказки). Хроматы окрашивают
раствор в желтый цвет, а дихроматы – в оранжевый цвет.

Хроматы желтые, дихроматы оранжевые

Хроматы переходят в дихроматы с увеличением кислотности среды (часто в реакциях с кислотами). Цвет раствора меняется с желтого на оранжевый.

Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

Если же оранжевому раствору дихромата прилить щелочь, то он сменит свой цвет на желтый – образуется хромат.

Na2Cr2O7 + NaOH = Na2CrO4 + H2O

Разложение дихромата аммония выглядит очень эффектно и носит название “вулканчик” 🙂

(NH4)2Cr2O7 = (t) Cr2O3 + N2↑ + H2O

Дихроматный вулканчик

В степени окисления +6 соединения хрома проявляют выраженные окислительные свойства.

K2Cr2O7 + HCl = CrCl3 + KCl + Cl2↑ + H2O

Железо

Является одним из самых распространенных элементов в земной коре (после алюминия), составляет 4,65% ее массы.

Железо

Для железа характерны две основные степени окисления +2, +3, +6.

Степени окисления железа и его свойства

В природе железо встречается в виде следующих соединений:

  • Fe2O3 – красный железняк, гематит
  • Fe3O4 – магнитный железняк, магнетит
  • Fe2O3*H2O – бурый железняк, лимонит
  • FeS2 – пирит, серый или железный колчедан
  • FeCO3 – сидерит

Природные соединения железа

Получение

Получают железо восстановлением из его оксида – руды. Восстанавливают с помощью угарного газа, водорода.

CO + Fe2O3 = Fe + CO2↑

H2 + Fe2O3 = Fe + H2O

Основными сплавами железа являются чугун и сталь. В стали содержание углерода менее 2%, меньше содержится P, Mn, Si, S. Чугун отличается
бо́льшим содержанием углерода (2-6%), содержит больше P, Mn, Si, S.

Чугун и сталь

Химические свойства

  • Реакции с неметаллами
  • Fe + S = FeS (t > 700°C)

    Fe + S = FeS2 (t

    Fe + O2 = Fe3O4 (при горении железа образуется железная окалина – Fe3O4 – смесь двух оксидов
    FeO*Fe2O3)

    При нагревании железо взаимодействует с галогенами, азотом, фосфором, углеродом, кремнием и другими.

    Fe + Cl2 = (t) FeCl3

    Fe + P = (t) FeP

    Fe + C = (t) Fe3C

    Fe + Si = (t) FeSi

    Хлорид железа III

  • Реакции с кислотами
  • Железо активнее водорода, способно вытеснить его из кислот.

    Fe + HCl = FeCl2 + H2↑

    На воздухе железо покрывается пленкой оксида, из-за чего пассивируется во многих реакциях, в том числе с концентрированными холодными
    серной и азотной кислотами.

    Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2↑

    Реакция с концентрированными кислотами идет только при нагревании. В холодных серной и азотной кислотах железо пассивируется.

    Пассивирование железа в холодной концентрированной азотной кислоте

    Fe + H2SO4(конц.) = Fe2(SO4)3 + SO2↑ + H2O

  • Реакции с солями
  • Железо способно вытеснить из солей металлы, стоящие в ряду напряжений правее железа.

    CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu

  • Восстановительные свойства
  • Железо способно восстанавливать соединения железа III до II.

    Fe + Fe2O3 = (t) FeO

    Fe + FeCl3 = (t) FeCl2

Читайте также:  Корень имбирь какие свойства

Соединения железа II проявляют основные свойства. Реагируют c кислотами. При разложении гидроксид железа II
распадается на соответствующий оксид и воду.

FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O

Fe(OH)2 + HCl = FeCl2 + H2O

Fe(OH)2 = (t) FeO + H2O

Гидроксид железа II

При хранении на открытом воздухе соли железа II приобретают коричневый цвет из-за окисления до железа III.

FeCl2 + H2O + O2 = Fe(OH)Cl2

Качественной реакцией на ионы Fe2+ в растворе является реакция с красной кровяной солью – K3[Fe(CN)6] –
гексацианоферратом III калия. В результате реакции образуется берлинская лазурь (прусский синий).

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + KCl

Качественной реакцией на ионы Fe2+ также является взаимодействие с щелочью (гидроксидом натрия). В результате
выпадает осадок зеленого цвета.

FeCl2 + NaOH = Fe(OH)2 + NaCl

Соединения железа III проявляют амфотерные свойства. Оксид и гидроксид железа III реагирует и с кислотами, и с щелочами.

Fe(OH)3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2O

Fe(OH)3 + KOH = K3[Fe(OH)6] (гексагидроксоферрат калия)

При сплавлении комплексные соли не образуются из-за испарения воды.

Fe(OH)3 + KOH = (t) KFeO2 + H2O

Гидроксид железа III – ржавчина, образуется на воздухе в результате взаимодействия железа с водой в присутствии кислорода. При нагревании
легко распадается на воду и соответствующий оксид.

Гидроксид железа III - ржавчина

Fe + H2O + O2 = Fe(OH)3

Fe(OH)3 = (t) Fe2O3 + H2O

Качественной реакцией на ионы Fe3+ является взаимодействие с желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6].
В результате реакции образуется берлинская лазурь (прусский синий).

FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + KCl

Реакция хлорида железа III с роданидом калия также является качественной, в результате нее образуется характерный раствор ярко
красного цвета.

FeCl3 + KCNS = Fe(CNS)3 + KCl

Реакция железа III с роданидом калия

И еще одна качественная реакция на ионы Fe3+ – взаимодействие с щелочью (гидроксидом натрия). В результате
выпадает осадок бурого цвета.

