Cơ thể con người chứa khoảng 5 g sắt, phần lớn (70%) là một phần của hemoglobin trong máu.
Tính chất vật lý
Ở trạng thái tự do, sắt là kim loại màu trắng bạc, pha chút xám. Sắt nguyên chất có tính dẻo và có tính sắt từ. Trong thực tế, các hợp kim của sắt thường được sử dụng - gang và thép.
Fe là nguyên tố quan trọng nhất và phổ biến nhất trong số chín kim loại d thuộc phân nhóm thứ hai của nhóm VIII. Cùng với coban và niken, nó tạo thành "gia đình sắt".
Khi tạo hợp chất với các nguyên tố khác, nó thường sử dụng 2 hoặc 3 electron (B \ u003d II, III).
Sắt, giống như hầu hết các nguyên tố d của nhóm VIII, không có hóa trị cao hơn bằng số thứ tự của nhóm. Hóa trị tối đa của nó đạt đến VI và cực kỳ hiếm.
Các hợp chất điển hình nhất là những hợp chất trong đó nguyên tử Fe ở trạng thái oxi hóa +2 và +3.
Các phương pháp lấy sắt
1. Sắt thương phẩm (ở dạng hợp kim với cacbon và các tạp chất khác) được thu được bằng cách khử cacbonat các hợp chất tự nhiên của nó theo sơ đồ:
Sự phục hồi diễn ra dần dần, trong 3 giai đoạn:
1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2
2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2
3) FeO + CO \ u003d Fe + CO 2
Gang tạo ra từ quá trình này chứa hơn 2% cacbon. Trong tương lai, thép được sản xuất từ gang - hợp kim của sắt chứa ít hơn 1,5% cacbon.
2. Người ta thu được sắt rất nguyên chất bằng một trong các cách sau:
a) sự phân hủy của pentacacbonyl Fe
Fe (CO) 5 = Fe + 5CO
b) tính khử bằng hiđro của FeO nguyên chất
FeO + H 2 \ u003d Fe + H 2 O
c) điện phân dung dịch nước của muối Fe +2
FeC 2 O 4 \ u003d Fe + 2СO 2
sắt (II) oxalat
Tính chất hóa học
Fe - kim loại hoạt động trung bình, thể hiện tính chất chung đặc trưng của kim loại.
Một tính năng độc đáo là khả năng "gỉ" trong không khí ẩm:
Trong điều kiện không có hơi ẩm với không khí khô, sắt chỉ bắt đầu phản ứng đáng kể ở T> 150 ° C; khi nung, “cặn sắt” Fe 3 O 4 được tạo thành:
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
Sắt không tan trong nước khi thiếu oxy. Ở nhiệt độ rất cao, Fe phản ứng với hơi nước, chuyển vị hiđro ra khỏi phân tử nước:
3 Fe + 4H 2 O (g) \ u003d 4H 2
Quá trình gỉ trong cơ chế của nó là ăn mòn điện hóa. Sản phẩm rỉ sét được trình bày dưới dạng đơn giản hóa. Trên thực tế, một lớp lỏng lẻo của hỗn hợp oxit và hydroxit có thành phần thay đổi được hình thành. Không giống như lớp màng Al 2 O 3, lớp này không bảo vệ sắt khỏi bị phá hủy thêm.
Các loại ăn mòn
Chống ăn mòn sắt
1. Tương tác với halogen và lưu huỳnh ở nhiệt độ cao.
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
2Fe + 3F 2 = 2FeF 3
Fe + I 2 \ u003d FeI 2
Các hợp chất được hình thành trong đó loại liên kết ion chiếm ưu thế.
2. Tương tác với photpho, cacbon, silic (sắt không kết hợp trực tiếp với N 2 và H 2 mà hòa tan chúng).
Fe + P = Fe x P y
Fe + C = Fe x C y
Fe + Si = FexSiy
Các chất có thành phần thay đổi được hình thành, do berthollit (bản chất cộng hóa trị của liên kết chiếm ưu thế trong các hợp chất)
3. Tương tác với axit "không oxy hóa" (HCl, H 2 SO 4 loãng.)
Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2
Vì Fe nằm trong dãy hoạt động bên trái của hydro (E ° Fe / Fe 2+ \ u003d -0,44V) nên nó có thể chuyển H 2 khỏi axit thông thường.
