Какое химическое свойство железа иллюстрирует данная реакция

Железо – металл, входит в восьмую группу периодической системы химических элементов. Он занимает 26 порядковый номер, а его атомная масса равняется 56. Обозначается символом Fe (от латинского Ferrum).В состав атомов входят 26 протонов, 30 нейтронов, 26 электронов. Сегодня вещество является одним из самых распространенных металлов в природе. Оно нашло широкое применение в различных отраслях промышленности.
В данной статье разберем физические и химические свойства железа, поговорим об особенностях, соединениях и применении вещества.

Основные свойства железа

Fe – простое вещество. Его главные окислительные степени – +2, +3. Перечисленные степени окисления с легкостью преобразуются друг в друга при смене восстановительно-окислительных процессов.
Это металл серебряного оттенка с повышенным химически-реакционным свойством, который легко поддается ковке. Металл подвержен коррозии при повышенных температурах и повышенной влажности. Если поместить вещество в чистый кислород, оно поддастся горению. В мелкодисперсном состоянии оно самовозгорится.

Железо химические свойства и реакции

Ниже приведен список, где наглядно показаны химические свойства металла.
1. При обыкновенных условиях ferrum малоактивен, но при нагреве он становится активным и вступает в реакцию практически со всеми неметаллами. Особенно эта черта характерна для мелкодисперсного Fe.
2. Металл взаимодействует со сложными компонентами. К примеру, раскаленный Fe реагирует с водяным паром при температурном режиме от 800 градусов, хотя при привычных условиях этого не происходит.
3. Если оксид железа вступает в реакцию с кислотными оксидами, получаются соли. Так, оксид Fe взаимодействует с серным оксидом, вследствие чего получается сульфат железа (FeO + SO3 = FeSO4).
Еще одним интересным фактом является то, что ни при каких условиях FeO не вступит в реакцию с водой. Кстати, вот формула, на которой видно, что при взаимодействии железа с повышенной влажностью или водой оно окисляется и поддается коррозии: 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3.

Оксид железа свойства

А теперь поговорим об оксиде этого металлического вещества во второй степени окисления. Получают его разными методами:
• неполное восстановление оксида третьей степени водородом;
• неполное восстановление оксида третьей степени угарным газом.
Также нередко 3FeO восстанавливают при помощи обыкновенного железа, из-за чего образуется оксид второй степени. Если нагреть гидроксид Fe, он начнет разлагаться на оксид первой степени и воду.
2FeO является обыкновенным основным оксидом. У него довольно слабые окислительные способности, в отличие от 3FeO.

Добыча железной руды

Добыча

Железо – самый распространенный металл в земной коре после алюминия. Его доля составляет 5,1 процента от общей массы. Встречается, как правило, в виде самородков. Нередко он оказывается на Земле вместе с метеоритами. В промышленности материал получают на железорудных месторождениях и в содержащих ferrum минералах.
К слову, данное вещество встречается во множестве минералов, что обуславливается естественным окрасом. На их цвет влияют концентрация и соотношение ионов. Также ferrum находится в организмах живых существ и растений. К примеру, в человеке может присутствовать до пяти граммов этого металла.
Fe является одним из важнейших элементов в организме. Именно он поддерживает кровоток и обеспечивает нормальные процессы жизнедеятельности. Если происходит дефицит, образуется малокровие в человеческом организме.

Физические характеристики

Как говорилось, материал представляет собой серебристо-белое вещество в натуральном виде. Он достаточно мягок, ковок и тягуч. Температура плавления составляет 1359 градусов по Цельсию. Для сравнения приведем таблицу, в которой указаны температурные условия для плавления других металлов.

Название	Температура плавления	Температура кипения
Олово	232	2 600
Свинец	327	1 750
Медь	1 084	2 562
Никель	1 455	2 913
Серебро	960	2 180
Золото	1 063	2 660
Вольфрам	3 420	5 555

Также ferrum имеет хорошие магнетические свойства, из-за чего используется в электротехнических машинах и аппаратах. А высокая прочность придается благодаря воздействию высоких температур при обработке.

