Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
14-_pervaya_kontrolnaya.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
129.37 Кб
Скачать

6 Химические соединения железа

6.1 Соединения железа (II)

Производными двухвалентного железа являются: оксид железа (II) FeO, гидроксид железа (II) Fe(OH)2, а также соли многочисленных кислот. Наиболее важным из них является сульфат, кристаллизующийся с 7 молекулами воды FeSO4*H2O (железный купорос), образующий светло-зеленые кристаллы, хорошо растворимые в воде. На воздухе железный купорос постепенно выветривается и одновременно окисляется с поверхности, переходя в желто-бурую основную соль железа (III).

Сульфат железа (II) получают путем растворения обрезков стали в 20-30%-ной серной кислоте:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Сульфат железа (II) применяется для борьбы с вредителями растений, в производстве чернил и минеральных красок, при крашении тканей.

При нагревании железного купороса выделяется вода и получается белая масса безводной соли FeSO4. При температурах выше 480 0С безводная соль разлагается с выделением диоксида и триоксида серы; последний во влажном воздухе образует тяжелые белые пары серной кислоты:

2FeSO4 = Fe2O3 + SO2↑ + SO3

Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа (II, III) оксидом углерода (II):

F e3O4 + CO нагрев 3FeO + CO2

Оксид железа (II) – основной оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа (II):

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O

FeO + 2H+ = Fe+2 + H2O

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белого цвета, не растворяется в воде. Получают его из солей желе (II) при взаимодействии их со щелочами:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4

Fe+2 + 2OH- = Fe(OH)2

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 проявляет свойства основания, легко реагирует с кислотами:

Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O

Fe(OH)2 + 2H+ = Fe+2 + 2H2O

При нагревании гидроксид железа (II) разлагается:

F e(OH)2 нагрев FeO + H2O

Соединения со степенью окисления железа +2 проявляют восстановительные свойства, так как Fe+2 легко окисляется до Fe+3:

Fe+2 - 1е- → Fe+3

Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2 на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраски объясняется окислением Fe(OH)2 в Fe(OH)3 кислородом воздуха:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Восстановительные свойства проявляют и соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислой среде. Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в кислой среде до сульфата марганца (II):

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Ввиду способности легко окисляться, соли железа (II) часто применяются как восстановители.

Растворимые соли железа (II), например хлорид, удобнее получать реакцией металлического железа с соответствующей кислотой. Водные растворы и кристаллы солей железа (II), содержащие кристаллизованную воду, окрашены в бледно-зеленый цвет, который, таким образом, является цветом ионов Fe+2. Растворы солей двухвалентного железа вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Нерастворимые соли двухвалентного железа получаются из его растворимых солей путем обменных реакций. Большинство солей железа (II) склоны к образованию двойных и комплексных солей с солями активных металлов (главным образом щелочных) и аммония. На воздухе соли двухвалентного железа не вполне устойчивы, причем чаще двойные соли бывают более прочными, чем простые. При действии сильных окислителей соли железа (II) количественно превращаются в соли железа (III).

Карбонаты щелочные металлов осаждают из растворов солей железа (II) белый карбонат железа (II) FeCO3. При действии воды, содержащий CO2, карбонат железа, подобно карбонату кальция, частично переходит в более растворимую кислую соль Fe(HCO3)2. В виде этой соли железо содержится в природных железистых водах.

Сернистые соединения железа (II).

При непосредственном взаимодействии железа и серы образуется два соединения:

FeS – моносульфид железа (II);

FeS2 – дисульфид железа (II).

Моносульфид железа (II) FeS образуется при сплавлении железа с серой; этим способом его получают и в технике, где FeS применяют для получения сероводорода. Техническое сернистое железо бывает обычно загрязнено избытком металла. Оно поступает в продажу в виде темно-серых кусков или плиток. Чистый кристаллический моносульфид имеет светлый томпаково-коричневый цвет.

Из водных растворов солей железа (II) при действии ионов Sn моносульфид железа выпадает в виде черного осадка. Этот осадок в воде практически нерастворим, но растворяется в разбавленных кислотах. Во влажном состоянии он легко подвергается частичному окислению воздухом до сульфата.

В природе сернистое железо встречается в виде магнитного колчедана (пирротина), кристаллизующегося гексагонально. Аналогичное по кристаллической структуре сернистое железо, встречающееся в метеоритах, называется троилитом. Магнитный колчедан почти всегда содержит никель, поэтому его используют для получения никеля. Содержание серы в магнитном колчедане почти всегда на 1-2% выше, чем это соответствует формуле FeS. Избыток серы включается в решетку сернистого железа.

Дисульфид железа FeS2 очень распространен в виде пирита (серный или железный колчедан). Наряду с пиритом дисульфид встречается и в виде марказита ( водный или двойной колчедан). При высокой температуре он легко отщепляет серу. При прокаливании на воздухе он сгорает, образуя Fe2O3 и SO2. Легкость образования сернистого газа из пирита обуславливает его применения в качестве главного исходного продукта для производства серной кислоты. Благодаря значительной теплоте окисления пирита и легкости его разложения обжиг в печах, начавшись, протекает дальше уже самостоятельно. В радиотехнике кристаллы пирита применяются в качестве детекторов.

В аналитической химии реактивом для обнаружения катионов железа Fe+2 является гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6]:

3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]3- с катионами железа Fe+2 образуется темно-синий осадок – турнбулева синь:

3Fe+2 + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]