Fe + 2HCl \ u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \ u003d FeSO 4 + H 2
4. Tương tác với axit "oxy hóa" (HNO 3, H 2 SO 4 đồng thời)
Fe 0 - 3e - → Fe 3+
HNO 3 đặc và H 2 SO 4 đặc "thụ động hóa" sắt nên ở nhiệt độ thường kim loại không tan trong chúng. Khi đun nóng mạnh, sự hòa tan chậm xảy ra (không giải phóng H 2).
Trong razb. HNO 3 sắt tan, chuyển thành dung dịch dưới dạng cation Fe 3+, và anion gốc axit bị khử thành NO *:
Fe + 4HNO 3 \ u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
Nó tan rất tốt trong hỗn hợp HCl và HNO 3
5. Thái độ với kiềm
Fe không tan trong dung dịch nước của kiềm. Nó chỉ phản ứng với kiềm nóng chảy ở nhiệt độ rất cao.
6. Tương tác với muối của kim loại kém hoạt động
Fe + CuSO 4 \ u003d FeSO 4 + Cu
Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
7. Tương tác với khí cacbon monoxit (t = 200 ° C, P)
Fe (bột) + 5CO (g) \ u003d Fe 0 (CO) 5 sắt pentacacbonyl
Hợp chất Fe (III)
Fe 2 O 3 - oxit sắt (III).
Bột màu nâu đỏ, n. R. trong H 2 O. Trong tự nhiên - "quặng sắt đỏ".
Cách nhận:
1) sự phân hủy của sắt hydroxit (III)
2Fe (OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
2) rang pyrit
4FeS 2 + 11O 2 \ u003d 8SO 2 + 2Fe 2 O 3
3) phân hủy nitrat
Tính chất hóa học
Fe 2 O 3 là một oxit bazơ có dấu hiệu là chất lưỡng tính.
I. Các tính chất chính thể hiện ở khả năng phản ứng với axit:
Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZN 2 O
Fe 2 O 3 + 6HCI \ u003d 2FeCI 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \ u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O
II. Tính axit yếu. Fe 2 O 3 không tan trong dung dịch nước của kiềm, nhưng khi hợp nhất với oxit rắn, kiềm và muối cacbonat, Ferit được tạo thành:
Fe 2 O 3 + CaO \ u003d Ca (FeO 2) 2
Fe 2 O 3 + 2NaOH \ u003d 2NaFeO 2 + H 2 O
Fe 2 O 3 + MgCO 3 \ u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2
III. Fe 2 O 3 - nguyên liệu để sản xuất gang trong luyện kim:
Fe 2 O 3 + ZS \ u003d 2Fe + ZSO hoặc Fe 2 O 3 + ZSO \ u003d 2Fe + ZSO 2
Fe (OH) 3 - sắt (III) hydroxit
Cách nhận:
Thu được khi cho kiềm tác dụng với muối tan Fe 3+:
FeCl 3 + 3NaOH \ u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl
Tại thời điểm nhận được Fe (OH) 3 - kết tủa nhầy nâu đỏ.
Hiđroxit Fe (III) cũng được tạo thành trong quá trình oxi hóa Fe và Fe (OH) 2 trong không khí ẩm:
4Fe + 6H 2 O + 3O 2 \ u003d 4Fe (OH) 3
4Fe (OH) 2 + 2Н 2 O + O 2 = 4Fe (OH) 3
Fe (III) hiđroxit là sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân muối Fe 3+.
Tính chất hóa học
Fe (OH) 3 là một bazơ rất yếu (yếu hơn nhiều so với Fe (OH) 2). Cho thấy tính chất axit đáng chú ý. Như vậy, Fe (OH) 3 có tính chất lưỡng tính:
1) phản ứng với axit diễn ra dễ dàng:
2) Một kết tủa mới của Fe (OH) 3 được hòa tan trong một đồng thời nóng. dung dịch KOH hoặc NaOH có sự tạo phức hiđroxo:
Fe (OH) 3 + 3KOH \ u003d K 3
Trong dung dịch kiềm, Fe (OH) 3 có thể bị oxi hóa để lên men (muối của axit sắt H 2 FeO 4 không phân lập ở trạng thái tự do):
2Fe (OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Muối Fe 3+
Thực tế quan trọng nhất là: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - muối vàng trong máu Fe 4 3 Xanh Phổ (kết tủa xanh đậm)
b) Fe 3+ + 3SCN - \ u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) thiocyanat (dung dịch màu đỏ máu)
Sắt là một nguyên tố thuộc phân nhóm phụ của nhóm thứ tám của chu kỳ thứ tư của hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học D. I. Mendeleev với số hiệu nguyên tử 26. Nó được ký hiệu bằng ký hiệu Fe (lat. Ferrum). Là một trong những kim loại phổ biến nhất trong vỏ trái đất (đứng thứ hai sau nhôm). Kim loại hoạt động trung bình, chất khử.
