Ответы:

2. 16.8 л. 3. Бром. 4. 48.3 г. 5. 315 г. 6. 51.4% Al, 48.6% Al₂O₃. 7. 3.52 мл 40% раствора NaOH; 32% Cu, 68% Al. 8. 483.48 г. 9. 57.1% Mg, 42.9% Al; 1.344 л H₂.

Глава 15. Химия железа Простое вещество

Железо - d-элемент, находится в побочной подгруппе VIII группы периодической системы. Самый распространенный в природе металл после алюминия. Входит в состав многих минералов: бурый железняк Fe₂O₃^.H₂O, красный железняк или гематит Fe₂O₃, магнитный железняк или магнетит Fe₃O₄, пирит FeS₂.

Электронное строение: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Валентность: II, III, (VI).

Cтепени окисления: 0, +2, +3, +6 (только в ферратах К₂FeO₄).

Физические свойства

Железо - блестящий, серебристо-белый металл, т. пл. - 1539 ⁰С.

Получение

Чистое железо можно получить восстановлением оксидов водородом при нагревании, а также электролизом растворов его солей. Доменный процесс  получение железа в виде сплавов с углеродом (чугун и сталь):

1) 3Fe₂O₃ + CO  2Fe₃O₄ + CO₂

2) Fe₃O₄ + CO  3FeO + CO₂ ; 3) FeO + CO  Fe + CO₂

Химические свойства

I. Взаимодействие с простыми веществами неметаллами.

1) С хлором и серой (при нагревании). Более сильным окислителем хлором железо окисляется до Fe^3, более слабым - серой - до Fe^2:

2Fe + 3Cl₂  2FeCl₃ ; Fe + S  FeS

2) С углем, кремнием и фосфором (при высокой температуре).

3) В сухом воздухе окисляется кислородом, образуя окалину  смесь оксидов железа(II) и (III):

3Fe + 2O₂  Fe₃O₄ (FeO^. Fe₂O₃)

II. Взаимодействие со сложными веществами.

1) Во влажном воздухе протекает коррозия (ржавление) железа:

4Fe + 3O₂ + 6H₂O  4Fe(OH)₃

При высокой температуре (700900 ⁰С) в отсутствие кислорода железо реагирует с парами воды, вытесняя из нее водород:

3Fe + 4H₂O  Fe₃O₄ + 4H₂

2) Вытесняет водород из разбавленной соляной и серной кислот:

Fe + 2HCl  FeCl₂ + H₂; Fe + H₂SO_4(разб.)  FeSO₄ + H₂

Высококонцентрированные серная и азотная кислоты при обычной температуре с железом не реагируют вследствие его пассивации.

Разбавленной азотной кислотой железо окисляется до Fe^3, продукты восстановления HNO₃ зависят от ее концентрации и температуры:

8Fe + 30HNO_{3(оч. разб.)}  8Fe(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

Fe + 4HNO_3(разб.)  Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Fe + 6HNO_3(конц.) Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

3) Реакция с растворами солей металлов, стоящих правее железа в электрохимическом ряду напряжений металлов:

Fe + CuSO₄  FeSO₄ + Cu

Медико-биологическое значение

Железо - составная часть жизненно важных биологических комплексов, таких как гемоглобин (транспорт кислорода и углекислого газа), миоглобин (запасание кислорода в мышцах), цитохромы (ферменты). В организме взрослого человека содержится 4-5 г железа. Недостаток железа в организме приводит к таким заболеваниям, как анемия, малокровие.

Соединения железа(II) Оксид железа(II)

Оксид FeO - черный порошок, нерастворим в воде.

Получение

Восстановление из оксида железа(III) при 500 ⁰С действием оксида углерода(II):

Fe₂O₃ + CO  2FeO + CO₂

Химические свойства

Основной оксид, ему соответствует гидроксид Fe(OH)₂; растворяется в кислотах, образуя соли железа(II):

FeO + 2HCl  FeCl₂ + H₂О