Transcript міні-підручник Ферум та його сполуки

Ферум та його
сполуки
Що необхідно знати:
 властивості Феруму як представника елементів
побічних підгруп та сполук, утворених ним
Що необхідно вміти:
 характеризувати Ферум за положенням в
періодичній системі та будовою його атома;
 прогнозувати хімічні властивості заліза та його
сполук, описувати їх хімічними рівняннями;
 пояснювати застосування заліза та його сполук
на основі їх властивостей.
Виконай завдання
позначені символом
Ферум. Залізо
Символом Всесвітньої промислової виставки 1958 року
став незвичайний павільйон під назвою Атоміум. Це куб, в кутах
якого містяться вісім куль, а дев’ятий – в центрі. Це комірка
кристалічної ґратки заліза, збільшена в 165 млрд. разів.
Павільон такої форми вказує на важливість заліза в кінці другого
тисячоліття, але воно збереже своє значення і в третьому.
На яких властивостях ґрунтується
широке використання заліза?
Будова атома на основі положення в
періодичній системі
та можливі ступені окиснення
1. Опиши положення Ферума в періодичній системі
хімічних елементів.
2. В чому особливості будови електронної оболонки
атома Феруму?
3. Які ступені окиснення він може проявляти?
4. Який ступінь окиснення найбільш стійкий? Чому?
Знайди відповідність між стовпчиками
та перевір себе:
Перевір
себе!
+8
K2FeO4
+6
FeO
0
Fe2O3
+3
Ba2FeO4
+2
Fe
+4
склад не
визначено
Поширення в природі
Після Алюмінію Ферум – найпоширеніший метал на земній кулі,
він трапляється у вигляді сполук, а у вільному стані – у метеоритах
За твердженням вчених, ядро Землі переважно складається із
заліза. Знайди відповідність даних у таблиці та перевір себе
мінерал
хімічна формула
1.червоний залізняк (гематит)
А. Fe2O3
2.магнітний залізняк (магнетит)
Б. Fe2O3•H2O
3.бурий залізняк (лимоніт)
С. FeS2
4.залізний колчедан (пірит)
Д. Fe3O4
Перевір
себе!
Фізичні властивості заліза
1.Порівняй фізичні властивості заліза та металів s- і
p-елементів. Як пояснити особливості фізичних Перевір
себе!
властивостей заліза?
2.Вкажи властивості заліза: сріблясто-сірий метал, добре
проводить тепло, електричний струм, намагнічується, твердий,
крихкий метал, легкий метал (має невелику густину), легко утворює
сплави
3.Знайди відповідність та перевір себе:
Властивості заліза
Застосування заліза
1.пластичність
А. виробництво мембран
телефонів, серцевин
трансформаторів
2.сильні магнітні властивості
Б. виробництво
статуеток,підставок під
годинники, шкатулок
3.висока температура
плавлення
С. має високі ливарні якості
Хімічні властивості заліза
з неметалами
з солями
Fe
взаємодіє
з водою
з кислотами
з лугами
Залізо – метал середньої активності, але при підвищенні
температури його активність зростає, може реагувати з більшістю
неметалів та складними речовинами.
Взаємодія з неметалами
При нагріванні залізо реагує з більшістю неметалів.
 взаємодія з киснем – при згоранні заліза в кисні
утворюється змішаний оксид – залізна окалина - Fe3O4 (FeO• Fe2O3)
Напишіть рівняння відповідної реакції, складіть схеми окиснення,
відновлення і доберіть коефіцієнти.
 взаємодія з галогенами – залізо згорає в атмосфері
хлору з утворенням бурого диму – хлориду феруму
зі ступенем окиснення +3. Ця реакція використовується
для одержання сполук феруму такого ступеня окиснення.
Також активно при нагріванні залізо реагує з фтором, з парами брому з
утворенням броміду феруму (ІІ) при надлишку заліза.
Складіть рівняння реакції утворення хлориду і броміду
феруму (ІІ) і ІІІ).
 взаємодія з сіркою при нагріванні відбувається дуже активно, реакція
екзотермічна.
Складіть рівняння реакції взаємодії сірки з залізом.
