Оксида железа 3 какие свойства
Оксид железа (III), свойства, получение, химические реакции.
Оксид железа (III) – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Fe2O3.
Краткая характеристика оксида железа (III)
Модификации оксида железа (III)
Физические свойства оксида железа (III)
Получение оксида железа (III)
Химические свойства оксида железа (III)
Химические реакции оксида железа (III)
Применение и использование оксида железа (III)
Краткая характеристика оксида железа (III):
Оксид железа (III) – неорганическое вещество красно-коричневого цвета.
Оксид железа (III) содержит три атома кислорода и два атома железа.
Химическая формула оксида железа (III) Fe2O3.
В воде не растворяется. С водой не реагирует.
Термически устойчив.
Оксид железа (III) – амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Как амфотерный оксид проявляет в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства.
Модификации оксида железа (III):
Известны следующие кристаллические модификации железа: α-Fe2O3, γ-Fe2O3.
Физические свойства оксида железа (III)*:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | Fe2O3 |
| Синонимы и названия иностранном языке | iron(III) oxide (англ.) гематит (рус.) красный железняк (рус.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | красно-коричневые тригональные кристаллы |
| Цвет | красно-коричневый |
| Вкус | —** |
| Запах | — |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 | 5242 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 | 5,242 |
| Температура кипения, °C | 1987 |
| Температура плавления, °C | 1566 |
| Молярная масса, г/моль | 159,69 |
Примечание:
* оксид железа α-форма.
** — нет данных.
Получение оксида железа (III):
В природе встречается в виде минералов гематита (красный железняк), лимонита и маггемита.
Оксид железа (III) получают в результате следующих химических реакций:
- 1. окисления железа:
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3.
- 2. термического разложения полигидрата оксида железа (III):
Fe2O3•nH2O → Fe2O3 + nH2O (t = 500-700 oC).
- 3. термического разложения метагидроксида железа:
2FeO(OH) → Fe2O3 + H2O (t = 500-700 oC).
- 4. термического разложения гидроксида железа (III):
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t°).
- 5. термического разложения сульфата железа (III):
Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + 3SO3 (t = 500-700 oC).
Химические свойства оксида железа (III). Химические реакции оксида железа (III):
Оксид железа (III) относится к амфотерным оксидам, но с большим преобладанием основных свойств.
Химические свойства оксида железа (III) аналогичны свойствам амфотерных оксидов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
1. реакция оксида железа (III) с алюминием:
2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2О (t°).
В результате реакции образуется оксид алюминия и железо.
2. реакция оксида железа (III) с углеродом:
Fe2O3 + 3С → 2Fe + 3CО (t°).
В результате реакции образуется железо и оксид углерода.
3. реакция оксида железа (III) с водородом:
Fe2O3 + H2 → 2FeO + H2О (t°),
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2О (t = 1050-1100 °C),
3Fe2O3 + H2 → 2Fe3O4 + H2О (t = 400 °C).
В результате реакции в первом случае образуется оксид железа (II) и вода, во втором – железо и вода, в третьем – оксид железа (II, III) и вода.
4. реакция оксида железа (III) с железом:
Fe2O3 + Fe → 3FeО (t = 900 °C).
В результате реакции образуется оксид железа (II).
5. реакция оксида железа (III) с оксидом натрия:
5Na2О + Fe2O3 → 2Na5FeО4 (t = 450-500 °C).
В результате реакции образуется соль – феррат натрия.
6. реакция оксида железа (III) с оксидом магния:
MgО + Fe2O3 → MgFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит магния.
7. реакция оксида железа (III) с оксидом меди (II):
CuО + Fe2O3 → CuFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит меди.
8. реакция оксида железа (III) с оксидом титана:
TiО + Fe2O3 → TiFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит титана.
9. реакция оксида железа (III) с оксидом марганца:
MnО + Fe2O3 → MnFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит марганца.
10. реакция оксида железа (III) с оксидом никеля:
NiО + Fe2O3 → NiFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит никеля.
11. реакция оксида железа (III) с оксидом кадмия:
CdО + Fe2O3 → CdFe2О4 (t°).
В результате реакции образуется соль – феррит кадмия.