Trạng thái oxy hóa chính - +2, +3
Chất đơn giản sắt là kim loại màu trắng bạc dễ uốn, có khả năng phản ứng hóa học cao: sắt bị ăn mòn nhanh ở nhiệt độ cao hoặc độ ẩm cao trong không khí. Trong oxy nguyên chất, sắt cháy và ở trạng thái phân tán mịn, nó bốc cháy tự phát trong không khí.
Tính chất hóa học của một chất đơn giản - sắt:
Gỉ và cháy trong oxy
1) Trong không khí, sắt dễ bị oxy hóa khi có hơi ẩm (gỉ):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe (OH) 3
Một dây sắt nung nóng cháy trong oxi, tạo thành cáu cặn - oxit sắt (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)
2) Ở nhiệt độ cao (700–900 ° C), sắt phản ứng với hơi nước:
3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Sắt phản ứng với các phi kim loại khi đun nóng:
2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3 (200 ° C)
Fe + S - t ° → FeS (600 ° C)
Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)
4) Trong một dãy điện áp, nó ở bên trái của hiđro, phản ứng với axit loãng Hcl và H 2 SO 4, còn muối sắt (II) được tạo thành và hiđro được giải phóng:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (phản ứng được thực hiện mà không cần tiếp cận không khí, nếu không Fe +2 được oxi chuyển hóa dần thành Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (khác) → FeSO 4 + H 2
Trong axit có tính oxi hóa đặc, sắt chỉ tan khi đun nóng, nó chuyển ngay thành cation Fe 3+:
2Fe + 6H 2 SO 4 (đồng quy) - t ° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (đồng quy) - t ° → Fe (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(trong điều kiện lạnh, axit nitric và axit sunfuric đặc bị động
Một đinh sắt nhúng vào dung dịch đồng sunfat màu xanh lam dần dần được một lớp đồng màu đỏ kim loại phủ lên.
5) Sắt chuyển các kim loại sang bên phải nó trong dung dịch muối của chúng.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Tính lưỡng tính của sắt chỉ biểu hiện trong các kiềm đặc khi đun sôi:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \ u003d Na 2 ↓ + H 2
và một kết tủa natri tetrahydroxoferrat (II) được tạo thành.
Sắt kỹ thuật- hợp kim của sắt với cacbon: gang chứa 2,06-6,67% C, Thép 0,02-2,06% C, các tạp chất tự nhiên khác (S, P, Si) và các chất phụ gia đặc biệt được đưa vào nhân tạo (Mn, Ni, Cr) thường có mặt, mang lại cho hợp kim sắt các đặc tính hữu ích về mặt kỹ thuật - độ cứng, độ bền nhiệt và ăn mòn, tính dễ uốn, v.v. . .
Quy trình sản xuất gang bằng lò cao
Quá trình luyện gang trong lò cao bao gồm các giai đoạn sau:
a) điều chế (rang) quặng sunfua và cacbonat - chuyển đổi thành quặng oxit:
FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)
b) đốt than cốc bằng vụ nổ nóng:
C (than cốc) + O 2 (không khí) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (than cốc) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)
c) Khử quặng oxit bằng cacbon monoxit CO liên tiếp:
Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe
d) quá trình cacbon hóa sắt (đến 6,67% C) và nấu chảy gang:
Fe (t ) →(C(than cốc)900-1200 ° С) Fe (g) (gang, t pl 1145 ° C)
Trong gang luôn có xiđerit Fe 2 C và than chì ở dạng hạt.
