Ako získať fe oh 3 z Fe2o3
Ľudské telo obsahuje asi 5 g železa, väčšina (70 %) je súčasťou krvného hemoglobínu.
Fyzikálne vlastnosti
Vo voľnom stave je železo strieborno-biely kov so sivastým odtieňom. Čisté železo je tvárne a má feromagnetické vlastnosti. V praxi sa zvyčajne používajú zliatiny železa - liatina a oceľ.
Fe je najdôležitejším a najrozšírenejším prvkom z deviatich d-kovov podskupiny skupiny VIII. Spolu s kobaltom a niklom tvorí „rodinu železa“.
Pri tvorbe zlúčenín s inými prvkami často využíva 2 alebo 3 elektróny (B = II, III).
Železo, ako takmer všetky d-prvky skupiny VIII, nevykazuje vyššiu mocnosť rovnajúcu sa číslu skupiny. Jeho maximálna valencia dosahuje VI a objavuje sa extrémne zriedkavo.
Najtypickejšie zlúčeniny sú tie, v ktorých sú atómy Fe v oxidačnom stave +2 a +3.
Spôsoby získavania železa
1. Technické železo (legované uhlíkom a inými nečistotami) sa získava karbotermickou redukciou jeho prírodných zlúčenín podľa tejto schémy:
K zotaveniu dochádza postupne, v 3 fázach:
1) 3Fe203 + CO = 2Fe304 + CO2
2) Fe304 + CO = 3FeO + CO2
3) FeO + CO = Fe + C02
Liatina, ktorá je výsledkom tohto procesu, obsahuje viac ako 2 % uhlíka. Následne sa z liatiny vyrába oceľ – zliatiny železa obsahujúce menej ako 1,5 % uhlíka.
2. Veľmi čisté železo sa získava jedným z nasledujúcich spôsobov:
a) rozklad Fe pentakarbonylu
Fe(CO)5 = Fe + 5СО
b) redukcia čistého FeO vodíkom
FeO + H2 = Fe + H20
c) elektrolýza vodných roztokov solí Fe +2
FeC204 = Fe + 2C02
oxalát železitý
Chemické vlastnosti
Fe je kov strednej aktivity a vykazuje všeobecné vlastnosti charakteristické pre kovy.
Jedinečnou vlastnosťou je schopnosť „hrdzavenia“ vo vlhkom vzduchu:
V neprítomnosti vlhkosti so suchým vzduchom začne železo zreteľne reagovať až pri T > 150°C; pri kalcinácii sa vytvorí „železný kameň“ Fe 3 O 4:
3Fe + 202 = Fe304
Železo sa vo vode bez kyslíka nerozpúšťa. Pri veľmi vysokých teplotách Fe reaguje s vodnou parou a vytláča vodík z molekúl vody:
3Fe + 4H20 (g) = 4H2
Mechanizmom hrdzavenia je elektrochemická korózia. Produkt hrdze je prezentovaný v zjednodušenej forme. V skutočnosti sa vytvára sypká vrstva zmesi oxidov a hydroxidov rôzneho zloženia. Na rozdiel od filmu Al 2 O 3 táto vrstva nechráni železo pred ďalšou deštrukciou.
Druhy korózie
Ochrana železa pred koróziou
1. Interakcia s halogénmi a sírou pri vysokých teplotách.
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2Fe + 3F2 = 2FeF3
Fe + I2 = FeI2
Vznikajú zlúčeniny, v ktorých prevláda iónový typ väzby.
2. Interakcia s fosforom, uhlíkom, kremíkom (železo sa priamo nespája s N2 a H2, ale rozpúšťa ich).
Fe + P = Fe x P y
Fe + C = Fe x C y
Fe + Si = Fe x Si y
Vznikajú látky rôzneho zloženia, ako sú berthollidy (v zlúčeninách prevláda kovalentný charakter väzby)
3. Interakcia s „neoxidačnými“ kyselinami (HCl, H 2 SO 4 ried.)
Feo + 2H + → Fe2+ + H2
Keďže Fe sa nachádza v sérii aktivít naľavo od vodíka (E° Fe/Fe2+ = -0,44 V), je schopné vytesniť H2 z obyčajných kyselín.
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2S04 = FeS04 + H2
4. Interakcia s „oxidačnými“ kyselinami (HNO 3, H 2 SO 4 konc.)
Fe 0 - 3e - → Fe 3+
Koncentrovaná HNO 3 a H 2 SO 4 železo „pasivujú“, takže pri bežných teplotách sa v nich kov nerozpúšťa. Pri silnom zahrievaní dochádza k pomalému rozpúšťaniu (bez uvoľnenia H 2).
