Железо и его соединения Составитель: И.Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово

Железо – не только основа всего мира, самый главный элемент окружающей нас природы. Оно основа культуры и промышленности. Оно орудие войны и мирного труда, и во всей таблице Менделеева невозможно найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества. Академик Ферсман А.Е.

26 4 период четвертый по распространенности в земной коре, второй среди металлов VIII В группа ставшее международным, латинское название «Ferrum», от греко-латинского «быть твердым»

Fe 2 е 8 е 14 е 2 е возможные степени окисления +2 и +3 Электронное строение атома железа

Физические свойства Железо - сравнительно мягкий, ковкий, блестящий, серебристо-серый металл. Температура плавления – С Температура кипения около С Пластичный, легко куётся, прокатывается, штампуется. При температуре ниже С железо обладает ферромагнитными свойствами (оно легко намагничивается, и из него можно изготовить магнит). Выше этой температуры ферромагнитные свойства железа исчезают, железо «размагничивается».

Химически чистое железо содержит примесей менее 0,01% Стоящая до сих пор в Индии огромная колонна из химически чистого железа, с искусно выполненными на ней барельефами Технически чистое железо- это низкоуглеродистая сталь: С - 0,02- 0,04%, О, N, P ещё меньше. Из технически чистого железа изготавливают канцелярские скрепки и кнопки. Такое железо легко корродирует.

«Не сотвори себе кумира на земле, ибо ржавчина и моль его разрушат» Ветхий Завет Химически чистое железо устойчиво к коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные примеси лишают его этих драгоценных свойств: на земном шаре ежегодно «болеет» ржавчиной такое количество железа, которое равняется его годовой добыче. На защиту от коррозии тратятся средства превышающие затраты на производство этого металла.

Немного истории В середине II тысячелетия до н.э. в Египте была основана металлургия железа. Самый древний способ получения железа основывается на его восстановлении из оксидных руд. Это положило начало железному веку в истории человечества. В 19 веке были разработаны современные способы: мартеновские печи, электросталеплавильные процессы и другие методы…

Первое металлическое железо, попавшее в руки человека, имело, явно, метеоритное происхождение. Железные изделия из метеоритного железа найдены в захоронениях, относящихся к очень давним временам (IV - V тысячелетиях до н.э.). Их и сейчас находят у жителей Северной и Южной Америки, Гренландии и Ближнего Востока, а также при археологических раскопках на всех континентах. Подбирая упавшие с неба камни железные метеориты люди превращали их в украшения, орудия труда и охоты.

Наиболее распространенные и добываемые руды и минералы магнитный железняк магнетит – Fe 3 O 4 (содержит до 72,4 % Fe) бурый железняк лимонит - лимонит Fe 2 О 3*п Н 2 О (содержит до 65% Fe) красный железняк гематит – гематит Fe 2 O 3 (содержит до 70 % Fe) железный шпат сидерит – FeCO 3 (содержит до 48% Fe) железный или серный колчедан пирит FeS 2 (содержит до 46,6% Fe) Природные соединения

Химические свойства 1. Реакции с простыми веществами При сгорании железа на воздухе образуется оксид Fe 2 О 3 : 4Fe +3O 2 =2Fe 2 O 3 Реагирует с порошком серы при нагревании: Fe +S = FeS Реагирует с галогенами при нагревании: 2Fe + 3CL 2 =2FeCL 3 железо в галогенидах, кроме йода имеет С.О. +3 Железо сгорает в чистом кислороде при нагревании, образуется железная окалина Fe 3 O 4 : 3Fe +2O 2 =Fe 3 O 4 С углеродом образует карбид: 3Fe + C = Fe 3 C (цементит)

Химические свойства Взаимодействие железа с хлором железа с хлором 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

Химические свойства Взаимодействие железа с кислородом: Fe + O 2 =Fe 3 O 4 (FeO*Fe 2 O 3 )32

Химические свойства 2. Реакции со сложными веществами С кислотами: А) с соляной кислотой 2HCL (раза.) + Fe = FeCL 2 + H 2 Б) с серной кислотой H 2 SO 4 (раза.) + Fe = FeSO 4 + H 2 С солями: Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4 С водой(при высокой температуре): 3Fe + 4H 2 O=Fe 3 O 4 +4H 2 (железная окалина) При кипячении порошка железа с концентрированным раствором щёлочи в инертной атмосфере образуются синие растворы: Fe + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 [Fe(OH) 4 ] + H 2