Sản xuất thép
Việc phân phối lại gang thành thép được thực hiện trong các lò đặc biệt (lò biến đổi, lò hở, lò điện), khác nhau về phương pháp nung; nhiệt độ quá trình 1700-2000 ° C. Thổi không khí giàu ôxy sẽ đốt cháy cacbon dư thừa từ gang, cũng như lưu huỳnh, phốt pho và silic ở dạng ôxít. Trong trường hợp này, các oxit hoặc bị thu giữ ở dạng khí thải (CO 2, SO 2), hoặc được liên kết thành một loại xỉ dễ tách - hỗn hợp của Ca 3 (PO 4) 2 và CaSiO 3. Để có được các loại thép đặc biệt, các chất phụ gia tạo hợp kim của các kim loại khác được đưa vào lò.
Biên lai sắt nguyên chất trong công nghiệp - điện phân dung dịch muối sắt, ví dụ:
FeCl 2 → Fe ↓ + Cl 2 (90 ° C) (điện phân)
(có những phương pháp đặc biệt khác, bao gồm cả việc khử oxit sắt bằng hiđro).
Gang nguyên chất được sử dụng trong sản xuất các hợp kim đặc biệt, trong sản xuất lõi của nam châm điện và máy biến áp, gang được sử dụng trong sản xuất đúc và thép, thép được sử dụng làm vật liệu kết cấu và công cụ, bao gồm mài mòn, nhiệt và ăn mòn - vật liệu bền.
Sắt (II) oxit F EO . Oxit lưỡng tính có tính bazơ chiếm ưu thế lớn. Màu đen, có cấu trúc dạng ion Fe 2+ O 2-. Khi đun nóng, nó đầu tiên bị phân hủy, sau đó lại hình thành. Nó không được hình thành trong quá trình đốt cháy sắt trong không khí. Không phản ứng với nước. Bị phân hủy bởi axit, hợp nhất với kiềm. Bị oxi hóa chậm trong không khí ẩm. Thu hồi bằng hydro, than cốc. Tham gia vào quá trình luyện gang trong lò cao. Nó được sử dụng như một thành phần của gốm sứ và sơn khoáng. Phương trình của các phản ứng quan trọng nhất:
4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)
FeO + 2HC1 (razb.) \ U003d FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (đồng thời) \ u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH \ u003d 2H 2 O + Nmột 4FeO3 (đỏ.) trioxoferrate (II)(400-500 ° С)
FeO + H 2 \ u003d H 2 O + Fe (độ tinh khiết cao) (350 ° C)
FeO + C (than cốc) \ u003d Fe + CO (trên 1000 ° C)
FeO + CO \ u003d Fe + CO 2 (900 ° C)
4FeO + 2H 2 O (ẩm) + O 2 (không khí) → 4FeO (OH) (t)
6FeO + O 2 \ u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Biên lai trong các phòng thí nghiệm: sự phân hủy nhiệt của các hợp chất sắt (II) mà không có không khí tiếp cận:
Fe (OH) 2 \ u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)
FeSOz \ u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)
Diiron oxit (III) - sắt ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Oxit kép. Màu đen, có cấu trúc dạng ion Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Ổn định nhiệt ở nhiệt độ cao. Không phản ứng với nước. Bị phân hủy bởi axit. Nó bị khử bởi hydro, sắt nóng đỏ. Tham gia vào quá trình luyện gang trong lò cao. Nó được sử dụng như một thành phần của sơn khoáng ( sắt mini), gốm sứ, xi măng màu. Sản phẩm của quá trình oxy hóa đặc biệt bề mặt của các sản phẩm thép ( bôi đen, làm xanh). Thành phần tương ứng với gỉ nâu và vảy sẫm màu trên sắt. Việc sử dụng công thức Fe 3 O 4 không được khuyến khích. Phương trình của các phản ứng quan trọng nhất:
2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \ u003d 6FeO + O 2 (trên 1538 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb.) \ U003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (đồng thời) \ u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (không khí) \ u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \ u003d 4H 2 O + 3Fe (độ tinh khiết cao, 1000 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \ u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° С, 560-700 ° С)
Biên lai:đốt cháy sắt (xem) trong không khí.
nam châm.
