Как да получите fe o 3 от fe2o3 и неговите съединения

Човешкото тяло съдържа около 5 g желязо, по-голямата част (70%) е част от кръвния хемоглобин.

Физични свойства

В свободно състояние желязото е сребристо-бял метал със сивкав оттенък. Чистото желязо е пластично и има феромагнитни свойства. В практиката обикновено се използват железни сплави - чугун и стомана.

Fe е най-важният и най-разпространеният елемент от деветте d-метала от подгрупа VIII. Заедно с кобалта и никела образува „желязното семейство“.

Когато образува съединения с други елементи, често използва 2 или 3 електрона (B = II, III).

Желязото, както почти всички d-елементи от група VIII, не проявява по-висока валентност, равна на номера на групата. Максималната му валентност достига VI и се появява изключително рядко.

Най-типичните съединения са тези, в които Fe атомите са в степен на окисление +2 и +3.

Методи за получаване на желязо

1. Техническото желязо (легирано с въглерод и други примеси) се получава чрез карботермична редукция на естествените му съединения по следната схема:

Възстановяването става постепенно, на 3 етапа:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

Чугунът, получен в резултат на този процес, съдържа повече от 2% въглерод. Впоследствие чугунът се използва за производството на стомана - железни сплави, съдържащи по-малко от 1,5% въглерод.

2. Много чисто желязо се получава по един от следните начини:

а) разлагане на Fe пентакарбонил

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

б) редукция на чист FeO с водород

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

в) електролиза на водни разтвори на Fe +2 соли

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

железен (II) оксалат

Химични свойства

Fe е метал със средна активност и проявява общи свойства, характерни за металите.

Уникална характеристика е способността да "ръждясва" във влажен въздух:

При липса на влага със сух въздух желязото започва да реагира забележимо само при T> 150 ° C; при калциниране се образува "желязна скала" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Желязото не се разтваря във вода при липса на кислород. При много високи температури Fe реагира с водна пара, измествайки водорода от водните молекули:

3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2

Механизмът на ръждясване е електрохимична корозия. Продуктът от ръжда е представен в опростена форма. Всъщност се образува хлабав слой от смес от оксиди и хидроксиди с променлив състав. За разлика от филма Al 2 O 3, този слой не предпазва желязото от по-нататъшно разрушаване.

Видове корозия

Защита на желязото от корозия

1. Взаимодействие с халогени и сяра при високи температури.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 = FeI 2

Образуват се съединения, в които преобладава йонният тип връзка.

2. Взаимодействие с фосфор, въглерод, силиций (желязото не се свързва директно с N2 и H2, но ги разтваря).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Образуват се вещества с променлив състав, като бертолиди (в съединенията преобладава ковалентният характер на връзката)

3. Взаимодействие с "неокисляващи" киселини (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Тъй като Fe е разположено в серията активност вляво от водорода (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), то е в състояние да измести H 2 от обикновените киселини.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. Взаимодействие с "окисляващи" киселини (HNO 3, H 2 SO 4 конц.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Концентрираните HNO 3 и H 2 SO 4 "пасивират" желязото, така че при обикновени температури металът не се разтваря в тях. При силно нагряване настъпва бавно разтваряне (без освобождаване на Н2).

В секцията HNO 3 желязото се разтваря, преминава в разтвор под формата на Fe 3+ катиони и киселинният анион се редуцира до NO*:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Много разтворим в смес от HCl и HNO3

5. Отношение към алкали

Fe не се разтваря във водни разтвори на алкали. Той реагира с разтопени алкали само при много високи температури.

6. Взаимодействие със соли на по-малко активни метали

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Взаимодействие с газообразен въглероден оксид (t = 200°C, P)

Fe (прах) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 желязо пентакарбонил

Fe(III) съединения

Fe 2 O 3 - железен (III) оксид.

Червено-кафяв прах, n. Р. в H 2 O. В природата - "червена желязна руда".

Методи за получаване:

1) разлагане на железен (III) хидроксид

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) изпичане на пирит

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) разлагане на нитрати

Химични свойства

Fe 2 O 3 е основен оксид с признаци на амфотерност.