12. реакция оксида железа (III) с оксидом цинка:
ZnО + Fe2O3 → ZnFe2О4 (t = 450-500 °C),
ZnО + Fe2O3 → Fe2ZnО4 (t = 450-500 °C).
В результате реакции образуется оксид железа-цинка.
13. реакция оксида железа (III) с оксидом кальция:
CaО + Fe2O3 → CaFe2О4 (t = 900-1000 °C)
В результате реакции образуется оксид кальция-железа.
14. реакция оксида железа (III) с оксидом углерода:
Fe2O3 + 3СО → 2Fe + 3СО2 (t = 700 °C),
Fe2O3 + СО → 2FeО + СО2 (t = 500-600 °C),
3Fe2O3 + СО → 2Fe3О4 + СО2 (t = 400 °C),
В результате реакции в первом случае образуется железо и углекислый газ, во втором – оксид железа (II) и углекислый газ, в третьем – оксид железа (II, III) и углекислый газ.
15. реакция оксида железа (III) с гидроксидом натрия:
Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2О (t = 600 oC, p).
В результате реакции образуется соль – феррит натрия и вода. Реакция протекает при избыточном давлении.
16. реакция оксида железа (III) с карбонатом натрия:
Fe2O3 + Na2СO3 → 2NaFeO2 + СО2 (t = 800-900 oC).
В результате реакции образуется соль – феррит натрия и оксид углерода.
17. реакция оксида железа (III) с плавиковой кислотой:
Fe2O3 + 6HF → 2FeF3 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – фторид железа и вода.
18. реакция оксида железа (III) с азотной кислотой:
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – нитрат железа и вода. Азотная кислота – разбавленный раствор.
Аналогично проходят реакции оксида железа и с другими кислотами.
19. реакция оксида железа (III) с бромистым водородом (бромоводородом):
Fe2O3 + 6HBr → 2FeBr3 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – бромид железа и вода.
20. реакция оксида железа (III) с йодоводородом:
Fe2O3 + 6HI → 2FeI3 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – йодид железа и вода.
21. реакция оксида железа (III) с хлоридом железа:
Fe2O3 + FeСl3 → 3FeOCl3 (t = 350 oC).
В результате химической реакции получается оксид хлорида-железа.
22. реакция термического разложения оксида железа (III):
6Fe2O3 → 4Fe3O4 + O2 (t = 1200-1390 oC).
В результате химической реакции получается оксид железа (II, III) и кислород.
Применение и использование оксида железа:
Оксид железа используется в металлургии для выплавки чугуна, как катализатор в химической и нефтехимической промышленности, как пищевая добавка (E172), как компонент керамики, красок и пр. целей.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
карта сайта
оксид железа реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие оксида железа
реакции с оксидом железа
Коэффициент востребованности
10 243
Источник
| Оксид железа(II,III) | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Оксид железа(II,III) |
| Традиционные названия | закись-окись железа, железная окалина, магнетит, магнитный железняк |
| Хим. формула | Fe3O4 |
| Состояние | чёрные кристаллы |
| Молярная масса | 231,54 г/моль |
| Плотность | 5,11; 5,18 г/см³ |
| Твёрдость | 5,6-6,5 |
| Температура | |
| • плавления | разл. 1538; 1590; 1594 °C |
| Мол. теплоёмк. | 144,63 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −1120 кДж/моль |
| Рег. номер CAS | 1317-61-9 |
| PubChem | 16211978 |
| Рег. номер EINECS | 215-277-5 |
| SMILES | O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2 |
| InChI | InChI=1S/3Fe.4O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N |
| ChEBI | CHEBI:50821 |
| ChemSpider | 17215625, 21169623 и 21250915 |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Оксид железа(II,III), закись-окись железа, железная окалина — неорганическое соединение, двойной оксид металла железа с формулой Fe3O4 или FeO·Fe2O3, чёрные кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидрат.
Получение[править | править код]
- В природе встречаются большие залежи минерала магнетита (магнитного железняка) — Fe3O4 с различными примесями.