Взаємодія з водою
Чисте залізо стійке до дії води. Домішки підвищують його
хімічну активність, і вода в присутності кисню взаємодіє з залізом
з утворенням жовто-бурої плівки з гідроксиду феруму (ІІІ), яка не
захищає метал від подальшого руйнування:
4Fe+6H2O+3О2= 4Fe(OН)3
Цей процес називається корозією. Деякі види метеоритного
заліза не піддаються корозії.
 Розжарене залізо реагує з водяною парою з виділенням
водню – це залізопаровий спосіб добування водню:
3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2↑
Лавуазьє використовував цю реакцію
для добування водню:
“Дослід Лавуазьє”
Взаємодія з кислотами
Взаємодія з розведеними кислотами HCl і H2SO4
При взаємодії заліза з хлоридною, розбавленою сульфатною
кислотами виділяється водень і утворюються солі Феруму (ІІ):
Fe+HCl=FeCl2+H2
Fe+H2SO4=FeSO4+H2
При взаємодії заліза з розведеною HNO3 (менше 5,5%)
Fe+ HNO3= Fe(NO3)2 +NH4NO3+ H2O
Зверни увагу! Утворюються сполуки феруму +2!
Склади схеми окиснення і відновлення, добери коефіцієнти
Взаємодія з концентрованими кислотами HNO3 та H2SO4
при нагріванні
при звичайних умовах
Fe+HNO3=Fe(NO3)3 +NO2 +H2O
Fe+H2SO4=Fe2(SO4)3+SO2+ H2O
Склади схеми окиснення і
відновлення, добери
коефіцієнти
залізо з кислотами практично
не взаємодіє, концентровані
кислоти його пасивують.
Тому ці кислоти транспортують
у залізних цистернах.
Взаємодія з солями
Залізо витісняє метали, які в ряду стандартних електродних
потенціалів стоять після нього, з водних розчинів їх солей
CuSO4+Fe = Cu + FeSO4
1. В розчини плюмбум (ІІ) нітрату, амоній хлориду,
кобальт сульфату і калій сульфату занурили по
залізному цвяху. Напиши рівняння можливих реакцій.
2.Задача. В розчин масою 319 г з масовою часткою CuSO4 30%
занурили залізну пластинку. Через деякий час масова частка
CuSO4 знизилась до 5%. Яка маса заліза вступила в реакцію?
Яка маса міді відновилась? (відповідь m(Fe)= 28 г; m(Cu)=31,8 г)
Взаємодія з лугами
Залізо в подрібненому вигляді може розчинятися у
концентрованих гарячих розчинах лугів з утворенням
комплексних солей феруму (ІІ):
Fe+2NaOH+2H2O = Na2[Fe(OH)4]+H2
Запиши йонно - молекулярне рівняння та назви
утворену комплексну сполуку.
Перевір
себе!
Fe0 + 2Na+ + OH-+ 2H2O = 2Na + + [Fe(OH)4]2-+H2
Fe0 + OH-+ 2H2O = [Fe(OH)4]2- + H2
Na 2[Fe(OH)4] – тетрагідроксоферат (ІІ) натрію
Запиши рівняння можливих реакцій між
залізом та запропонованими речовинами
Перевір
себе!
Перевір себе!
Сполуки феруму
Оксиди феруму +2 і +3
Оксид феруму (ІІ) – FeO - переважно
основні властивості
Оксид феруму (ІІІ) – Fe2O3 - слабко
виражені амфотерні властивості
чорний порошок
червоно-бурий порошок
У воді не розчиняються і з нею не реагують
Взаємодіють з кислотами
Напиши рівняння реакцій взаємодії оксидів феруму з
сульфатною кислотою
Взаємодія з лугами
не реагує
Інертний до водних розчинів лугів, але
реагує з лугами при сплавлянні чи
спіканні:
Fe2O3+2KOH→2KFeO2+H2O↑
Відновлюються воднем, вуглецем, оксидом карбону (ІІ) з утворенням заліза.