Sắt (III) oxit F e 2 O 3 . Oxit lưỡng tính với tính bazơ chiếm ưu thế. Màu nâu đỏ, có cấu trúc dạng ion (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Bền nhiệt đến nhiệt độ cao. Nó không được hình thành trong quá trình đốt cháy sắt trong không khí. Không phản ứng với nước, tạo kết tủa vô định hình màu nâu. Fe 2 O 3 nH 2 O tạo kết tủa từ dung dịch, phản ứng chậm với axit và kiềm. Nó bị khử bởi cacbon monoxit, sắt nóng chảy. Hợp kim với oxit của kim loại khác và tạo thành oxit kép - Spinels(sản phẩm kỹ thuật được gọi là ferit). Nó được sử dụng làm nguyên liệu thô trong quá trình nấu chảy sắt trong lò cao, làm chất xúc tác trong sản xuất amoniac, như một thành phần của gốm sứ, xi măng màu và sơn khoáng, trong hàn nhiệt kết cấu thép, làm chất mang âm thanh và hình ảnh. trên băng từ, làm chất đánh bóng thép và thủy tinh.
Phương trình của các phản ứng quan trọng nhất:
6Fe 2 O 3 \ u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)
Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (đồng thời) → H 2 O + 2 NmộtFeO 2 (màu đỏ)dioxoferrat (III)
Fe 2 O 3 + MO \ u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \ u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 \ u003d ZN 2 O + 2Fe (rất tinh khiết, 1050-1100 ° С)
Fe 2 O 3 + Fe \ u003d ZFeO (900 ° C)
3Fe 2 O 3 + CO \ u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)
Biên lai trong phòng thí nghiệm - sự phân hủy nhiệt của muối sắt (III) trong không khí:
Fe 2 (SO 4) 3 \ u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)
4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \ u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)
Trong tự nhiên - quặng oxit sắt hematit Fe 2 O 3 và limonite Fe 2 O 3 nH 2 O
Sắt (II) hydroxit F e (OH) 2. Hiđroxit lưỡng tính với tính chất bazơ trội hơn hẳn. Màu trắng (đôi khi có màu xanh lục), các liên kết Fe-OH chủ yếu là cộng hóa trị. Nhiệt không ổn định. Dễ bị oxy hóa trong không khí, đặc biệt là khi ẩm ướt (sẫm màu). Không tan trong nước. Phản ứng với axit loãng, kiềm đặc. Người phục chế điển hình. Một sản phẩm trung gian trong quá trình gỉ sắt. Nó được sử dụng trong sản xuất pin sắt-niken khối lượng hoạt động.
Phương trình của các phản ứng quan trọng nhất:
Fe (OH) 2 \ u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, tính bằng atm.N 2)
Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \ U003d FeC1 2 + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \ u003d Na 2 ↓ (xanh lam) (sôi)
4Fe (OH) 2 (huyền phù) + O 2 (không khí) → 4FeO (OH) ↓ + 2H 2 O (t)
2Fe (OH) 2 (huyền phù) + H 2 O 2 (razb.) \ U003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + KNO 3 (đồng thời) \ u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)
Biên lai: kết tủa từ dung dịch với kiềm hoặc amoniac hydrat trong môi trường trơ:
Fe 2+ + 2OH (razb.) = Fe (OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = Fe (OH) 2 ↓+ 2NH4
Metahydroxit sắt F eO (OH). Hiđroxit lưỡng tính với tính chất bazơ trội hơn hẳn. Màu nâu nhạt, liên kết Fe-O và Fe-OH chủ yếu là cộng hóa trị. Khi đun nóng, nó bị phân hủy mà không tan chảy. Không tan trong nước. Nó kết tủa từ dung dịch dưới dạng polyhydrat vô định hình màu nâu Fe 2 O 3 nH 2 O, khi giữ trong dung dịch kiềm loãng hoặc khi làm khô, sẽ chuyển thành FeO (OH). Phản ứng với axit, kiềm rắn. Chất oxi hoá, khử yếu. Thiêu kết với Fe (OH) 2. Một sản phẩm trung gian trong quá trình gỉ sắt. Nó được sử dụng làm cơ sở cho sơn và men tráng khoáng màu vàng, làm chất hấp thụ khí thải, làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ.
Thành phần kết nối Fe (OH) 3 không xác định (không nhận).