I. Основните свойства се проявяват в способността да реагират с киселини:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Слаби киселинни свойства. Fe 2 O 3 не се разтваря във водни разтвори на алкали, но когато се слее с твърди оксиди, алкали и карбонати, се образуват ферити:

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - суровина за производство на желязо в металургията:

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO или Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - железен (III) хидроксид

Методи за получаване:

Получава се чрез действието на алкали върху разтворими Fe 3+ соли:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl

По време на приготвянето Fe (OH) 3 е червено-кафява слузесто-аморфна утайка.

Fe (III) хидроксид също се образува по време на окисляването на Fe и Fe (OH) 2 във влажен въздух:

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Fe(III) хидроксид е крайният продукт от хидролизата на Fe 3+ соли.

Химични свойства

Fe(OH)3 е много слаба основа (много по-слаба от Fe(OH)2). Показва забележими киселинни свойства. По този начин Fe (OH) 3 има амфотерен характер:

1) реакциите с киселини протичат лесно:

2) прясна утайка от Fe(OH) 3 се разтваря в горещ конц. разтвори на KOH или NaOH с образуването на хидроксокомплекси:

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

В алкален разтвор Fe (OH) 3 може да се окисли до ферати (соли на желязна киселина H 2 FeO 4, които не се освобождават в свободно състояние):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Fe 3+ соли

Най-важните практически са: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - жълта кръвна сол = Fe 4 3 Пруско синьо (тъмносиня утайка)

б) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 тиоцианат Fe(III) (кървавочервен разтвор)

Железен оксид III е съединение на кислород и желязо и е неорганично вещество. Формула Fe2O3.

Физични свойства:

• в твърдо състояние
• червено-кафяв цвят
• термично стабилен
• точка на топене 1566 °C
• плътност 5,242 g/cm3

Химични свойства:

• не реагира с вода
• се слива с оксиди на други метали и образува двойни оксиди - шпинели
• реагира бавно с алкали и киселини

Приложение:

• полиращ препарат за стъкло и стомана
• производство на цветни минерални бои и цимент
• суровини за топене на желязо
• термитно заваряване
• носител за съхранение (цифров и аналогов) на магнитни ленти
• катализатор за производство на амоняк
• производство на керамика
• хранително-вкусова промишленост (E172)

Получаване на железен оксид 3

Метод 1.В чаша от 400-600 ml се наливат 50 ml азотна киселина (HNO3) и малко вода. След това добавете малко по малко желязо.

Когато цялото желязо се разтвори, е необходимо течността да се филтрира от различни примеси. След филтриране трябва да остане червена течност. Добавете към него разтвор на калиев хидроксид (КОН).

В разтвора веднага започва да се образува утайка (от това се нуждаем). Филтрирайте разтвора. Събраната утайка (Fe(OH)3) се поставя върху желязна или стоманена плоча (не може да се използва фолио) и се поставя в загрята на 100 градуса фурна.
Резултатът е следният прах (Fe2O3):

Метод 2.Добавете малко водороден прекис (H2O2) към чаша солна киселина (HCl). След това добавете желязо към разтвора. Ще започне реакция, по време на която трябва постепенно да добавите водороден прекис.

Разтворът ще започне да става жълт и след това тъмночервен.

След това добавете малко количество вода и калиев хидроксид. Започва да се образува черна утайка (Fe(OH)), която на въздух става кафява.

И изпращаме утайката във фурна, загрята до 700 ° C.

Метод 3.Смесете добре 100 g железен сулфат (FeSO4) и 50 g калцинирана сода (Na2CO3). Поставете в тиган и поставете на силен огън. Загрейте сместа, като разбърквате от време на време. Докато прахът се нагрява, той ще промени цветовете си (синьо -> тъмно лилаво -> черно -> кестеняво). Когато цветът на праха стане червен, увеличете котлона и загрявайте около 20 минути, като не забравяте да разбърквате. След изтичане на времето отстранете от котлона и охладете сместа (Fe2O3).