- Сжигание порошкообразного железа на воздухе:
- Действие перегретого пара на железо:
- Осторожное восстановление оксида железа(III) водородом:
Физические свойства[править | править код]
Оксид железа(II,III) при комнатной температуре образует чёрные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F d3m, параметры ячейки a = 0,844 нм, Z = 8 (структура шпинели). При 627 °С α-форма переходит в β-форму. При температуре ниже 120—125 К существует моноклинная форма.
Ферромагнетик с точкой Кюри 858 К (585 °С)[источник не указан 664 дня].
Обладает электрической проводимостью. Полупроводник. Электропроводность низкая. Истинная удельная электропроводность монокристаллического магнетита максимальна при комнатной температуре (250 Ом−1·см−1), она быстро снижается при понижении температуры, достигая значения около 50 Ом−1·см−1 при температуре перехода Вервея (англ.)русск. (фазового перехода от кубической к низкотемпературной моноклинной структуре, существующей ниже TV = 120—125 К)[1]. Электропроводность моноклинного низкотемпературного магнетита на 2 порядка ниже, чем кубического (~1 Ом−1·см−1 при TV); она, как и у любого типичного полупроводника, очень быстро уменьшается с понижением температуры, достигая нескольких единиц ×10−6 Ом−1·см−1 при 50 К. При этом моноклинный магнетит, в отличие от кубического, проявляет существенную анизотропию электропроводности — проводимость вдоль главных осей может отличаться более чем в 10 раз. При 5,3 К электропроводность достигает минимума ~10−15 Ом−1·см−1 и растёт при дальнейшем понижении температуры. При температуре выше комнатной электропроводность медленно уменьшается до ≈180 Ом−1·см−1 при 780—800 К, а затем очень медленно растёт вплоть до температуры разложения[2].
Кажущаяся величина электропроводности поликристаллического магнетита в зависимости от наличия трещин и их ориентировки может отличаться в сотни раз.
Образует кристаллогидрат состава Fe3O4·2H2O.
Химические свойства[править | править код]
- Разлагается при нагревании:
- Реагирует с разбавленными кислотами:
- Реагирует с концентрированными окисляющими кислотами:
- Реагирует с щелочами при сплавлении:
- Окисляется кислородом воздуха:
- Восстанавливается водородом и монооксидом углерода:
- Конпропорционирует при спекании с железом:
Применение[править | править код]
- Изготовление специальных электродов.
Литература[править | править код]
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
- Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
- Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
- Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
- Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
Примечания[править | править код]
Источник
Оксид железа 3 (III) – амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств.
Цвет находится в красном спектре от темно-бурого до красно-коричневого с химической формулой Fe2O3.
Существует в трех полиморфных модификациях.
Оксид железа 3 легко реагирует с кислотами, не взаимодействует с растворами щелочей, но при плавлении образует ферриты.
Оксид железа (iii) способен проявлять как восстановительные так и окислительные свойства.
При нагревании восстанавливается водородом или оксидом углерода (II), при этом ярко выражены его окислительные свойства, из-за сильных окислителей в среде щелочей начинает проявлять восстановительные свойства.
При температуре свыше 1400 С начинает разлагаться.
Оксид железа 3 сплавляется с оксидами других металлов и преобразуется в двойные оксиды-шпинели. Также он достаточно термически устойчив к высоким температурам без потери своих физико-химических свойств.
Оксид железа (III) встречается в минералах красной железной руды (гематит), маггемит и является наиболее стабильным из всех оксидов железа. Не растворяется в воде, очень легкий, атмосферостойкий и устойчивый к соляной кислоте. При взаимодействии с основными металлами, такими как алюминий или магний, а также водородом происходит восстановление элементарного железа.
Историческая справка
В древности первородные моря были обогащены солями железа в результате многочисленных падений метеоритов. Железные метеориты окислялись до оксидов железа, которые затем откладывались в почве. Так появились месторождения железной руды.
Натуральные оксиды и гидроксиды железа известны с доисторических времен и использовались в качестве пигментов в наскальных рисунках более 35 000 лет назад. В железный век с 1500 г. до н.э. железные руды стали очень важным продуктом, поскольку металлическое железо могло быть получено путем восстановления углем.
