Hogyan szerezzünk fe oh 3-at a vasból és vegyületeiből

Az emberi szervezet körülbelül 5 g vasat tartalmaz, ennek nagy része (70%) a vér hemoglobinjának része.

Fizikai tulajdonságok

A vas szabad állapotában ezüstös-fehér fém, szürkés árnyalattal. A tiszta vas képlékeny és ferromágneses tulajdonságokkal rendelkezik. A gyakorlatban általában vasötvözetek - öntöttvas és acél - használatosak.

A vas a legfontosabb és legnagyobb mennyiségben előforduló eleme a VIII. csoportba tartozó kilenc d-fémnek. A kobalttal és a nikkellel együtt alkotja a „vas családot”.

Amikor más elemekkel vegyületet képez, gyakran 2 vagy 3 elektront használ (B = II, III).

A vas, mint a VIII. csoport szinte minden d-eleme, nem mutat magasabb vegyértéket, mint a csoportszám. Maximális vegyértéke eléri a VI-t, és rendkívül ritkán jelenik meg.

A legjellemzőbb vegyületek azok, amelyekben a vasatomok +2 és +3 oxidációs állapotúak.

A vas beszerzésének módszerei

1. A műszaki vasat (szénnel és egyéb szennyeződésekkel ötvözve) természetes vegyületeinek karbotermikus redukciójával állítják elő a következő séma szerint:

A helyreállítás fokozatosan, 3 szakaszban történik:

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

Az így nyert öntöttvas több mint 2% szenet tartalmaz. Ezt követően az öntöttvasat 1,5%-nál kevesebb szenet tartalmazó acél-vasötvözetek előállítására használják.

2. Nagyon tiszta vasat a következő módok egyikével lehet előállítani:

a) Fe-pentakarbonil bomlása

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

b) a tiszta FeO hidrogénnel történő redukálása

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

c) Fe +2 sók vizes oldatainak elektrolízise

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

vas(II)-oxalát

Kémiai tulajdonságok

A Fe közepes aktivitású fém, és a fémekre jellemző általános tulajdonságokkal rendelkezik.

Egyedülálló tulajdonsága a nedves levegőben való „rozsdásodás” képessége:

Száraz levegővel nedvesség hiányában a vas csak T > 150°C-on kezd észrevehetően reagálni; kalcináláskor „vaskő” Fe 3 O 4 képződik:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

A vas oxigén hiányában nem oldódik vízben. Nagyon magas hőmérsékleten a Fe reakcióba lép a vízgőzzel, és kiszorítja a hidrogént a vízmolekulákból:

3 Fe + 4H 2O(g) = 4H2

A rozsdásodás mechanizmusa az elektrokémiai korrózió. A rozsdaterméket egyszerűsített formában mutatjuk be. Valójában változó összetételű oxidok és hidroxidok keverékéből laza réteg képződik. Az Al 2 O 3 filmmel ellentétben ez a réteg nem védi meg a vasat a további pusztulástól.

A korrózió típusai

Védi a vasat a korróziótól

1. Kölcsönhatás halogénekkel és kénnel magas hőmérsékleten.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 = FeI 2

Olyan vegyületek képződnek, amelyekben az ionos típusú kötés dominál.

2. Kölcsönhatás foszforral, szénnel, szilíciummal (a vas nem kapcsolódik közvetlenül az N2-vel és H2-vel, hanem feloldja azokat).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Változó összetételű anyagok képződnek, például berthollidok (a vegyületekben a kötés kovalens jellege dominál)

3. Kölcsönhatás „nem oxidáló” savakkal (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Mivel a Fe a hidrogéntől balra található aktivitássorban található (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), így képes kiszorítani a H 2-t a közönséges savakból.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

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

4. Kölcsönhatás „oxidáló” savakkal (HNO 3, H 2 SO 4 tömény)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

A tömény HNO 3 és H 2 SO 4 „passziválja” a vasat, így normál hőmérsékleten a fém nem oldódik bennük. Erős melegítésnél lassú oldódás megy végbe (anélkül, hogy H 2 szabadulna fel).

A szakaszban A HNO 3 vas feloldódik, Fe 3+ kationok formájában feloldódik és a savas anion NO*-dá redukálódik:

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

Nagyon jól oldódik HCl és HNO 3 keverékében

5. A lúgokhoz való viszony

A vas nem oldódik lúgok vizes oldatában. Megolvadt lúgokkal csak nagyon magas hőmérsékleten lép reakcióba.