V sekcii Železo HNO 3 sa rozpúšťa, prechádza do roztoku vo forme katiónov Fe 3+ a kyslý anión sa redukuje na NO*:
Fe + 4HN03 = Fe(N03)3 + NO + 2H20
Veľmi dobre rozpustný v zmesi HCl a HNO 3
5. Vzťah k zásadám
Fe sa nerozpúšťa vo vodných roztokoch alkálií. S roztavenými alkáliami reaguje len pri veľmi vysokých teplotách.
6. Interakcia so soľami menej aktívnych kovov
Fe + CuSO4 = FeS04 + Cu
Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
7. Interakcia s plynným oxidom uhoľnatým (t = 200°C, P)
Fe (prášok) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 pentakarbonyl železa
zlúčeniny Fe(III).
Fe 2 O 3 - oxid železitý.
Červeno-hnedý prášok, č. R. v H 2 O. V prírode - „červená železná ruda“.
Spôsoby získania:
1) rozklad hydroxidu železitého
2Fe(OH)3 = Fe203 + 3H20
2) pyritové vypaľovanie
4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe203
3) rozklad dusičnanov
Chemické vlastnosti
Fe 2 O 3 je zásaditý oxid so znakmi amfoterity.
I. Hlavné vlastnosti sa prejavujú v schopnosti reagovať s kyselinami:
Fe203 + 6H+ = 2Fe3+ + ZH20
Fe203 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H20
Fe203 + 6HN03 = 2Fe(N03)3 + 3H20
II. Slabé kyslé vlastnosti. Fe 2 O 3 sa nerozpúšťa vo vodných roztokoch alkálií, ale pri tavení s pevnými oxidmi, alkáliami a uhličitanmi vznikajú ferity:
Fe203 + CaO = Ca(Fe02)2
Fe203 + 2NaOH = 2NaFe02 + H20
Fe203 + MgC03 = Mg(Fe02)2 + CO2
III. Fe 2 O 3 - surovina na výrobu železa v hutníctve:
Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO alebo Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2
Fe(OH) 3 - hydroxid železitý
Spôsoby získania:
Získané pôsobením alkálií na rozpustné Fe 3+ soli:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
V čase prípravy je Fe(OH) 3 červenohnedý hlienovo-amorfný sediment.
Hydroxid Fe(III) vzniká aj pri oxidácii Fe a Fe(OH)2 vo vlhkom vzduchu:
4Fe + 6H20 + 302 = 4Fe(OH)3
4Fe(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Fe(OH)3
Hydroxid Fe(III) je konečným produktom hydrolýzy Fe3+ solí.
Chemické vlastnosti
Fe(OH)3 je veľmi slabá zásada (oveľa slabšia ako Fe(OH)2). Vykazuje výrazné kyslé vlastnosti. Fe(OH)3 má teda amfotérny charakter:
1) reakcie s kyselinami prebiehajú ľahko:
2) čerstvá zrazenina Fe(OH) 3 sa rozpúšťa v horúcej konc. roztoky KOH alebo NaOH s tvorbou hydroxokomplexov:
Fe(OH)3 + 3KOH = K3
V alkalickom roztoku sa Fe(OH) 3 môže oxidovať na feráty (soli kyseliny železa H 2 FeO 4 neuvoľňujúce sa vo voľnom stave):
2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2Fe04 + 6KBr + 8H20
Fe 3+ soli
Prakticky najdôležitejšie sú: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - žltá krvná soľ = Fe 4 3 Pruská modrá (tmavomodrá zrazenina)
b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 tiokyanát Fe(III) (roztok krvavej červene)
Oxid železitý III je zlúčenina kyslíka a železa a je to anorganická látka. Vzorec Fe2O3.
Fyzikálne vlastnosti:
- pevné skupenstvo
- červeno-hnedej farby
- tepelne stabilný
- teplota topenia 1566 °C
- hustota 5,242 g/cm3
Chemické vlastnosti:
- nereaguje s vodou
- sa spája s oxidmi iných kovov a vytvára dvojité oxidy - spinely
- pomaly reaguje s alkáliami a kyselinami
Aplikácia:
- leštiaci prostriedok na sklo a oceľ
- výroba farebných minerálnych farieb a cementu
- suroviny na tavenie železa
- termitové zváranie
- pamäťové médium (digitálne a analógové) na magnetických páskach
- katalyzátor na výrobu amoniaku
- výroba keramiky
- potravinársky priemysel (E172)
Príprava oxidu železa 3
Metóda 1. Do 400-600 ml pohára nalejte 50 ml kyseliny dusičnej (HNO3) a trochu vody. Potom postupne pridávajte železo.
Keď sa všetko železo rozpustí, je potrebné tekutinu odfiltrovať od rôznych nečistôt. Po filtrácii by mala zostať červená kvapalina. Pridajte k nej roztok hydroxidu draselného (KOH).