Выделяют технически и химически чистый металл. Так, первая разновидность является низкоуглеродистой сталью, так как содержит около 0,03% углерода, а также еще меньшее количество кислорода, азота и других веществ. Химически чистый Fe отличается за счет почти полного отсутствия примесей. Сюда входят менее 0,01% различных веществ. Поэтому оттенок железа получается серебристым, а внешне оно напоминает платину.

Химически чистый материал противостоит ржавчине и отлично справляется с воздействиями разных кислот. Но даже незначительное количество примесей отбирает у него перечисленные характеристики.

Сферы применения

Как уже говорилось выше, этот элемент – один из самых распространенных. Это делает его недорогим, а значит, популярным. Из железа изготавливают сталь, чугун, феррит и другие сплавы. Благодаря особенным свойствам и характеристикам его применяют в различных областях жизнедеятельности.

Наибольшее применение материал нашел в металлургии. Из него производят строительные конструкции, арматуры. Конечно, в чистой форме его практически не применяют. Во-первых, это не выгодно с точки зрения расходов. Во-вторых, феррум легко поддается окислению. В основе изготовления металлоконструкций лежит чугун или сталь.

Феррум зарекомендовал себя в машиностроении: из него сооружают автомобили, корабли, авиатехнику. Также Fe применяют для производства следующих изделий:

гири, гантели;
ведра, лопаты;
башенные краны;
люки для канализаций;
железнодорожные рельсы;
оружие.

И это лишь малая часть предметов, изготавливающихся при помощи железа и его сплавов. Он занимает лидирующие позиции в промышленности.

Применение железа

В заключение

В данной статье мы поговорили о железе и его свойствах. Это популярный металл с отличными эксплуатационными показателями. Из него делают сплавы, ведь он легко поддается ковке. Помимо этого компонент играет значимую роль в организмах живых существ, а также он содержится в гемоглобине, миоглобине и множестве других ферментов.

Надеемся, публикация была интересной. Ждите новых полезных статей на нашем сайте!

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:

Какое химическое свойство железа иллюстрирует данная реакция

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

Какое химическое свойство железа иллюстрирует данная реакция

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

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!

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

[Deposit Photos]

Химический элемент железо известен людям еще с древности: старинные предметы быта, выполненные из этого материала, ученые приписывают к IV тысячелетию до нашей эры.

Жизнь человека невозможно представить без железа. Считается, что железо используется для промышленных нужд чаще, чем другие металлы. Из него изготавливают важнейшие конструкции. Также железо в небольших количествах содержится в крови. Именно содержание двадцать шестого элемента окрашивает кровь в красный цвет.

Физические свойства железа

Железо — металл бело-серого цвета с серебристым блеском.

Чистое золото

[Wikimedia]

Железо в чистом виде, без примесей, является довольно пластичным материалом, то есть не таким твердым, как мы его привыкли видеть.

У железа ярко выраженные магнитные свойства. Температура плавления металла равняется 1539 градусам Цельсия, а закипает вещество при 2862 градусах.

Химические свойства железа

Наиболее характерные степени окисления железа — +2 и +3, но также получено железо со степенью окисления +6. Железо +3 имеет слабые окислительные свойства.

При температуре до 200 °С железо покрывается плотной оксидной пленкой, которая мешает дальнейшему окислению. В присутствии влаги металл сильно окисляется, покрываясь ржавчиной.

[Deposit Photos]

Железо хорошо реагирует с соляной и разбавленной серной кислотами:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂;

Fe + H₂SO₄(разб.) = FeSO₄ + H₂.

В кислороде железо горит, образуя оксид:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

При нагревании железо может реагировать с неметаллами:

Fe + S = FeS.

Также при температуре 700—900 °С вступает в реакцию с водяным паром:

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂.

Соединения железа

Как известно, у оксидов железа есть ионы с двумя степенями окисления: +2 и + 3. Знать это крайне важно, ведь для разных элементов будут проводиться совершенно разные качественные реакции.

Качественные реакции на железо

Качественная реакция нужна для того, чтобы без труда можно было определить присутствие ионов одного вещества в растворах или примесях другого. Рассмотрим качественные реакции двухвалентного и трехвалентного железа.

Качественные реакции на железо (III)

Определить содержание ионов трехвалентного железа в растворе можно с помощью щелочи. При положительном результате образуется основание — гидроксид железа (III) Fe(OH)₃.