В древние времена красный оксид железа использовался в основном для производства керамики. Даже сегодня типичные красные и желтые тона красок для домов в деревнях и городах Средиземноморья свидетельствуют об использовании этих элементов в качестве краски для стен. В церковной и художественной живописи от средневековья до наших дней они были наиболее важными красными и желтыми пигментами из-за своей долговечности.
С началом индустриальной эпохи природные руды и земли были заменены искусственно произведенными железооксидными пигментами. Месторождения железной руды можно найти в США, Бразилии, России, Норвегии, на острове Эльба и в Германии.
Железные руды в основном используются для производства чугуна. Все оксиды железа, гидроксиды и все окрашенные земли находятся в виде тонкоизмельченных пигментов. Красный оксид железа соответствует химическому составу ржавчины и поэтому важен для защиты от ржавчины в стальных конструкциях и в судостроении. Искусственные оксиды железа одобрены в качестве пищевых красителей. Например, колбасные оболочки часто окрашиваются именно оксидом железа. Синтетический черный оксид железа обладает очень высокой непрозрачностью, поэтому художники ценят его за глубокие черные контуры и создаваемые им поверхности.
Производство
Оксид железа (3) получают путем измельчения красной железной руды и последующей очистки. Его также получают путем отжига нитрата железа (III) или сульфата железа, а также при обжиге пирита.
Применение
Оксид железа (iii) имеет большое значение для производства чугуна. Используется в качестве пигмента для антикоррозийных красок и для окрашивания керамики. Цвет варьируется от красно-оранжевого до темно-красного. Смеси для термитной сварки также содержат оксид железа (3). Одобрен в качестве пищевой добавки E 172.
Из-за своей намагничиваемости оксид железа (III) подходит в качестве материала-носителя для магнитных лент, которые до сих пор используются в профессиональных музыкальных студиях.
Отожженный Fe2O3 очень твердый, поэтому его можно использовать в качестве полирующего агента для стекла, металла и драгоценных камней.
Первая помощь
Глаза
Промыть глаза в течение 10 минут под проточной водой с широко открытыми веками.
Кожа
В случае даже массивного загрязнения кожи достаточно снять загрязненную одежду и тщательно промыть пораженные участки кожи водой с мылом.
Дыхательная система
Вывести пострадавшего из опасной зоны на свежий воздух. Доставить в больницу.
Проглатывание
Прополоскать рот, выплюнуть жидкость. Немедленно, если пострадавший в сознании, дать выпить 1 стакан воды (около 200 мл). Доставить в больницу.
Информация для врача
Частицы железа могут вызывать механический конъюнктивит, вызывая эрозию роговицы на глазу. Кожный контакт не вызывает или вызывает незначительное раздражение.
Металлический привкус, кашель, признаки острого гастрита возможны после приема внутрь значительных доз.
Источник
Физические свойства FeO(II):
- кристаллы черного цвета;
- плотность 5,7 г/см3;
- нерастворим в воде.
Химические свойства FeO(II):
- это основной оксид;
- легко вступает в реакции с кислотами, образуя соли железа:
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O;
FeO+2HCl = FeCl2+H2O - легко окисляется кислородом воздуха:
4FeO+O2 = 2Fe2O3 - FeO(II) получают восстановлением FeO(III) при высоких температурах:
Fe2O3+H2 = 2Fe+H2O;
Fe2O3+CO = 2FeO+CO2↑
Гидроксид железа Fe(OH)2(II)
Физические свойства Fe(OH)2:
- белый порошок;
- на воздухе частично окисляется, приобретая зеленый оттенок;
- не растворяется в воде.
Химические свойства Fe(OH)2:
- Fe(OH)2 проявляет основные свойства;
- в присутствии влаги окисляется, образуя гидроксид железа (III), приобретая при этом бурый цвет:
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 - легко реагирует с кислотами:
Fe(OH)2+2HCl = FeCl2+2H2O
Fe(OH)2+H2SO4 = FeSO4+2H2O - в концентрированных растворах щелочей образует ферраты (комплексные соли железа) при кипячении:
Fe(OH)2+2NaOH = Na2[Fe(OH)4] - разлагается при нагревании:
Fe(OH)2 = FeO+H2O
Получают Fe(OH)2 из солей железа (II) при их взаимодействии с щелочами:
FeCl2+2NaOH = Fe(OH)2+2NaCl
FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4
Поскольку, Fe+2 легко окисляется до Fe+3, все соединения железа(II) являются восстановителями. Также восстановительными свойствами обладают и соли железа (II).