Напиши рівняння відновлення оксидів феруму воднем
Оскільки ступінь окиснення феруму +2 Оксид феруму (ІІІ) відновлюється до
менш стійка , ніж +3, то оксид феруму оксиду феруму (ІІ) відновниками
(ІІ) окиснюється до оксиду феруму (ІІІ)
Fe2O3+СО=2FeO+СО2
4FeO+O2=2Fe2O3
Гідроксиди феруму +2 і +3
Гідроксид феруму (ІІ) – Fe(OН)2-має
переважно основні властивості
Тверда речовина білого кольору
Гідроксид феруму (ІІІ) – Fe(OН)3 - має
слабко виражені амфотерні властивості
Тверда речовина бурого кольору
У воді не розчиняються
Взаємодіють з кислотами
Напиши рівняння реакцій взаємодії гідроксидів феруму з
нітратною кислотою
Взаємодія з лугами
не реагує
Повільно розчиняється в гарячому розчині
лугу
Fe(ОН)3+3NaOH=Na3[Fe(OH)6]
Розкладаються при нагріванні з утворенням води і відповідних оксидів
Напиши рівняння реакцій розкладу гідроксидів феруму
Гідроксид феруму (ІІ), подібно до оксиду
легко окиснюється, перетворюючись в
сполуку з більш стійким ступенем окиснення
Fe(ОН)2+O2+H2O=Fe(ОН)3
Склади
схему
електронного
балансу і
розстав коефіцієнти в
рівнянні реакції.
Добувають гідроксиди феруму взаємодією відповідних солей феруму з лугами
Напиши рівняння реакцій добування гідроксидів феруму
Солі феруму +2 і +3
Із солей феруму(ІІ) найбільше значення
мають солі FeS. FeCl2. FeSO4. які є
нестійкими та легко окиснюються до сполук
феруму(ІІІ),виявляючи відновні властивості.
Можуть
окиснюватись
киснем,
тому
зберігають в склянках з притертими
пробками.
Хлорид
феруму(ІІ)
можна
окиснити хлором .
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=
5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O
FeSO4•H2O – залізний купорос
пр
Найбільше
значення
має
хлорид
феруму(ІІІ), який легко гідролізується.
Також солі феруму(ІІІ) виявляють достатньо
сильні окисні властивості:
2FeCl3+H2S = 2FeCl2+S+2HCl
2FeCl3+KI = I2+2FeCl2+2KCl
2FeCl3+Cu = CuCl2+2FeCl2
Знайди в додаткових джерелах інформацію
о застосування солей феруму.
Якісні реакції на сполуки феруму +2 і +3
Сполуки феруму +2
Сполуки феруму +3
Реактивом на йони феруму +2 є
гексаціаноферат (ІІІ) калію (червона
кров'яна сіль). Під час взаємодії солей
феруму (ІІ) з гексаціаном фератом (ІІІ)
калію утворюється осад синього
кольору – турнбулева синь.
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] =
Fe3[Fe(CN)6]2 ↓+3K2SO4
Реактивом на йони феруму +3 є
гексаціаноферат (ІІ) калію (жовта
кров'яна сіль) та тіоціанат (роданід)
калію KSCN. Під час взаємодії солей
феруму (ІІІ) з гексаціаном фератом (ІІ)
калію також утворюється осад синього
кольору – берлінська лазур.
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] =
Fe4[Fe(CN)6]3 ↓+12KCl
Під час взаємодії солей феруму (ІІІ) з
тіоціанат ом (роданідом) калію KSCN
утворюється сполука темно-червоного
кольору тіоціанат феруму (ІІІ)
FeCl3 + 3KSCN=
Fe(SCN)3+3KCl
Напиши повні та скорочені йонні рівняння реакцій
Задачі-малюнки. Поясни хімічні реакції:
FeCl3
Cu
Домашній
експеримент
1.Досліди вплив середовища на корозію заліза.
В три посудини налий розчини оцту, кальцинованої
соди та кухонної солі, опусти в кожну по залізному
цвяху (попередньо промитого милом та зачищеного
шкіркою). Для контролю один цвях опусти у чисту
прокип'ячену воду. Чому саме прокип'ячену?
Кожного дня спостерігай за змінами – перебігом корозії.
Визнач, в якому розчині корозія відбувається найбільш
інтенсивно. Яке середовище у цьому розчині – кисле,
лужне чи нейтральне (врахуй гідроліз)?
2.Проведи реакцію окиснення заліза йодом. Залізну
деталь зачисти шкіркою до блиску. Візьми настоянку
йоду і піпеткою нанеси краплі йоду на поверхню
металу. Спостерігай, що відбувається. Поясни
спостережувані явища.