6. Kölcsönhatás kevésbé aktív fémek sóival

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

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

7. Kölcsönhatás gáz-halmazállapotú szén-monoxiddal (t = 200°C, P)

Fe (por) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 vas-pentakarbonil

Fe(III) vegyületek

Fe 2 O 3 - vas(III)-oxid.

Vörös-barna por, n. R. in H 2 O. A természetben - „vörös vasérc”.

Megszerzésének módjai:

1) a vas(III)-hidroxid bomlása

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

2) piritégetés

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

3) nitrát bomlás

Kémiai tulajdonságok

A Fe 2 O 3 egy bázikus oxid, az amfoteritás jeleivel.

I. A fő tulajdonságok a savakkal való reakcióképességben nyilvánulnak meg:

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

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

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

II. Gyenge savas tulajdonságok. A Fe 2 O 3 nem oldódik lúgok vizes oldatában, de szilárd oxidokkal, lúgokkal és karbonátokkal egyesülve ferritek képződnek:

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 - nyersanyag vasgyártáshoz a kohászatban:

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

Fe(OH) 3 - vas(III)-hidroxid

Megszerzésének módjai:

Lúgok hatására oldható Fe 3+ sókon nyerik:

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

Az előállítás időpontjában a Fe(OH) 3 vörösesbarna nyálkás-amorf üledék.

Fe(III)-hidroxid képződik a Fe és a Fe(OH) 2 nedves levegőben történő oxidációja során is:

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

4Fe(OH)2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH)3

A Fe(III)-hidroxid a Fe 3+ sók hidrolízisének végterméke.

Kémiai tulajdonságok

A Fe(OH)3 nagyon gyenge bázis (sokkal gyengébb, mint a Fe(OH)2). Érezhető savas tulajdonságokat mutat. Így a Fe(OH)3 amfoter jellegű:

1) a savakkal való reakciók könnyen előfordulnak:

2) a friss Fe(OH) 3 csapadék feloldódik forró konc. KOH vagy NaOH oldatok hidroxo-komplexeket képezve:

Fe(OH)3 + 3KOH = K3

Lúgos oldatban a Fe(OH) 3 ferrátokká oxidálható (a vassav H 2 FeO 4 sói, amelyek szabad állapotban nem szabadulnak fel):

2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

Fe 3+ sók

A gyakorlatban a legfontosabbak: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - sárga vérsó = Fe 4 3 poroszkék (sötétkék csapadék)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 tiocianát Fe(III) (vérvörös oldat)

A III-as vas-oxid oxigén és vas vegyülete, és szervetlen anyag. Fe2O3 képlet.

Fizikai tulajdonságok:

• szilárd állapot
• vörös-barna színű
• termikusan stabil
• olvadáspont: 1566 °C
• sűrűsége 5,242 g/cm3

Kémiai tulajdonságok:

• vízzel nem lép reakcióba
• más fémek oxidjaival egyesül, és kettős oxidokat - spinelleket - képez
• lassan reagál lúgokkal és savakkal

Alkalmazás:

• polírozószer üveghez és acélhoz
• színes ásványi festékek és cement gyártása
• nyersanyagok a vas olvasztásához
• termit hegesztés
• tárolóeszköz (digitális és analóg) mágnesszalagokon
• katalizátor az ammónia előállításához
• kerámia gyártás
• élelmiszeripar (E172)

Vas-oxid előállítása 3

1. módszer. Egy 400-600 ml-es pohárba öntsünk 50 ml salétromsavat (HNO3) és kevés vizet. Ezután apránként adjunk hozzá vasat.

Amikor az összes vas feloldódott, meg kell szűrni a folyadékot a különféle szennyeződésektől. Szűrés után vörös folyadéknak kell maradnia. Adjunk hozzá kálium-hidroxid (KOH) oldatot.

Az oldatban azonnal csapadék kezd képződni (erre van szükségünk). Szűrjük le az oldatot. Az összegyűjtött csapadékot (Fe(OH)3) vas- vagy acéllapra (fólia nem használható) tegyük 100 fokra felmelegített sütőbe.
A kimenet a következő por (Fe2O3):

2. módszer. Adjunk hozzá kevés hidrogén-peroxidot (H2O2) egy pohár sósavhoz (HCl). Ezután adjunk hozzá vasat az oldathoz. Megkezdődik egy reakció, amelynek során fokozatosan kell hozzáadni a hidrogén-peroxidot.