FeCl3 + NaOH = Fe(OH)3 + NaCl

Соединения железа VI – ферраты – соли несуществующей в свободном виде железной кислоты. Обладают выраженными
окислительными свойствами.

Ферраты можно получить в ходе электролизом щелочи на железном аноде, а также действием хлора на взвесь Fe(OH)3
в щелочи.

Fe + KOH + H2O = (электролиз) K2FeO4 + H2↑

Fe(OH)3 + Cl2 + KOH = K2FeO4 + KCl + H2O

Феррат калия

Медь

Один из первых металлов, освоенных человеком вследствие низкой температуры плавления и доступности получения руды.

Медь

Основные степени окисления меди +1, +2.

Степени окисления меди и ее свойства

Медь встречается в самородном виде и в виде соединений, наиболее известные из которых:

  • CuFeS2 – медный колчедан, халькопирит
  • Cu2S – халькозин
  • Cu2CO3(OH)2 – малахит

Природные соединения меди

Получение

Пирометаллургический метод получения основан на получении меди путем обжига халькопирита, который идет в несколько этапов.

CuFeS2 + O2 = Cu2S + FeS + SO2↑

Cu2S + O2 = Cu2O + SO2

Cu2O + Cu2S = Cu + SO2

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте и дальнейшем вытеснении меди
более активными металлами, например – железом.

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Реакция железа и медного купороса

Медь, как малоактивный металл, выделяется при электролизе солей в водном растворе на катоде.

CuSO4 + H2O = Cu + O2 + H2SO4 (медь – на катоде, кислород – на аноде)

Химические свойства

  • Реакции с неметаллами
  • Во влажном воздухе окисляется с образованием основного карбоната меди.

    Cu + CO2 + H2O + O2 = (CuOH)2CO3

    При нагревании реагирует с кислородом, селеном, серой, при комнатной температуре с: хлором, бромом и йодом.

    4Cu + O2 = (t) 2Cu2O (при недостатке кислорода)

    2Cu + O2 = (t) 2CuO (в избытке кислорода)

    Оксид меди II

    Cu + Se = (t) Cu2Se

    Cu + S = (t) Cu2S

  • Реакции с кислотами
  • Медь способна реагировать с концентрированными серной и азотной кислотами. С разбавленной серной не реагирует, с разбавленной азотной
    – реакция идет.

    Cu + H2SO4(конц.) = (t) CuSO4 + SO2↑ + H2O

    Cu + HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O

    Cu + HNO3(разб.) = Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O

    Реакция меди и азотной кислоты

    Реагирует с царской водкой – смесью соляной и азотной кислот в соотношении 1 объем HNO3 к 3 объемам HCl.

    Cu + HCl + HNO3 = CuCl2 + NO + H2O

  • С оксидами неметаллов
  • Медь способна восстанавливать неметаллы из их оксидов.

    Cu + SO2 = (t) CuO + S

    Cu + NO2 = (t) CuO + N2↑

    Cu + NO = (t) CuO + N2↑

Соединения меди I

В степени окисления +1 медь проявляет основные свойства. Соединения меди I можно получить путем восстановления соединений меди II.

CuCl2 + Cu = CuCl

CuO + Cu = Cu2O

Оксид меди I можно восстановить до меди различными восстановителями: угарным газом, алюминием (алюминотермией), водородом.

Cu2O + CO = (t) Cu + CO2

Cu2O + Al = (t) Cu + Al2O3

Cu2O + H2 = (t) Cu + H2O

Оксид меди I окисляется кислородом до оксида меди II.

Cu2O + O2 = (t) CuO

Оксид меди I вступает в реакции с кислотами.

Cu2O + HCl = CuCl + H2O

Гидроксид меди CuOH неустойчив и быстро разлагается на соответствующий оксид и воду.

CuOH → Cu2O + H2O

Соединения меди II

Степень окисления +2 является наиболее стабильной для меди. В этой степени окисления у меди есть оксид CuO и гидроксид Cu(OH)2.
Данные соединения проявляют преимущественно основные свойства.

Оксид меди II получают в реакциях термического разложения гидроксида меди II, реакцией избытка кислорода с медью при нагревании.

Cu(OH)2 = (t) CuO + H2O

Cu + O2 = (t) CuO

Химические свойства

  • Реакции с кислотами
  • CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

    CuO + HCl = CuCl2 + H2O

  • Разложение
  • CuO = (t) Cu2O + O2

  • Восстановление
  • CuO + CO = Cu + CO2

    CuO + C = Cu + CO

    CuO + H2 = Cu + H2O

Гидроксид меди II – Cu(OH)2 – получают в реакциях обмена между растворимыми солями меди и щелочью.

Гидроксид меди II

CuSO4 + KOH = K2SO4 + Cu(OH)2↓

  • Разложение
  • При нагревании гидроксид меди II, как нерастворимое основание, легко разлагается на соответствующий оксид и воду.

    Cu(OH)2 = (t) CuO + H2O

  • Реакции с кислотами
  • Cu(OH)2 + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

    Cu(OH)2 + HCl = CuCl2 + H2O

  • Реакции с щелочами
  • Как сказано выше, гидроксид меди II носит преимущественно основный характер, однако способен проявлять и амфотерные свойства.
    В растворе концентрированной щелочи он растворяется, образуя гидроксокомлпекс.

    Cu(OH)2 + LiOH = Li2[Cu(OH)4]

  • Реакции с кислотными оксидами
  • Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O (дигидроксокарбонат меди II – (CuOH)2CO3)

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник