Дайте сравнительную характеристику свойств оксидов железа кратко
Обновлено: 04.07.2024
m(c6h12o6) = n(c6h12o6)*m(c6h12o6) = 3,33*10^6*180 = 599,4*10^6 г или округленно 600 тонн.
по уравнению n(o2) = n(co2) = 20*10^6 моль
v(o2) = vm*n(o2) = 22,4*20*10^6 = 448*10^6 л или 448000 м3.
ch3chchch3 + 2kmno4 +2h2so4 --> 2ch3-cooh +k2so4 +2mnso4 +2h2o
ну попробую дать характеристику.
у железа существует, в основном, два оксида: feo и fe2o3
по окислительно-востановительным свойствам у fe2o3 окислительные свойства выражены сильнее, чем у feo, причём fe2o3 не может быть восстановителем, вследствие максимальной, высшей степени окисления железа равной +3, а feо является ещё и восстановителем. fe2o3 может загореться на воздухе.
по молекулярной массе: молекулярная масса fe2o3 больше массы feo на 88 а.е.м.
температура плавления fe2o3 равна 1566 градусов по цельсию, температура плавления feo равна 1377 градусов по цельсию.
температура кипения также будет больше у fe2o3 вследствие большей молекулярной массы.
По окислительно-востановительным свойствам у Fe2O3 окислительные свойства выражены сильнее, чем у FeO, причём Fe2O3 не может быть восстановителем, вследствие максимальной, высшей степени окисления железа равной +3, а FeО является ещё и восстановителем. Fe2O3 может загореться на воздухе.
По молекулярной массе: молекулярная масса Fe2O3 больше массы FeO на 88 а.е.м.
Температура плавления Fe2O3 равна 1566 градусов по Цельсию, температура плавления FeO равна 1377 градусов по цельсию.
Температура кипения также будет больше у Fe2O3 вследствие большей молекулярной массы.
Желе́зо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Металл средней активности, восстановитель.
Основные степени окисления — +2, +3
Простое вещество железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.
Химические свойства простого вещества — железа:
Ржавление и горение в кислороде
1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):
Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II, III):
2) При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:
3) Железо реагирует с неметаллами при нагревании:
Fe + S – t° → FeS (600 °С)
Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1 ) (700°С)
4) В ряду напряжений стоит левее водорода, реагирует с разбавленными кислотами НСl и Н 2 SO 4 , при этом образуются соли железа(II) и выделяется водород:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (реакции проводятся без доступа воздуха, иначе Fe +2 постепенно переводится кислородом в Fe +3 )
В концентрированных кислотах–окислителях железо растворяется только при нагревании, оно сразу переходит в катион Фе 3+ :
(на холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо).
Железный гвоздь, погруженный в голубоватый раствор медного купороса, постепенно покрывается налетом красной металлической меди
5) Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.
Амфотерность железа проявляется только в концентрированных щелочах при кипячении:
и образуется осадок тетрагидроксоферрата(II) натрия.
Техническое железо — сплавы железа с углеродом: чугун содержит 2,06-6,67 % С, сталь 0,02-2,06 % С, часто присутствуют другие естественные примеси (S, Р, Si) и вводимые искусственно специальные добавки (Мn, Ni, Сr), что придает сплавам железа технически полезные свойства — твердость, термическую и коррозионную стойкость, ковкость и др .
Доменный процесс производства чугуна
Доменный процесс производства чугуна составляют следующие стадии:
а) подготовка (обжиг) сульфидных и карбонатных руд — перевод в оксидную руду:
б) сжигание кокса при горячем дутье:
в) восстановление оксидной руды угарным газом СО последовательно:
Fe 2 O 3 →(CO) (Fe II Fe 2 III )O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe
г) науглероживание железа (до 6,67 % С) и расплавление чугуна:
Fе (т ) →( C ( кокс) 900—1200°С) Fе (ж) (чугун, t пл 1145°С)
В чугуне всегда в виде зерен присутствуют цементит Fe 2 С и графит.
Производство стали
Передел чугуна в сталь проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева; температура процесса 1700-2000 °С. Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов. При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (СО 2 , SО 2 ), либо связываются в легко отделяемый шлак — смесь Са 3 (РO 4 ) 2 и СаSiO 3 . Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.
Получение чистого железа в промышленности — электролиз раствора солей железа, например:
FеСl 2 → Fе↓ + Сl 2 ↑ (90°С) (электролиз)
(существуют и другие специальные методы, в том числе восстановление оксидов железа водородом).
Чистое железо применяется в производстве специальных сплавов, при изготовлении сердечников электромагнитов и трансформаторов, чугун — в производстве литья и стали, сталь — как конструкционный и инструментальный материалы, в том числе износо-, жаро- и коррозионно-стойкие.
Оксид железа(II) F еО . Амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Черный, имеет ионное строение Фе 2+ O 2- . При нагревании вначале разлагается, затем образуется вновь. Не образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой. Разлагается кислотами, сплавляется со щелочами. Медленно окисляется во влажном воздухе. Восстанавливается водородом, коксом. Участвует в доменном процессе выплавки чугуна. Применяется как компонент керамики и минеральных красок. Уравнения важнейших реакций:
4FеО ⇌(Fe II Fe 2 III ) + Fе (560—700 °С , 900—1000°С)
FеО + 4NаОН =2Н 2 O + N а 4 F е O 3(красн .) триоксоферрат(II) (400—500 °С)
FеО + Н 2 =Н 2 O + Фе (особо чистое) (350°С)
FеО + С (кокс) = Фе + СО (выше 1000 °С)
ФеО + СО = Фе + СО 2 (900°С)
6ФеО + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III )O 4 (300—500°С)
Получение в лаборатории : термическое разложение соединений железа (II) без доступа воздуха:
FеСОз = FеО + СO 2 (490-550 °С)
Оксид дижелеза (III) – железа( II ) ( Fe II Fe 2 III )O 4 . Двойной оксид. Черный, имеет ионное строение Fe 2+ (Fе 3+ ) 2 ( O 2- ) 4 . Термически устойчив до высоких температур. Не реагирует с водой. Разлагается кислотами. Восстанавливается водородом, раскаленным железом. Участвует в доменном процессе производства чугуна. Применяется как компонент минеральных красок ( железный сурик ), керамики, цветного цемента. Продукт специального окисления поверхности стальных изделий ( чернение, воронение ). По составу отвечает коричневой ржавчине и темной окалине на железе. Применение брутто-формулы Fe 3 O 4 не рекомендуется. Уравнения важнейших реакций:
2(Fe II Fe 2 III )O 4 = 6ФеО + O 2 (выше 1538 °С)
(Fe II Fe 2 III )O 4 + 4Н 2 = 4Н 2 O + 3Фе (особо чистое, 1000 °С)
(Fe II Fe 2 III )O 4 + СО =ЗFеО + СO 2 (500—800°C)
(Fe II Fe 2 III )O4 + Fе ⇌4FеО (900—1000 °С , 560—700 °С)
Получение: сгорание железа (см.) на воздухе.
В природе — оксидная руда железа магнетит.
Оксид железа(III) F е 2 О 3 . Амфотерный оксид с преобладанием основных свойств. Красно-коричневый, имеет ионное строение (Фе 3+ ) 2 (O 2- ) 3. Термически устойчив до высоких температур. Не образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой, из раствора выпадает бурый аморфный гидрат Фе 2 O 3 nН 2 О. Медленно реагирует с кислотами и щелочами. Восстанавливается монооксидом углерода, расплавленным железом. Сплавляется с оксидами других металлов и образует двойные оксиды — шпинели (технические продукты называются ферритами). Применяется как сырье при выплавке чугуна в доменном процессе, катализатор в производстве аммиака, компонент керамики, цветных цементов и минеральных красок, при термитной сварке стальных конструкций, как носитель звука и изображения на магнитных лентах, как полирующее средство для стали и стекла.
Уравнения важнейших реакций:
Fе 2 O 3 + 2NaОН (конц.) →Н 2 O+ 2 N а F е O 2 (красн.) диоксоферрат(III)
Fе 2 О 3 + МО=(М II Fе 2 II I )O 4 (М=Сu, Мn, Fе, Ni, Zn)
Fе 2 O 3 + ЗН 2 =ЗН 2 O+ 2Fе (особо чистое, 1050—1100 °С)
Получение в лаборатории — термическое разложение солей железа (III) на воздухе:
В природе — оксидные руды железа гематит Fе 2 O 3 и лимонит Fе 2 O 3 nН 2 O
Гидроксид железа (II) F е(ОН) 2 . Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Белый (иногда с зеленоватым оттенком), связи Фе — ОН преимущественно ковалентные. Термически неустойчив. Легко окисляется на воздухе, особенно во влажном состоянии (темнеет). Нерастворим в воде. Реагирует с разбавленными кислотами, концентрированными щелочами. Типичный восстановитель. Промежуточный продукт при ржавлении железа. Применяется в изготовлении активной массы железоникелевых аккумуляторов.
