Вопрос 2. Вычисление количества вещества продукта реакции, если известна масса одного из исходных веществ.

Масса вещества в граммах т связана с количеством вещества v соотно­шением т = vM, где М — молярная масса вещества. Для решения задачи необходимо рассчитать количество вещества реагента, поделив его массу на молярную массу (численно равна относительной молекулярной массе). За­тем, принимая во внимание коэффициенты в уравнении реакции, нужно найти количество продукта реакции. В качестве примера решим задачу: Найдите количество вещества оксида алюминия, которое образуется при сжигании на воздухе алюминиевой пудры массой 5,4 г.

Для решения задачи запишем уравнение реакции и расставим коэффи­циенты:

4А1 + 30₂ - 2А1₂0₃

Найдем количество вещества алюминия, поделив его массу на моляр­ную массу (равна относительной атомной массе алюминия):

т 5,4 v = — = — =0,2 моль М 27

По уравнению реакции из 4 моль алюминия образуется 2 моль оксида, то есть оксида образуется по молям в два раза меньше. Соответственно, из 0,2 моль алюминия мы получим 0,1 моль оксида.

Ответ: 0,2 моль.

Вопрос 1. Железо: положение этого химического элемента в периодической системе, строение его атома. Химические свойства железа: взаимодействие с серой, хлороводородной кислотой, растворами солей. Оксиды и гидроксиды железа.

Железо — химический элемент четвертого периода и побочной подгруппы VIII группы периодической системы. Атом железа содержит восемь валентных электронов, однако в соединениях железо обычно проявляет степени окисления (+2) и (+3), редко — (+6). Имеются сообщения о получении соединений восьми­валентного железа. Железо широко распространено в природе — это самый распространенный металл, после алюминия. Встречается железо в виде оксидов Fe₂0₃ (гематит, красный железняк) и Fe₃0₄ (магнетит, магнитный железняк), гидратированного оксида Fe₂0₃nH₂0 (лимонит, бурый железняк), карбоната FeC0₃ (сидерит), дисульфида FeS₂ (пирит), редко встречается в виде самородков, попадающих на землю с метеоритами. Железную руду восстанавливают коксом в доменных печах, при этом расплавленное железо частично реагирует с углеро­дом, образуя карбид железа Fe₃C (цементит), а частично растворяет его. При затвердевании расплава образуется чугун. Чугун, используемый для получения стали, называют передельным. Сталь, в отличие от чугуна, содержит меньшее количество углерода. Лишний углерод, содержащийся в чугуне, необходимо выжечь. Этого добиваются, пропуская над расплавленным чугуном воздух, обо­гащенный кислородом. Существует и прямой метод получения железа, основан­ный на восстановлении окатышей магнитного железняка природным газом:

Fe₃0₄ + СН₄ = 3Fe + С0₂ + 2Н₂0.

Железо — серебристо-белый, ковкий и пластичный тугоплавкий (т. пл. 1535°С, т. кип. 2870°С) металл, при температурах ниже 769°С притягивает­ся магнитом, то есть обладает ферромагнетизмом.

На влажном воздухе окисляется, покрываясь коричневой коркой гидра­тированного оксида Fe₂0₃xH₂0, ржавчины. Железо легко растворяется в разбавленных кислотах

Fe + 2HCI = FeCl₂ + H₂t

но пассивируется в холодных концентрированных растворах кислот- окислителях — серной и азотной.

Будучи металлом средней химической активности, железо вытесняет другие, менее активные металлы из растворов их солей:

Fe + CuS0₄ = FeS0₄ + Cu

Пропуская перегретый водяной пар через раскаленный на жаровне чу­гунный пушечный ствол, Лавуазье получил водород:

t°

3Fe + 4Н₂0 = Fe₃0₄ + 4H₂.

В кислороде железо сгорает с образованием железной окалины — окси­да железа(П, III) Fe₃0₄

3Fe + 20₂ = Fe₃0₄,

с хлором дает хлорид FeCl₃

2Fe+3Cl₂ = 2FeCI₃,

с серой — сульфид FeS:

Fe + S - FeS

Оксид и гидроксид железа(Н) обладают основными свойствами. Соеди­нения железа(П) являются сильными восстановителями и на воздухе легко окисляются до соединений трехвалентного железа:

4FeS0₄ + 0₂ + 2Н₂0 = 4Fe(0H)S0₄.

Белый осадок гидроксида железа(П) Fe(OH)₂, образующийся при дейст­вии на соли железа(Н) растворов щелочей, на воздухе мгновенно зеленеет, образуя «зеленую ржавчину» — смешанный гидроксид железа(Н) и желе-. за(Н1), который дишь через некоторое время прияобретает характерный для Fe₂0₃xH₂0 ржавый цвет.

Гидроксид железа(Ш) выпадает в виде коричневого осадка при дейст­вии растворов щелочей, сульфидов, карбонатов на соли железа(Ш):

2FeCI₃ + 3Na₂C0₃ + 6Н₂0 = 2Fe(OH)₃Jr +3C0₂t + 6NaCI

Оксид и гидроксид железа(Ш) являются слабо амфотерными, с преоб­ладанием основных свойств. Так, при растворении гидроксида железа(Ш) в кислотах образуются соли железа(Ш), а при сплавлении оксида с оксидами активных металлов — ферриты (ферраты(+3)):

2Fe(OH)₃ + 2H₂S0₄ = Fe₂(S0₄)₃ + 3H₂0, Fe₂0₃ + СаО = CaFe₂0₄.

В виде чугуна и стали железо находит широкое применение в народном хозяйстве. Хлорид железа(Ш) используется при травлении медных плат, а сульфат железа(Ш) — в качестве хлопьеобразователя при очистке воды. Ферриты двухвалентных металлов (магния, цинка, кобальта, никеля) при­меняют в радиоэлектронике, вычислительной технике.