Железо и его соединения

Нахождение в природе
В земной коре железо распространено достаточно широко.
На его долю приходится:
Около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов(О, Si,А l), 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире.
В морской воде 1·10–5 — 1·10–8% железа.

Соединения железа
Fe3O4 – магнитный железняк
Fe2O3 – красный железняк (гематит)
2Fe2O3 * 3H2O – бурый железняк
FeS2 – железный (серный) колчедан, пирит
FеСО3 – сидерит
Fе(НСОз)3 – гидрокарбонат железа (II)

Положение железа
в Периодической системе химических элементов
Д. И. Менделеева

Строение атома железа

Физические свойства железа
Серебристо-серый металл,
ковкий,
пластичный,
плотность 7,87г/см3;
tпл.=1539°С;
tкип.=2740°С;
хорошо проводит тепло и электричество,
обладает магнитными свойствами

Fе3О4 + 4СО =3Fе + 4СО2
FеО + Н2 = Fе + Н2О
Fе2О3 + 2Аl = 2 Fе + Аl2О3
FеSО4 + Zn = ZnSО4 + Fе
Получение железа

Химические свойства железа
Fe
S, Cu2+,
HCI (р),
H2SO4 (р)
CI2,
HNO3
O2,
H2O
+2
+3
+2, +3

Химические свойства железа

Химические свойства железа
Взаимодействие железа с хлором
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
https://www.youtube.com/watch?v=w6wc4PG0-es

Химические свойства железа
Взаимодействие железа с кислородом
4Fe +3O2=2Fe2O3
https://www.youtube.com/watch?v=o9Rvc3Vae_c

Химические свойства железа
Взаимодействия железа с серой
Fe +S = FeS
https://www.youtube.com/watch?v=jzEnZ6B7xNA

Химические свойства железа
Реакции со сложными веществами
С кислотами:
А) с соляной кислотой
2HCl + Fe = FeCl2 + H2
Б) с серной кислотой
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2
С солями:
Fe + CuSO4= Cu + FeSO4
С водой(при высокой температуре):
3Fe + 4H2O=Fe3O4 +4H2
(железная окалина)

Химические свойства железа
Железо разрушается под действием окружающей среды, т.е. подвергается коррозии – «ржавлению».
При этом на поверхности образуется «ржавчина». 4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3•Н2О)

Соединения железа
оксиды:
FeO, Fe2O3
Fe3O4
гидроксиды:
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Соли (+2) (+3)- растворимые и нерастворимые:
Fe(NO3)2, FeCl3, Fe2(SO4)3 , FeS

Соединения железа
Оксиды железа
FeO –основный
оксид
Fe3O4-
смешанный оксид (FeO и Fe2O3)
Fe2O3- слабовыраженный амфотерный оксид

Соединения железа
Химические свойства FeO
1) с кислотами:
FeO + 2HCl=FeCl2 + H2O
2) с более активными металлами:
3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3
Химические свойства Fe2O3
1) с кислотами:
Fe2O3 + 3H2SO4=Fe2(SO4)3 + 3H2O
2) с более активными металлами
Fe2O3 + 3Mg=3MgO +2Fe

Соединения железа
Химические свойства Fe3O4
1) с кислотами
Fe3O4 + 8HCl=FeCl2 +2FeCl3 + 4H2O
2) также с более активными металлами
Fe3O4 +4 Zn=4 ZnO +3Fe

Соединения железа
Гидроксиды железа
Fe(OH)2
Fe(OH)3

Соединения железа
Fe(OH)2 и Fe(OH)3
1)Реагируют с кислотами:
Fe(OH)2 + 2HNO3= Fe(NO3)2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HCl=FeCl3+3H2O
2)Разлагаются при нагревании:
2Fe(OH)3 = Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2=FeO + H2O

Качественные реакции на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺
FeCl2 + 2NaOH=Fe(OH)2 +2NaCl
Fe2+ +2Cl- + 2Na+ + 2OH-=Fe(OH)2 + 2Na+ + 2Cl-
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
FeCl3+3KOH=Fe(OH)3+3KCl
Fe3+ +3Cl- +3K+ +3OH-=Fe(OH)3 +3K+ +3Cl-
Fe3+ +3OH- =Fe(OH)3
Реакция со щелочью

Качественные реакции на ионы Fe²⁺
На ион Fe2+ - взаимодействие с красной кровяной солью гексацианоферратом (III)калия
Fe+2SO4+K3[Fe(CN)6]=KFe+3[Fe+2(CN)6]↓+K2SO4
синего цвета «турнбулева синь»
https://www.youtube.com/watch?v=gcVOcXvnr7s

Качественные реакции на ионы Fe³⁺
FeCl3 + 3KSCN ? Fe(SCN)3 +3KCl
роданид калия
Fe+3CI3+3NH4SCN ? Fe(SCN)3↓+3NH4C
роданид аммония кроваво-красного цвета
https://www.youtube.com/watch?v=eIVusMfUa6Y

Биологическое значение железа
Ионы железа входят в состав гемоглобина, который содержится в эритроцитах крови.
Источники железа:
Зеленые овощи, яичный желток,
Печень, горошек зеленый,
томаты сырые, капуста,
Чеснок, яблоки, груши,
земляника, сухофрукты.

Применение
Железо - самый употребляемый металл, на него приходится до 90 % мирового производства металлов.
Железный купорос, хлорное железо, оксиды железа используют для приготовления лекарств, катализаторов, магнитных материалов, составов, защищающих древесину от гниения, при крашении тканей, для борьбы с вредителями
Термит используется для сварки стальных изделий, например, железнодорожных рельсов встык).
Железный сурик Fe2O3 , охра – применяется как пигмент для приготовления красок.
Основная масса железа на практике используется в виде сплавов – чугуна и стали.

Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно – основа культуры и промышленности, оно – орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и будущими судьбами человечества.
А. Е. Ферсман