Az oldat sárgává, majd sötétvörössé kezd válni.

Ezután adjunk hozzá kis mennyiségű vizet és kálium-hidroxidot. Fekete csapadék (Fe(OH)) kezd képződni, ami a levegőben barnává válik.

Az üledéket pedig 700 °C-ra felmelegített sütőbe küldjük.

3. módszer. Alaposan keverjen össze 100 g vas-szulfátot (FeSO4) és 50 g szódát (Na2CO3). Tegyük egy serpenyőbe, és tegyük erős tűzre. A keveréket időnként megkeverve felmelegítjük. Ahogy a por felmelegszik, színe megváltozik (kék -> sötétlila -> fekete -> gesztenyebarna). Amikor a por színe pirosra fordul, növelje a hőt, és melegítse körülbelül 20 percig, ne felejtse el keverni. Az idő letelte után vegye le a tűzről, és hűtse le a keveréket (Fe2O3).

A pirotehnika.ruhelp.com webhelyről származó anyagok alapján

A nátrium-hidroxid előállításának fő módszerei a nátrium és a víz kölcsönhatása, a szóda kölcsönhatása az oltott mésszel és a konyhasó vizes oldatának elektrolízise. Írjuk fel ezeket az egyenleteket:

Nátrium reakciója vízzel

2Na + 2H 2O → 2NaOH + H2

A szóda kölcsönhatása az oltott mésszel

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

A konyhasó vizes oldatának elektrolízise

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

A vas-II-hidroxid oldhatatlan bázis, ezért könnyen előállítható oldható vas-II-sav és bármilyen lúg kölcsönhatásával, emellett oxid és víz kölcsönhatásával is előállítható. Minden reakciót levegő hozzáférése nélkül kell végrehajtani, mivel levegőben a vas-II-hidroxid gyorsan vas-III-hidroxiddá oxidálódik. ( 4 Fe(Ó) 2 +2H 2 O+O 2 =4 Fe(Ó) 3 ). Írjuk fel az egyenleteket:

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. 
   Számítások elvégzése nélkül számítsa ki a reakciók entrópiaváltozásának előjelét:

1. 
   2CH 4 (g) ↔ C 2 H 2 (g) + 3H 2 (g)
2. 
   N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2NH 3 (g)
3. 
   2C (grafit) + O 2(d) ↔ 2CO (G)

Az entrópiaváltozás előjele elsősorban a reakció kiindulási anyagában és a reakciótermékekben lévő gáznemű anyagok arányától függ.

Amikor:

a) 2 mol gáznemű kiindulási anyagból 4 mol gáznemű terméket kapunk, ezért az entrópia megnő, ezért az entrópia változásának előjele „+”.

b) 4 mol gáznemű kiindulási anyagból 2 mol gáznemű terméket kapunk, ezért az entrópia csökken, ezért az entrópia változásának előjele „–”

c) 1 mol gáznemű kiindulási anyagból 2 mol gáznemű terméket kapunk, ezért az entrópia megnő, ezért az entrópia változásának előjele „+”.

1. 
   ^ Hány gramm fém, amelynek ekvivalens moláris tömege 12,15 g/mol, reagál normál körülmények között 112 cm 3 oxigénnel?

1. 
   A C (k) + CO 2 (g) ↔ 2CO (g) heterogén reakció meghatározza a fémek oxidokból történő karbotermikus előállításának összes folyamatát. Hányszor változik meg ennek a reakciónak a sebessége, ha a rendszer nyomása négyszeresére csökken? Számításokkal erősítse meg válaszát.

Megoldás:

A tömeghatás törvénye szerint a kémiai reakció sebessége egyenesen arányos a reagensek koncentrációjával, amelyet sztöchiometrikus együtthatójukkal egyenlő fokra vesszük. Meg kell találnunk, hogyan fog változni az előre irányuló reakció sebessége. Mivel a reakció heterogén, a kémiai reakció sebessége csak a gázfázis koncentrációjától, azaz a szén-dioxid koncentrációjától függ, ezért a tömeghatás törvényének matematikai kifejezése erre a reakcióra a következő lesz:

v=k[CO 2 ]

Legyen a kezdeti pillanatban [CO 2 ] (init) = x, majd a rendszernyomás 4-szeres csökkentését követően a szén-dioxid koncentrációja is négyszeresére csökken, azaz [CO 2 ] (con) = 0,25x

Ennélfogva:

v 1 = k[VAL VELO 2 ] (kezdet) = kx;

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

Amint a számításokból látható, a nyomásváltozás előtti reakciósebesség 4-szer nagyobb, ezért a rendszernyomás 4-szeres csökkentése a közvetlen reakció sebességének 4-szeres csökkenéséhez vezet.