Phương trình của các phản ứng quan trọng nhất:
Fe 2 O 3. nH 2 O → ( 200-250 ° С, -H 2 O) FeO (OH) → ( 560-700 ° C trong không khí, -H2O)→ Fe 2 O 3
FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \ U003d FeC1 3 + 2H 2 O
FeO (OH) → Fe 2 O 3 . nH 2 O-Keo(NaOH (cùng))
FeO (OH) → Nmột 3 [Fe (OH) 6]trắng, Na 5 và K 4 tương ứng; trong cả hai trường hợp, một sản phẩm màu xanh lam có cùng thành phần và cấu trúc, KFe III, kết tủa. Trong phòng thí nghiệm, kết tủa này được gọi là Màu xanh nước biển, hoặc màu xanh da trời:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Tên hóa học của thuốc thử ban đầu và sản phẩm phản ứng:
K 3 Fe III - kali hexacyanoferrat (III)
K 4 Fe III - kali hexacyanoferrat (II)
KFe III - hexacyanoferrat (II) sắt (III) kali
Ngoài ra, ion thiocyanat NCS - là một thuốc thử tốt cho các ion Fe 3+, sắt (III) kết hợp với nó và màu đỏ tươi ("máu") xuất hiện:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Với thuốc thử này (ví dụ, ở dạng muối KNCS), ngay cả dấu vết của sắt (III) có thể được phát hiện trong nước máy nếu nó đi qua các đường ống sắt được bao phủ bởi lớp gỉ từ bên trong.
ĐỊNH NGHĨA
Sắt (II) oxit trong điều kiện bình thường, nó là một loại bột màu đen (Hình 1), phân hủy khi đun nóng vừa phải và hình thành lại từ các sản phẩm phân hủy khi đun nóng thêm.
Sau khi nung, nó không hoạt động về mặt hóa học. Bột pyrophorene. Không phản ứng với nước lạnh. Thể hiện thuộc tính lưỡng tính (với ưu thế là cơ bản). Dễ bị oxy hóa bởi oxy. Nó bị khử bởi hydro và carbon.
Cơm. 1. Oxit sắt (II). Xuất hiện.
Công thức hóa học của oxit sắt 2
Công thức hóa học của sắt (II) oxit là FeO. Công thức hóa học cho biết thành phần định tính và định lượng của phân tử (có bao nhiêu và nguyên tử nào trong đó). Theo công thức hóa học, bạn có thể tính khối lượng phân tử của một chất (Ar (Fe) \ u003d 56 amu, Ar (O) \ u003d 16 amu):
Mr (FeO) = Ar (Fe) + Ar (O);
Mr (FeO) = 56 + 16 = 72.
Công thức cấu tạo (dạng đồ thị) của oxit sắt 2
Công thức cấu trúc (đồ họa) của một chất dễ nhìn hơn. Nó cho thấy các nguyên tử được kết nối với nhau như thế nào trong một phân tử. Dưới đây là công thức đồ họa của oxit sắt (II):
Ví dụ về giải quyết vấn đề
VÍ DỤ 1
| Bài tập | Khi trung hòa 25,5 g axit đơn chức no bằng một lượng dư dung dịch natri bicacbonat, người ta thấy thoát ra 5,6 l (đktc) khí (đktc). Xác định công thức phân tử của axit. |
| Quyết định | Hãy viết phương trình phản ứng trung hòa axit đơn chức no bằng lượng dư dung dịch natri bicacbonat ở dạng tổng quát: C n H 2n + 1 COOH + NaHCO 3 → C n H 2n + 1 COONa + CO 2 + H 2 O. Tính khối lượng khí cacbonic thoát ra trong quá trình phản ứng: n (CO 2) \ u003d V (CO 2) / V m; n (CO 2) \ u003d 5,6 / 22,4 \ u003d 0,25 mol. Theo phương trình phản ứng n (CO 2): n (C n H 2n + 1 COOH) = 1: 1, tức là n (C n H 2n + 1 COOH) \ u003d n (CO 2) \ u003d 0,25 mol. Tính khối lượng mol của axit đơn chức giới hạn: M (C n H 2n + 1 COOH) = m (C n H 2n + 1 COOH) / n (C n H 2n + 1 COOH); M (C n H 2 n +1 COOH) \ u003d 25,5 / 0,25 \ u003d 102 g / mol. Hãy xác định số nguyên tử cacbon trong phân tử của axit đơn chức giới hạn (các giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev được làm tròn thành số nguyên: 12 đối với cacbon, 1 đối với hiđro và 16 đối với oxi ): M (C n H 2n + 1 COOH) = 12n + 2n + 1 + 12 + 16 + 16 +1 = 14n + 46; 14n + 46 = 102 g / mol; Vậy công thức phân tử của axit đơn chức giới hạn là C 4 H 9 COOH. |
| Trả lời | C4H9COOH |
VÍ DỤ 2
| Bài tập | Đặt công thức phân tử của anken nếu biết 2,8 g chất này có thể tạo thêm 1120 ml (N.O) hiđro clorua. |
| Quyết định | Hãy viết phương trình phản ứng cộng hiđro clorua vào anken ở dạng tổng quát: C n H 2 n + HCl → C n H 2 n +1 Cl. Tính khối lượng chất hiđro clorua: n (HCl) = V (HCl) / V m; n (HCl) = 1,2 / 22,4 = 0,05 mol. Theo phương trình phản ứng n (HCl): n (C n H 2n) = 1: 1, tức là n (C n H 2n) \ u003d n (HCl) \ u003d 0,05 mol. Tính khối lượng mol của một anken: M (C n H 2n) = m (C n H 2n) / n (C n H 2n); M (C n H 2 n) \ u003d 2,8 / 0,05 \ u003d 56 g / mol. Hãy xác định số nguyên tử cacbon trong phân tử anken (giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev được làm tròn thành số nguyên: 12 đối với cacbon và 1 đối với hiđro): M (C n H 2 n) = 12n + 2n = 14n; 14n = 56 g / mol; Vậy công thức phân tử của anken là C 4 H 8. |
| Trả lời | C 4 H 8 |
68. Các hợp chất của sắt
Sắt (II) oxit FeO- chất kết tinh màu đen, không tan trong nước và kiềm. FeO phù hợp với cơ sở Fe (OH) 2.
Biên lai. Oxit sắt (II) có thể thu được bằng cách khử không hoàn toàn quặng sắt từ với cacbon monoxit (II):
Tính chất hóa học. Nó là oxit chính. Phản ứng với axit tạo thành muối:
Sắt (II) hiđroxit Fe (OH) 2- chất kết tinh màu trắng.
Biên lai. Sắt (II) hiđroxit thu được từ muối sắt khi tác dụng với dung dịch kiềm:
Tính chất hóa học. hiđroxit bazơ. Phản ứng với axit:
Trong không khí, Fe (OH) 2 bị oxi hóa thành Fe (OH) 3:
Sắt (III) oxit Fe2O3- Một chất màu nâu, xuất hiện trong tự nhiên ở dạng quặng sắt màu đỏ, không tan trong nước.
Biên lai. Khi nung pyrit:
Tính chất hóa học. Thể hiện tính chất lưỡng tính yếu. Khi tương tác với kiềm, nó tạo thành muối:
Sắt (III) hiđroxit Fe (OH) 3- chất có màu nâu đỏ, không tan trong nước và kiềm dư.
Biên lai. Thu được bằng cách oxi hóa oxit sắt (III) và hiđroxit sắt (II).
Tính chất hóa học. Nó là một hợp chất lưỡng tính (với tính chất cơ bản chiếm ưu thế). Nó kết tủa dưới tác dụng của kiềm với muối sắt:
Muối sắt thu được do tương tác của sắt kim loại với các axit tương ứng. Chúng bị thủy phân mạnh, do đó dung dịch nước của chúng là chất khử năng lượng:
Khi đun nóng trên 480 ° C, nó bị phân hủy, tạo thành các oxit:
Dưới tác dụng của kiềm với sắt (II) sunfat, sắt (II) hiđroxit được tạo thành:
Tạo thành hydrat tinh thể FeSO4? 7H2O (sắt vitriol). Sắt (III) clorua FeCl3 - chất kết tinh màu nâu sẫm.
Tính chất hóa học. Hoà tan trong nước. FeCl3 thể hiện tính oxi hóa.
Các chất khử - magiê, kẽm, hydro sunfua, bị oxi hóa mà không cần đun nóng.
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học
Muối Fe (II)
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học
FeO - Fe (II) oxit.
Bột pyrophoric màu đen chịu lửa, không tan trong nước.
Theo tính chất hóa học, FeO là một oxit bazơ. Phản ứng với axit tạo thành muối:
FeO + 2HCl \ u003d FeCl 2 + H 2 O
4FeO + O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3
3FeO + 10HNO 3 \ u003d 3Fe (NO 3) 3 + NO + 5H 2 O
Fe (OH) 2 - Fe (II) hiđroxit là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.
Theo tính chất hóa học, nó là một bazơ yếu, nó dễ dàng phản ứng với axit và không phản ứng với kiềm. Fe (OH) 2 là một chất không bền: khi đun nóng mà không có không khí, nó bị phân hủy và tự oxi hóa trong không khí:
Fe (OH) 2 \ u003d FeO + H 2 O (t)
4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe (OH) 3
nâu xanh nhạt
Thực tế quan trọng nhất là: FeSO 4, FeCl 2, Fe (NO 3) 3, FeS, FeS 2.
Sự tạo phức và muối kép với kim loại kiềm và muối amoni là đặc điểm:
Fe (CN) 2 + 4KCN = K 4 (muối vàng)
FeCl 2 + 2KCl \ u003d K 2
Muối Mora
(NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O
đá mực
Ion Fe 2+ bị hiđrat hóa có màu xanh lục nhạt.
1. Các muối hòa tan của Fe 2+ trong dung dịch nước bị thủy phân tạo ra môi trường axit:
Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H +
2. Chỉ ra tính chất chung của các muối điển hình (tương tác trao đổi ion):
FeS + 2HCl \ u003d FeCl 2 + H 2 S
FeCl 2 + 2NaOH \ u003d Fe (OH) 2 ↓ + 2NaCl
FeSO 4 + BaCl 2 \ u003d FeCl 2 + BaSO 4 ↓
3. Dễ bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh
Fe 2+ - 1ē → Fe 3+
10Fe +2 SO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe +3 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O
4. Các phản ứng định tính để phát hiện cation Fe 2+:
a) 3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2 ↓
máu đỏ muối màu xanh lam
(kết tủa xanh lam đậm)
b) dưới tác dụng của kiềm tạo ra kết tủa Fe (OH) 2 màu xanh nhạt, để lâu ngoài không khí chuyển sang màu xanh, sau đó chuyển thành Fe (OH) 3 màu nâu.
Hợp chất Fe (III)
Fe 2 O 3 - oxit sắt (III)
Dạng bột màu nâu đỏ, không tan trong nước. Trong tự nhiên - "quặng sắt đỏ".
Fe 2 O 3 là một oxit bazơ có dấu hiệu là chất lưỡng tính.
1. Các tính chất chính thể hiện ở khả năng phản ứng với axit:
Fe 2 O 3 + 6HCl \ u003d 2FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \ u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O
2. Fe 2 O 3 không tan trong dung dịch nước của kiềm, nhưng khi phản ứng với oxit rắn, kiềm và muối cacbonat, Ferit được tạo thành:
Fe 2 O 3 + CaO \ u003d Ca (FeO 2) 2 (t)
Fe 2 O 3 + 2NaOH \ u003d 2NaFeO 2 + H 2 O (t)
Fe 2 O 3 + MgCO 3 \ u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2 (t)
3. Fe 2 O 3 - nguyên liệu sản xuất gang trong luyện kim:
Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO hoặc Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
Fe (OH) 3 - sắt (III) hydroxit
Fe (OH) 3 là một bazơ rất yếu (yếu hơn nhiều so với Fe (OH) 2). Fe (OH) 3 có tính chất lưỡng tính:
1) Các phản ứng với axit diễn ra dễ dàng:
Fe (OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O
2) Kết tủa Fe (OH) 3 mới tan trong dung dịch KOH hoặc NaOH đặc nóng, tạo phức hiđroxo:
Fe (OH) 3 + 2KOH \ u003d K 3
Trong dung dịch kiềm, Fe (OH) 3 có thể bị oxi hóa để lên men (muối của axit sắt H 2 FeO 4 không phân lập ở trạng thái tự do):
2Fe (OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Muối Fe 3+
Điều quan trọng thực tế nhất là:
Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3
Sự tạo thành muối kép - phèn sắt có đặc điểm:
(NH 4) Fe (SO 4) 2 12H 2 O
KFe (SO 4) 2 12H 2 O
Muối Fe 3+ thường có màu cả ở trạng thái rắn và dung dịch nước. Điều này là do sự hiện diện của các dạng hydrat hóa hoặc các sản phẩm thủy phân.
Đang tải...