По материали от сайта: pirotehnika.ruhelp.com

Основните методи за получаване на натриев хидроксид са взаимодействието на натрий с вода, взаимодействието на сода с гасена вар и електролиза на воден разтвор на готварска сол. Нека напишем тези уравнения:

Реакция на натрий с вода

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Взаимодействие на сода с гасена вар

Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → 2NaOH + CaCO 3 ↓

Електролиза на воден разтвор на готварска сол

2NaCl + 2H 2 O (електролиза) → 2NaOH + H 2 + Cl 2

Хидроксидът на желязо II е неразтворима основа, поради което може лесно да се получи чрез взаимодействието на разтворима киселина на желязо II и всякакви основи, освен това може да се получи чрез взаимодействието на оксида и водата. Всички реакции трябва да се извършват без достъп на въздух, тъй като във въздуха железен II хидроксид бързо се окислява до железен III хидроксид. ( 4 Fe(ОХ) 2 +2Н 2 О+О 2 =4 Fe(ОХ) 3 ). Нека напишем уравненията:

FeSO 4 + 2NaOH → Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

FeCl 2 + 2KOH → Fe(OH) 2 ↓ + 2KCl

FeO + H 2 O → Fe(OH) 2 ↓

1. 
   Без да правите изчисления, изчислете знака на промяната на ентропията за реакциите:

1. 
   2CH 4 (g) ↔ C 2 H 2 (g) + 3H 2 (g)
2. 
   N 2(g) + 3H 2(g) ↔ 2NH 3(g)
3. 
   2C (графит) + О 2(ж) ↔ 2CO (G)

Знакът на промяната на ентропията зависи главно от съотношението на газообразните вещества в изходните материали на реакцията и в реакционните продукти.

Кога:

а) от 2 мола газообразни изходни вещества получаваме 4 мола газообразни продукти, следователно ентропията ще се увеличи, следователно знакът на промяната в ентропията е "+".

б) от 4 мола газообразни изходни вещества получаваме 2 мола газообразни продукти, следователно ентропията ще намалее, следователно знакът на промяната в ентропията е "–"

в) от 1 мол газообразни изходни вещества получаваме 2 мола газообразни продукти, следователно ентропията ще се увеличи, следователно знакът на промяната в ентропията е "+".

1. 
   ^ Колко грама от метал, чиято еквивалентна моларна маса е 12,15 g/mol, реагира със 112 cm 3 кислород при стандартни условия?

1. 
   Хетерогенната реакция C (k) + CO 2 (g) ↔ 2CO (g) определя хода на всички процеси на карботермично производство на метали от оксиди. Колко пъти ще се промени скоростта на тази реакция, когато налягането в системата намалее четирикратно? Потвърдете отговора си с изчисления.

Решение:

Съгласно закона за масовото действие, скоростта на химическата реакция е право пропорционална на концентрацията на реагентите, взети до степени, равни на техните стехиометрични коефициенти. Трябва да открием как ще се промени скоростта на предната реакция. Тъй като реакцията е хетерогенна, скоростта на химическата реакция ще зависи само от концентрацията на газовата фаза, тоест от концентрацията на въглероден диоксид, следователно математическият израз на закона за масовото действие за тази реакция ще бъде:

v=k[CO 2 ]

Нека в началния момент [CO 2 ] (init) = x, тогава след намаляване на налягането в системата 4 пъти, концентрацията на въглероден диоксид също ще намалее 4 пъти, т.е. [CO 2 ] (con) = 0,25x

Следователно:

v 1 = к[СЪСО 2 ] (начало) = kx;

v 2 =k[CO 2 ] (kon) =k0.25x

Както се вижда от изчисленията, скоростта на реакцията преди промяната на налягането е 4 пъти по-голяма, следователно намаляването на налягането в системата с 4 пъти ще доведе до намаляване на скоростта на директната реакция с 4 пъти.

Отговор: ще намалее 4 пъти

1. 
   Редукцията на парите на WCl 6 с водород е един от методите за получаване на волфрам WCl 6 (g) + 3H 2 (g) ↔ W (k) + 6HCl (g), ∆ r H 0 = 44,91 kJ. Как трябва да се променят налягането и температурата, за да се увеличи добивът на метал?

Решение:

Трябва да увеличим добива на метал, следователно трябва да изместим равновесието към продуктите на реакцията (надясно).