Уравнения важнейших реакций:
4Fе(ОН) 2 (суспензия) + O 2 (воздух) →4FеО(ОН)↓ + 2Н 2 O (t)
Получение : осаждение из раствора щелочами или гидратом аммиака в инертной атмосфере:
Fе 2+ + 2OH (разб.) = F е(ОН) 2 ↓
Метагидроксид железа F еО(ОН). Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Светло-коричневый, связи Фе — О и Фе — ОН преимущественно ковалентные. При нагревании разлагается без плавления. Нерастворим в воде. Осаждается из раствора в виде бурого аморфного полигидрата Фе 2 O 3 nН 2 O, который при выдерживании под разбавленным щелочным раствором или при высушивании переходит в ФеО(ОН). Реагирует с кислотами, твердыми щелочами. Слабый окислитель и восстановитель. Спекается с Фе(ОН) 2 . Промежуточный продукт при ржавлении железа. Применяется как основа желтых минеральных красок и эмалей, поглотитель отходящих газов, катализатор в органическом синтезе.
Соединение состава Fе(ОН) 3 не известно (не получено).
Уравнения важнейших реакций:
Fе 2 O 3 . nН 2 O→( 200-250 °С, — H 2 O ) FеО(ОН)→( 560-700° С на воздухе , -H2O) →Fе 2 О 3
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O -коллоид (NаОН (конц.) )
FеО(ОН)→ N а 3 [ F е(ОН) 6 ] белый , Nа 5 [Fе(OН) 8 желтоватый (75 °С, NаОН ( т) )
2FеО(ОН) + Fе(ОН) 2 =( Fe II Fe 2 III )O 4 + 2Н 2 O (600—1000 °С)
2FеО(ОН) + ЗН 2 = 4Н 2 O+ 2Фе (особо чистое, 500—600 °С)
2FеО(ОН) + ЗВr 2 + 10КОН = 2К 2 FеO 4 + 6Н 2 O + 6КВr
Получение: осаждение из раствора солей железа(Ш) гидрата Фе 2 О 3 nН 2 O и его частичное обезвоживание (см. выше).
В природе — оксидная руда железа лимонит Fе 2 O 3 nН 2 О и минерал гётит FеО(ОН).
Феррат калия К 2 F еО 4 . Оксосоль. Красно-фиолетовый, разлагается при сильном нагревании. Хорошо растворим в концентрированном растворе КОН, реагирует с кипящей водой, неустойчив в кислотной среде. Сильный окислитель.
Качественная реакция — образование красного осадка феррата бария. Применяется в синтезе ферритов — промышленно важных двойных оксидов железа (III) и других металлов.
Уравнения важнейших реакций:
FеО 4 2- + Ва 2+ = ВаFеO 4 (красн.)↓ (в конц. КОН)
Получение : образуется при окислении соединений железа, например метагидроксида ФеО(ОН), бромной водой, а также при действии сильных окислителей (при спекании) на железо
Fе + 2КОН + 2КNO 3 = К 2 F е O 4 + 3КNO 2 + H 2 O (420 °С)
и электролизе в растворе:
Fе + 2КОН (конц.) + 2Н 2 O→ЗН 2 ↑ + К 2 F е O 4 ( электролиз)
(феррат калия образуется на аноде).
Качественные реакции на ионы F е 2+ и F е 3+
Обнаружение ионов Фе 2+ и Fе 3+ в водном растворе проводят с помощью реактивов К 3 [Fе(СN) 6 ] и К 4 [Fе(СN) 6 ] соответственно; в обоих случаях выпадает синий продукт одинакового состава и строения, КФе III [Fе II (СN) 6 ]. В лаборатории этот осадок называют берлинская лазурь , или турнбуллева синь :
Fе 2+ + К + + [Fе(СN) 6 ] 3- = КFе III [Fе II (СN) 6 ]↓
Fе 3+ + К + + [Fе(СN) 6 ] 4- = КFе III [Fе II (СN) 6 ]↓
Химические названия исходных реактивов и продукта реакций:
К 3 Fе III [Fе(СN) 6 ]- гексацианоферрат (III) калия
К 4 Fе III [Fе (СN) 6 ]- гексацианоферрат (II) калия
КFе III [Fе II (СN) 6 ]- гексацианоферрат (II) железа (Ш) калия
Fе 3+ + 6NСS — = [Фе(НСС) 6 ] 3-
Этим реактивом (например, в виде соли КНСС) можно обнаружить даже следы железа (III) в водопроводной воде, если она проходит через железные трубы, покрытые изнутри ржавчиной.
По окислительно-востановительным свойствам у Fe2O3 окислительные характеристики выражены посильнее, чем у FeO, причём Fe2O3 не может быть восстановителем, вследствие наибольшей, высшей ступени окисления железа одинаковой +3, а FeО является ещё и восстановителем. Fe2O3 может загореться на воздухе.
По молекулярной массе: молекулярная масса Fe2O3 больше массы FeO на 88 а.е.м.
Температура плавления Fe2O3 одинакова 1566 градусов по Цельсию, температура плавления FeO одинакова 1377 градусов по цельсию.
Температура кипения также будет больше у Fe2O3 вследствие большей молекулярной массы.
Читайте также: