Железо

“Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда…”
Академик А.Е.Ферсман

Химический элемент железо
Физические свойства простого вещества
Химические свойства простого вещества
Распространение в природе
Минералы железа
Получение
Применение
Заключение
ПЛАН

Химический элемент железо
Задание 1: опишите положение железа в периодической
системе по плану: а) порядковый номер, Аr;
б) номер периода;
в) номер группы, подгруппа.
Вспомните: каков физический смысл порядкового
номера элемента, номера периода?
Задание 2: охарактеризуйте строение атома железа:
а) заряд ядра атома;
б) общее число электронов в атоме;
в) число энергетических уровней в атоме
г) напишите электронную конфигурацию
атома железа

Проверьте себя:
Положение железа в Периодической системе
а) Порядковый номер: 26
б) Относительная атомная масса: 56
в) Период: 4
г) Группа VIII, подгруппа побочная
Строение атома
а) Заряд ядра атома = + 26
б) Общее число электронов в атоме = 26;
в) Число энергетических уровней в атоме = 4
г) Электронная конфигурация атома:
1s22s22p63s23p64s23d6

Характерные степени окисления железа
Электронная конфигурация атома железа:
Fe⁰ 1s22s22p63s23p64s23d6
а) Fe⁰ - 2eˉ → Fe⁺²
Fe⁺² 1s22s22p63s23p64s03d6
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4p0
б) Fe⁰ - 3eˉ → Fe⁺³
Fe⁺³ 1s22s22p63s23p64s03d⁵
4s0
3d5
4s2
3d6

Физические свойства железа
Тугоплавкий металл (tпл=1539оС)
серебристо-белого цвета; пластичен, различные примеси повышают его твердость и хрупкость. Обладает магнитными свойствами.
При обычной температуре устойчивой
аллотропной модификацией является
α-Fe с объёмноцентрированной
кубической решеткой.
При повышенной температуре известны
и другие аллотропные модификации
железа (β-Fe, γ-Fe и δ-Fe).
Внешний вид железа

Химические свойства железа
Железо - металл средней химической активности
Fe⁰
Fe⁺³
Fe⁺²
+ слабый
окислитель
сильный +
окислитель
Cl₂,
HNO₃,
H₂SO₄(к), t⁰ НCl,
разб. H₂SO₄,
р-ры солей
Fe⁺²O • Fe⁺³₂O₃
Fe₃O₄
+
O₂ t⁰

1) Взаимодействие железа с простыми веществами:

Проверьте себя:
3 Fe⁰ + 2 O2⁰ →
Fe⁺²O¯²• Fe⁺³₂O₃
Fe₃O₄
Fe⁰ - восстановитель
O⁰2 - окислитель

Проверьте себя:
2 Fe⁰ + 3 Cl2⁰ → 2 Fe⁺³Cl¯¹3
Fe⁰ - восстановитель
Cl2⁰ - окислитель
2 · Fe⁰ - 3 ē → Fe⁺³ (окисление)
3 · Cl2⁰ + 2 ē → 2 Cl¯ (восстановление)

2) Взаимодействие железа со сложными веществами:
Fe + H2O → Fe3O4 + H2↑
Задание 4: расставьте коэффициенты в приведенных
выше схемах реакций, укажите окислитель и
восстановитель
б) ржавление железа (окисление на воздухе в
присутствии влаги)
Fe + O2 + H2O → Fe(OH)3
а) взаимодействие железа с водой при нагревании

Проверьте себя:
2) Взаимодействие железа со сложными веществами:
3 Fe⁰ + 4 H⁺¹2O → + 4 H⁰2↑
Fe⁰ - восстановитель, Н⁺¹₂О - окислитель
Б) ржавление железа (окисление на воздухе в
присутствии влаги)
4 Fe⁰ + 3 O⁰2 + 6 H2O → 4 Fe⁺³(O⁻²H)3
Fe⁰ - восстановитель, О⁰₂ - окислитель
А) взаимодействие железа с водой при нагревании
Fe⁺²O¯²• Fe⁺³₂O₃

В) взаимодействие железа с кислотами
а) Железо растворяется в HCl и разбавленной H₂SO₄ :
кислота + Fe → cоль Fe (II) + Н₂
Задание 5: напишите молекулярные, полные и краткие
ионные уравнения возможных реакций
а) Fe + HCl → …..
б) Fe + HNO₃ (конц) → ….
в) В концентрированной азотной кислоте и серной
(практически безводной) кислоте железо пассивируется.
б) При взаимодействии железа с разбавленной HNO₃ образуются
разные продукты в зависимости от концентрации кислоты.

Проверьте себя:
1) Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H2↑
Fe⁰ + 2 H⁺ + 2 Cl¯ → Fe²⁺ + 2 Cl¯ + H⁰2↑
Fe⁰ + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H⁰2↑
2) Fe + HNO3(конц.) → реакция не идет

Задание 6: напишите молекулярные, полные и
краткие ионные уравнения возможных
реакций а) Fe + CuCl₂ → …..
б) Fe + Na₂SO₄ → ….
в) Fe + AlCl₃ → ….
г) Fe + AgNO₃ → …
г) отношение железа к растворам солей
Вспомните общее правило взаимодействия
металлов с растворами солей.

а) Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu↓
Fe⁰ + Cu²⁺ + 2 Cl⁻ → Fe²⁺ + 2 Cl⁻ + Cu⁰↓
Fe⁰ + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu⁰↓
б) Fe + Na₂SO₄ → реакция невозможна
в) Fe + AlCl₃ → реакция невозможна
г) Fe + 2 AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2 Ag↓
Fe⁰ + 2 Ag⁺ + 2 NO₃⁻ → Fe²⁺ + 2 NO₃⁻ + 2 Ag⁰↓
Fe⁰ + 2 Ag⁺ → Fe²⁺ + 2 Ag⁰↓
Проверьте себя:

Распространенность в природе
Железо - четвертый
по распростра-ненности в земной коре элемент (2-й - среди металлов).

Минералы железа
лимонит
Fe2O3 • nH2O
гематит
Fe2O3
пирит
FeS2 магнетит
Fe3O4

Получение железа
.
3) При прямом получении железа из руд используют бедные железные руды, шлаки других производств, содержащие железо:
Fe2O3 + СО → Fe + CO2, Fe2O3 + H2 → Fe + H2O
.
Задание 7: расставьте коэффициенты в приведенных
выше схемах реакций
1) Основной промышленный способ переработки железных руд
- производство чугуна (сплав железа, содержащий 2,2–4% С, а
также Si, Mn, P, S). Процесс, протекающий в доменной печи,
основан на восстановлении оксидов железа при нагревании:
Fe2O3 + CO → Fe3O4 + CO2 , FeO + CO → Fe + CO2 Fe3O4 + CO → FeO + CO2 FeO + C → Fe + CO
2) В дальнейшем большая часть чугуна перерабатывается в
сталь (с меньшим содержанием углерода, фосфора и серы).

Проверьте себя:
1) 3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2
FeO + CO = Fe + CO2
FeO + C = Fe + CO
3) Fe2O3 + 3 СО = 2 Fe + 3 CO2
Fe2O3 + 3 H2 = 2 Fe + 3 H2O

Применение
Железо
Чугун и сталь
Магнитные материалы
Железо-никелевые
аккумулятры
Железная руда
Соединения железа –
катализаторы

Железо - основной конструкционный материал

Железо как художественный материал
В виде чугуна используется для изготовления решеток, подсвечников, монументов, настенных кронштейнов, флюгеров.

Железо и войны