V roztoku sa okamžite začne vytvárať zrazenina (to je to, čo potrebujeme). Roztok prefiltrujte. Nazbieranú zrazeninu (Fe(OH)3) položte na železný alebo oceľový plech (nie je možné použiť fóliu) a vložte do rúry vyhriatej na 100 stupňov.
Výstupom je nasledujúci prášok (Fe2O3):
Metóda 2. Pridajte trochu peroxidu vodíka (H2O2) do pohára kyseliny chlorovodíkovej (HCl). Ďalej do roztoku pridajte železo. Začne sa reakcia, počas ktorej je potrebné postupne pridávať peroxid vodíka.
Roztok začne žltnúť a potom tmavočervený.
Potom pridajte malé množstvo vody a hydroxidu draselného. Začne sa vytvárať čierna zrazenina (Fe(OH)), ktorá na vzduchu hnedne.
A usadeninu pošleme do rúry vyhriatej na 700 °C.
Metóda 3. Dôkladne premiešajte 100 g síranu železnatého (FeSO4) a 50 g uhličitanu sodného (Na2CO3). Vložte do panvice a položte na vysokú teplotu. Zmes zohrejte, občas premiešajte. Keď sa prášok zahreje, bude meniť farby (modrá -> tmavofialová -> čierna -> gaštanová). Keď sa farba prášku zmení na červenú, zvýšte teplo a zahrievajte asi 20 minút, nezabudnite miešať. Po uplynutí času odstráňte z tepla a ochlaďte zmes (Fe2O3).
Na základe materiálov zo stránky: pirotehnika.ruhelp.com
Hlavnými spôsobmi výroby hydroxidu sodného sú interakcia sodíka s vodou, interakcia sódy s haseným vápnom a elektrolýza vodného roztoku kuchynskej soli. Napíšme tieto rovnice:
Reakcia sodíka s vodou
2Na + 2H20 ->2NaOH + H2
Interakcia sódy s haseným vápnom
Na2C03 + Ca(OH)2 →2NaOH + CaC03↓
Elektrolýza vodného roztoku kuchynskej soli
2NaCl + 2H20 (elektrolýza) → 2NaOH + H2 + Cl2
Hydroxid železitý II je nerozpustná zásada, preto sa dá ľahko získať interakciou rozpustnej kyseliny železitej II a akejkoľvek zásady, navyše sa dá získať interakciou oxidu a vody. Všetky reakcie sa musia vykonávať bez prístupu vzduchu, pretože na vzduchu hydroxid železitý rýchlo oxiduje na hydroxid železitý. ( 4 Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 =4 Fe(OH) 3 ). Napíšeme rovnice:
FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2S04
FeCl2 + 2KOH -> Fe(OH)2↓ + 2KCl
FeO + H20 → Fe(OH)2↓
Bez výpočtov vypočítajte znamienko zmeny entropie pre reakcie:
2CH4 (g) ↔ C2H2 (g) + 3H2 (g)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)
2C (grafit) + O 2(d) ↔ 2CO (G)
Kedy:
a) z 2 mólov plynných východiskových látok získame 4 móly plynných produktov, preto sa entropia zvýši, preto znamienko zmeny entropie je „+“.
b) zo 4 mólov plynných východiskových látok získame 2 móly plynných produktov, preto sa entropia zníži, preto znamienko zmeny entropie je „–“
c) z 1 mólu plynných východiskových látok získame 2 móly plynných produktov, preto sa entropia zvýši, preto znamienko zmeny entropie je „+“.
^ Koľko gramov kovu, ktorého ekvivalentná molárna hmotnosť je 12,15 g/mol, reaguje za štandardných podmienok so 112 cm 3 kyslíka?
Heterogénna reakcia C (k) + CO 2 (g) ↔ 2CO (g) určuje priebeh všetkých procesov karbotermickej výroby kovov z oxidov. Koľkokrát sa zmení rýchlosť tejto reakcie, keď sa tlak v systéme zníži štvornásobne? Svoju odpoveď potvrďte výpočtami.
Podľa zákona o pôsobení hmoty je rýchlosť chemickej reakcie priamo úmerná koncentrácii reaktantov v stupňoch rovných ich stechiometrickým koeficientom. Musíme zistiť, ako sa zmení rýchlosť doprednej reakcie. Keďže reakcia je heterogénna, rýchlosť chemickej reakcie bude závisieť len od koncentrácie plynnej fázy, teda od koncentrácie oxidu uhličitého, preto bude matematické vyjadrenie zákona o hmotnostnej akcii pre túto reakciu vyzerať takto :
v=k[CO2]
Nech v počiatočnom momente [CO 2 ] (init) = x, potom po štvornásobnom znížení tlaku v systéme klesne aj štvornásobne koncentrácia oxidu uhličitého, teda [CO 2 ] (con) = 0,25 x
Preto:
v 1 = k[SO 2 ] (začiatok) = kx;
v2 = k[C02] (kon) = k0,25x
Ako je zrejmé z výpočtov, rýchlosť reakcie pred zmenou tlaku je 4-krát väčšia, preto štvornásobné zníženie tlaku v systéme povedie k štvornásobnému zníženiu rýchlosti priamej reakcie.