Гидроксид железа (III) Fe(OH)₃

[Wikimedia]

Полученное вещество нерастворимо в воде и имеет бурую окраску. Именно бурый осадок может свидетельствовать о наличии ионов трехвалентного железа в растворе:

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓+ 3NaCl.

Также определить ионы Fe(III) можно с помощью желтой кровяной соли K₃[Fe(CN)₆].

Раствор хлорида железа смешивают с желтоватым раствором кровяной соли. В результате можно увидеть красивый синеватый осадок, который и будет свидетельствовать о том, что в растворе присутствуют ионы трехвалентного железа. Здесь вы найдете зрелищные опыты на изучение свойств железа.

Качественные реакции на железо (II)

Ионы Fe²⁺ вступают в реакцию с красной кровяной солью K₄[Fe(CN)₆]. Если при добавлении соли образуется синеватый осадок, то эти ионы присутствуют в растворе.

[Flickr]

Источник

А томный номер — 26. Символ – Fe (лат. «ferrum»). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Физические свойства железа

Железо – металл серого цвета. В чистом виде оно довольно мягкое, ковкое и тягучее. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – [Ar]3d64s2. В своих соединениях железо проявляет степени окисления «+2» и «+3». Температура плавления железа – 1539 $^{circ}$ С. Железо образует две кристаллические модификации: α- и γ-железо. Первая из них имеет кубическую объемноцентрированную решетку, вторая – кубическую гранецентрированную. α-Железо термодинамически устойчиво в двух интервалах температур: ниже 912 и от 1394 $^{circ}$ С до температуры плавления. Между 912
и 1394 $^{circ}$ С устойчиво γ-железо.

Механические свойства железа зависят от его чистоты – содержания в нем даже весьма малых количеств других элементов. Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы.

Химические свойства железа

Во влажном воздухе железо быстро ржавеет, т.е. покрывается бурым налетом гидратированного оксида железа, который вследствие своей рыхлости не защищает железо от дальнейшего окисления. В воде железо интенсивно корродирует; при обильном доступе кислорода образуются гидратные формы оксида железа (III):

2Fe + 3/2O2 + nH2O = Fe2O3×H2O.

При недостатке кислорода или при затрудненном доступе образуется смешанный оксид (II, III) Fe3O4:

3Fe + 4H2O(v) ↔ Fe3O4 + 4H2↑.

Железо растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑.

Аналогично происходит растворение в разбавленной серной кислоте:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑.

В концентрированных растворах серной кислоты железо окисляется до железа (III):

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O.

Однако, в серной кислоте, концентрация которой близка к 100%, железо становится пассивным и взаимодействия практически не происходит. В разбавленных и умеренно концентрированных растворах азотной кислоты железо растворяется:

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ +2H2O.

При высоких концентрациях азотной кислоты растворение замедляется и железо становится пассивным.

Как и другие металлы железо вступает в реакции с простыми веществами. Реакции взаимодействия железа с галогенами (вне зависимости от типа галогена)
протекают при нагревании. Взаимодействие железа с бромом протекает при повышенном давлении паров последнего:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;

2Fe + Br2 = 2FeBr3;

3Fe + 4I2 = Fe3I8.

Взаимодействие железа с серой (порошок), азотом и фосфором также происходит при нагревании:

Fe + S = FeS;

6Fe + N2 = 2Fe3N;

Fe + P = FeP;

2Fe + P = Fe2P;

3Fe + P = Fe3P.

Железо способно реагировать с такими неметаллами, как углерод и кремний:

3Fe + C = Fe3C;

Fe + Si = FeSi.

Среди реакций взаимодействия железа со сложными веществами особую роль играют следующие реакции — железо способно восстанавливать металлы, стоящие в ряду активности правее него, из растворов солей (1), восстанавливать соединения железа (III) (2):

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (2).

Железо, при повышенном давлении, реагирует с несолеобразующим оксидом – СО с образованием веществ сложного состава – карбонилов — Fe(CO)5, Fe2(CO)9 и Fe3(CO)12.

Железо при отсутствии примесей устойчиво в воде и в разбавленных растворах щелочей.

Получение железа

Основной способ получения железа – из железной руды (гематит, магнетит) или электролиз растворов его солей (в этом случае получают «чистое» железо, т.е. железо без примесей).

Примеры решения задач

Источник