Válasz: 4-szeresére csökken

1. 
   A WCl 6 gőzeinek hidrogénnel történő redukálása a wolfram WCl 6 (g) + 3H 2 (g) ↔ W (k) + 6HCl (g) előállításának egyik módszere, ∆ r H 0 = 44,91 kJ. Hogyan kell változtatni a nyomáson és a hőmérsékleten a fémhozam növelése érdekében?

Megoldás:

Növelnünk kell a fém hozamát, ezért az egyensúlyt a reakciótermékek felé kell tolni (jobbra).

Mivel 4 mol gáznemű termékből 6 mol gáznemű terméket kapunk, ezért a közvetlen folyamat során a rendszerben megnő a nyomás, ezért az egyensúly jobbra tolásához LeChatelier elve szerint csökkenteni kell a nyomást. .

Mivel a közvetlen reakció a hő elnyelésével megy végbe, az egyensúly jobbra tolásához növelni kell a hőmérsékletet.

A fémhozam növeléséhez csökkenteni kell a nyomást és növelni kell a hőmérsékletet.

1. 
   ^ Határozza meg az ekvivalens oldat moláris koncentrációját, ha 0,1 mol KOH-t oldunk 200 ml-ben?

1. 
   ^ A Na 2 SO 3 + 2HCl ↔ 2NaCl + H 2 SO 3 molekuláris egyenlethez írjuk fel az ionos-molekula egyenletet!

Ebben az esetben egy gyengén disszociálódó anyag képződik - kénsav, amely miatt ez a kémiai reakció megtörténik.

molekuláris:

Na 2 SO 3 + 2HCl ↔ 2NaCl + H 2 SO 3

teljes ion-molekuláris:

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

ion-molecular rövidítve:

2H + + SO 3 2- → H 2 SO 3

1. 
   Írjon fel molekuláris és ionos-molekuláris egyenleteket a sók hidrolízisére: CaCO 3, ZnSO 4, (NH 4) 2 S. Adja meg az oldat közeget! Merre tolódik el a hidrolízis egyensúlya, ha lúgot adunk az egyes sók oldatához?

Hidrolízis CaCO 3 ( gyenge sav és erős bázis sója, ezért a hidrolízis az anion mentén megy végbe)

színpadra állítom:

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 szakasz:

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 -

› ezért pH›7 (lúgos)

A lúg hozzáadása növeli a hidroxid ionok koncentrációját az oldatban, azaz a reverzibilis reakció termékének koncentrációja nő, ezért a LeChatelier-elv szerint a hidrolízis egyensúlya a kiindulási anyagok felé tolódik el (a bal).

Hidrolízis ZnSO 4 ( egy erős sav és egy gyenge bázis sója, ezért hidrolízis megy végbe a kation mentén)

színpadra állítom:

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 szakasz:

(ZnOH) 2SO 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 +

‹ ezért pH‹7 (savas)

A lúg hozzáadása megnöveli az oldatban a hidroxidionok koncentrációját, ami megköti a hidrolízis eredményeként képződő hidridionokat, azaz csökken a reverzibilis reakciótermék koncentrációja, ezért a LeChatelier-elv szerint a hidrolízis az egyensúly a hidrolízistermékek felé tolódik el (jobbra).

Hidrolízis (N.H. 4 ) 2 S ( gyenge sav és gyenge bázis sója, ezért a hidrolízis a kation és az anion mentén megy végbe)

(NH 4) 2 S + 2HOH → 2NH 4 OH + H 2 S

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

= tehát pH=7 (semleges környezet)

Ebben az esetben a lúg hozzáadása nem befolyásolja az ammónium-szulfid hidrolízisének kémiai egyensúlyát.

1. 
   Egészítse ki a reakcióegyenletet, és rendezze az együtthatókat elektron-ion módszerrel!