Тъй като получаваме 6 мола газообразни продукти от 4 мола газообразни продукти, следователно, по време на директния процес, налягането в системата се увеличава, следователно, за да изместим равновесието надясно, според принципа на LeChatelier, трябва да намалим налягането .

Тъй като директната реакция протича с поглъщането на топлина, за да изместим равновесието надясно, трябва да повишим температурата.

За да се увеличи добивът на метал, е необходимо да се намали налягането и да се повиши температурата.

1. 
   ^ Определете моларната концентрация на еквивалентния разтвор, ако 0,1 mol KOH е разтворен в 200 ml?

1. 
   ^ За молекулярното уравнение Na 2 SO 3 + 2HCl ↔ 2NaCl + H 2 SO 3 напишете йонно-молекулното уравнение.

В този случай се образува слабо дисоцииращо вещество - сярна киселина, поради което протича тази химична реакция.

молекулярно:

Na 2 SO 3 + 2HCl ↔ 2NaCl + H 2 SO 3

пълна йонна молекула:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - → 2Na + + 2Cl - +H2SO3

съкратено йонно-молекулярно:

2H + + SO 3 2- → H 2 SO 3

1. 
   Напишете молекулни и йонно-молекулни уравнения за хидролизата на соли: CaCO 3, ZnSO 4, (NH 4) 2 S. Посочете средата на разтвора. Къде ще се измести хидролизното равновесие, когато към разтвор на всяка сол се добави алкал?

Хидролиза CaCO 3 (сол на слаба киселина и силна основа, следователно хидролизата ще протече по аниона)

I етап:

2CaCO 3 + 2HOH → Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2

2Ca 2+ + 2CO 3 2- + 2HOH →Ca 2+ + 2HCO 3 - + Ca 2+ + 2OH -

CO 3 2- + HOH → HCO 3 - + OH -

II етап:

Ca(HCO 3) 2 + 2HOH → Ca(OH) 2 + 2H 2 CO 3

Ca 2+ + 2HCO 3 - + 2HOH → Ca 2+ + 2OH - + 2H 2 CO 3

HCO 3 - + HOH → H 2 CO 3 + OH -

› следователно pH›7 (алкален)

Добавянето на алкали ще увеличи концентрацията на хидроксидни йони в разтвора, т.е. концентрацията на продукта от обратимата реакция ще се увеличи, следователно, според принципа на LeChatelier, равновесието на хидролизата ще се измести към изходните вещества (към наляво).

Хидролиза ZnSO 4 (сол на силна киселина и слаба основа, следователно ще настъпи хидролиза по катиона)

I етап:

2ZnSO 4 + 2HOH →(ZnOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4

2Zn 2+ + 2SO 4 2- + 2HOH →2ZnOH + + SO 4 2- + 2H + + SO 4 2-

Zn 2+- + HOH → ZnOH + + H +

II етап:

(ZnOH) 2 SO 4 + 2HOH → 2Zn(OH) 2 + H 2 SO 4

2ZnOH + + SO 4 2 + 2HOH→ 2Zn(OH) 2 + 2H + + SO 4 2-

^ ZnOH + + HOH → Zn(OH) 2 + H +

‹ следователно pH‹7 (киселинно)

Добавянето на алкали ще увеличи концентрацията на хидроксидни йони в разтвора, което ще свърже хидридните йони, образувани в резултат на хидролизата, т.е. концентрацията на обратимия реакционен продукт ще намалее, следователно, съгласно принципа на LeChatelier, хидролизата равновесието ще се измести към продуктите на хидролизата (надясно).

Хидролиза (Н.Х. 4 ) 2 С (сол на слаба киселина и слаба основа, следователно хидролизата ще продължи по катиона и аниона)

(NH 4) 2 S + 2HOH → 2NH 4 OH + H 2 S

2NH 4 + + S 2- + 2HOH → 2NH 4 OH + H 2 S

= следователно pH=7 (неутрална среда)

В този случай добавянето на основа няма да повлияе на химичното равновесие на хидролизата на амониев сулфид.

1. 
   Попълнете уравнението на реакцията и подредете коефициентите с помощта на електронно-йонния метод