Odpoveď: zníži sa 4-krát
Redukcia pár WCl 6 vodíkom je jednou z metód výroby volfrámu WCl 6 (g) + 3H 2 (g) ↔ W (k) + 6HCl (g), ∆ r H 0 = 44,91 kJ. Ako by sa mal zmeniť tlak a teplota, aby sa zvýšil výťažok kovu?
Potrebujeme zvýšiť výťažok kovu, preto musíme posunúť rovnováhu smerom k reakčným produktom (doprava).
Keďže zo 4 mólov plynných produktov získame 6 mólov plynných produktov, počas priameho procesu sa tlak v systéme zvyšuje, preto, aby sme posunuli rovnováhu doprava, podľa LeChatelierovho princípu musíme znížiť tlak .
Keďže k priamej reakcii dochádza pri absorpcii tepla, na posunutie rovnováhy doprava musíme zvýšiť teplotu.
Na zvýšenie výťažnosti kovu je potrebné znížiť tlak a zvýšiť teplotu.
^ Určte molárnu koncentráciu ekvivalentného roztoku, ak sa v 200 ml rozpustí 0,1 mol KOH?
^ Pre molekulovú rovnicu Na 2 SO 3 + 2HCl ↔ 2NaCl + H 2 SO 3 napíšte iónovo-molekulárnu rovnicu.
molekulárny:
Na2S03 + 2HCl ↔ 2NaCl + H2S03
plná iónová molekula:
2Na + + S032- + 2H++ 2Cl - → 2Na + + 2Cl - +H2SO3
skrátene iónovo-molekulárne:
2H+ + SO32- -> H2S03
Napíšte molekulové a iónovo-molekulárne rovnice pre hydrolýzu solí: CaCO 3, ZnSO 4, (NH 4) 2 S. Špecifikujte médium roztoku. Kam sa posunie hydrolytická rovnováha, keď sa do roztoku každej soli pridá zásada?
ja inscenujem:
2CaCO 3 + 2HOH → Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2
2Ca 2+ + 2CO 3 2- + 2HOH →Ca 2+ + 2HC03 - + Ca 2+ + 2OH -
CO 3 2- + HOH →HCO 3 - + OH -
II etapa:
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 -
› teda pH›7 (alkalické)
Pridaním alkálie sa zvýši koncentrácia hydroxidových iónov v roztoku, to znamená, že sa zvýši koncentrácia produktu reverzibilnej reakcie, preto sa podľa LeChatelierovho princípu rovnováha hydrolýzy posunie smerom k východiskovým látkam (do vľavo).
Hydrolýza ZnSO 4 ( soľ silnej kyseliny a slabej zásady, preto dôjde k hydrolýze pozdĺž katiónu)
ja inscenujem:
2ZnSO4 + 2HOH →(ZnOH)2SO4 + H2SO4
2Zn 2+ + 2SO 4 2- + 2HOH →2ZnOH + + SO 4 2- + 2H + + SO 4 2-
Zn2+- + HOH →ZnOH++ H+
II etapa:
(ZnOH)2S04 + 2HOH → 2Zn(OH)2 + H2S04
2ZnOH + + SO 4 2 + 2HOH→ 2Zn(OH) 2 + 2H + + SO 4 2-
^ ZnOH + + HOH → Zn(OH)2 + H+
‹ teda pH‹7 (kyslé)
Pridanie alkálie zvýši koncentráciu hydroxidových iónov v roztoku, ktoré budú viazať hydridové ióny vytvorené ako výsledok hydrolýzy, to znamená, že koncentrácia produktu reverzibilnej reakcie sa zníži, preto podľa LeChatelierovho princípu hydrolýza rovnováha sa posunie smerom k produktom hydrolýzy (doprava).
Hydrolýza (N.H. 4 ) 2 S ( soľ slabej kyseliny a slabej zásady, preto hydrolýza bude prebiehať pozdĺž katiónu a aniónu)
(NH4)2S + 2HOH -> 2NH4OH + H2S
2NH4+ + S2- + 2HOH →2NH4OH + H2S
= teda pH=7 (neutrálne prostredie)
V tomto prípade pridanie zásady neovplyvní chemickú rovnováhu hydrolýzy sulfidu amónneho.
Doplňte reakčnú rovnicu a usporiadajte koeficienty pomocou metódy elektrón-ión