Качественная реакция на катион железа (II):
- для обнаружения Fe+2 используют красную кровяную соль (гексацианоферрат калия):
3FeSO4+2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2↓+3K2SO4 - о присутствии катионов железа судят по образовавшемуся осадку темно-синего цвета (турнбулева синь):
3Fe2++2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2↓
Оксид железа Fe2O3(III)
Физические свойства Fe2O3:
- порошок бурого цвета;
- может существовать в трех модификациях: α, β, γ
- нерастворим в воде.
Химические свойства Fe2O3:
- Fe2O3 проявляет амфотерные свойства;
- реагирует с кислотами:
Fe2O3+6HCl = 2FeCl3+3H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O - реагирует с твердыми щелочами при высокой температуре:
Fe2O3+2NaOH = 2NaFeO2+H2O
Fe2O3+2KOH = 2KFeO2+H2O - реагирует с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:
Fe2O3+Na2CO3 = 2NaFeO2+CO2 - реагирует с восстановителями:
Fe2O3+2Al = 2Fe+Al2O3
3Fe2O3+CO = 2Fe3O4+CO2↑
Fe2O3 получают:
- обжигом пирита:
4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2↑ - разложением гидроксида железа (III):
2Fe(OH)3 = Fe2O3+3H2O
Fe2O3 содержится в буром и красном железняке, являющихся исходным сырьем в производстве чугуна.
Гидроксид железа Fe(OH)3(III)
Физические свойства Fe(OH)3:
- вещество рыхлой консистенции красно-коричневого цвета.
Химические свойства Fe(OH)3:
- Fe(OH)3 является слабым основанием;
- Fe(OH)3 проявляет амфотерные свойства с преобладанием оснОвных;
- реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей:
Fe(OH)3+3HCl = FeCl3+3H2O - реагирует с концентрированными растворами щелочей при длительном нагревании с образованием устойчивых гидроксокомплексов:
Fe(OH)3+3NaOH = Na3[Fe(OH)6] - при нагревании разлагается с образованием оксида железа (III):
2Fe(OH)3 = Fe2O3+3H2O - Fe(OH)3 получают из солей железа (III) при их взаимодействии с щелочами:
Fe(OH)3+3NaOH = Fe(OH)3↓+3NaCl
Поскольку, под действием восстановителей Fe+3 превращается в Fe+2, все соединения железа со степенью окисления +3 являются окислителями:
2Fe+3Cl3+2KI-1 = 2Fe+2Cl2+2KCl+I20
Качественные реакции на катион железа (III):
- катионы Fe+3 обнаруживаются действием желтой кровяной соли (гексацианоферрат калия) – реакция идет с выпадением берлинской лазури (осадка темно-синего цвета):
4Fe+3Cl3+3K4[Fe(CN)6]-4 = Fe4[Fe(CN)6]3↓+12KCl - катионы Fe+3 обнаруживаются роданидом аммония (в результате реакции образуется роданид железа красного цвета):
Fe+3Cl3+3NH4CNS- ↔ Fe(CNS)3+3NH4Cl
Соли железа
- Соли, в которых железо имеет степень окисления +2 (FeCl2, FeSO4), обладают восстановительными свойствами:
- сульфат железа FeSO4 применяют в качестве фунгицидов, консерванта древесины, как компонент электролитов;
- хлорид железа FeCl2 применяют для получения хлорида железа (III), в качестве катализатора в органическом синтезе.
- Соли, в которых железо имеет степень окисления +3 (FeCl3, Fe2(SO4)3), являются слабыми окислителями:
- сульфат железа Fe2(SO4)3 применяют для очистки воды, для получения квасцов, как компонент электролитов;
- хлорид железа FeCl3 применяют в качестве коагулятора при очистке воды, катализатора в органическом синтезе, протравы при крашении текстиля.
Источник