Химические свойства В безводных азотной и серной кислотах железо не растворяется, так как на поверхности металла возникает пленка, препятствующая реакции металла с кислотой ( происходит пассивация металла) В разаавленной азотной кислоте железо растворяется, при этом образуются: нитрат железа (III), H 2 O, и продукт восстановления азотной кислоты – N 2, NO, NH 3, NH 4 NO 3 в зависимости от концентрации кислоты С концентрированной азотной кислотой железо реагирует с образованием нитрата железа (III), H 2 O, и NO 2 (бурый газ) С концентрированной серной кислотой железо реагирует с образованием сульфата железа (III), H 2 O, и SO 2 (сернистый газ) Видео

Допишите уравнение реакции и расставьте коэффициенты методом электронного баланса Fe + HNO 3 (конц) = ….. + H 2 O + ……

Допишите уравнение реакции и расставьте коэффициенты методом электронного баланса Fe + HNO 3 (конц) = ….. + H 2 O + …… Fe + HNO 3 (раза) = ….. + H 2 O + NO Fe + HNO 3 (раза) = ….. + H 2 O + NH 3 Fe + HNO 3 (раза) = ….. + H 2 O + NH 4 NO 3 Fe + H 2 SO 4 (конц) = ….. + H 2 O + SO 2

В настоящее время железную руду восстанавливают коксом в доменных печах, при этом расплавленное железо частично реагирует с углеродом, образуя карбид железа Fe 3 C (цементит), а частично растворяет его. При затвердевании расплава образуется чугун. Лишний углерод, содержащийся в чугуне необходимо выжечь. Этого добиваются, пропуская над расплавленным чугуном воздух, обогощённный кислородом. Существует и прямой метод получения железа, основанный на восстановлении окатышей магнитного железняка природным газом, водородом или алюминием (алюмотермия) Fe 3 O 4 + CH 4 3Fe + CO 2 + 2H 2 O (t = 1 000°C) Fe 2 O 3 + 2Al = 2Fe + Al 2 O 3 (видео)(видео) Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O Очень чистое железо в виде порошка получают разложением карбонила Fe(CO) 5. Пентакарбонил железа - жидкость, которую можно легко отделить от примесей перегонкой. При температуре около 250° карбонил разлагается, образуя порошок железа: Fе(СО) 5 = Fе + 5СО Получение железа

Соли (+2) (+3)- растворимые и нерастворимые: Fe(NO 3 ) 2, FeCL 3, Fe 2 (SO 4 ) 3, FeS….. оксиды: FeO, Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 гидроксиды: Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Соединения железа

FeO - основный оксид Fe 2 O 3 - слабовыраженный амфотерный оксид Fe 3 O 4 - смешанный оксид (FeO и Fe 2 O 3 )

Химические свойства FeO 1) с кислотами: FeO + 2HCL=FeCL 2 + H 2 O 2) с более активными металлами: 3FeO + 2Al = 3Fe + Al 2 O 3 Химические свойства Fe 2 O 3 1) с кислотами: Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 =Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 2) с более активными металлами Fe 2 O 3 + 3Mg=3MgO +2Fe Химические свойства Fe 3 O 4 1) с кислотами Fe 3 O 4 + 8HCL=FeCL 2 +2FeCL 3 + 4H 2 O 2) также с более активными металлами Fe 3 O 4 +4 Zn=4 ZnO +3Fe

Fe(OH) 2 и Fe(OH) 3 Окисление: 4Fe(OH) 2 + O 2 +2H 2 O=4Fe(OH) 3 Белый осадок Fe(OH) 2 на воздухе сначала приобретает зелёную окраску, а затем буреет, постепенно превращаясь в Fe(OH) 3

Fe(OH) 2 и Fe(OH) 3 Fe(OH) 3 реагирует с конц. щелочами Fe(OH) 3 + NaOH=Na[Fe(OH) 4 ] 1)Реагируют с кислотами: Fe(OH) 2 + 2HNO 3 = Fe(NO 3 ) 2 + 2H 2 O Fe(OH) 3 + 3HCL=FeCl 3 +3H 2 O 2)Разлагаются при нагревании: 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 +3H 2 O Fe(OH) 2 =FeO + H 2 O

Реагируют с щелочами: FeCL 2 + 2NaOH= Fe(OH) NaCL Реагируют с более активными металлами: FeCL 2 + Mg= MgCL 2 + Fe Реагируют с другими солями: Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3BaCL 2 =3BaSO 4 + 2FeCL 3 Реагируют с кислотами: FeS + 2HCl=FeCL 2 + H 2 S

Качественные реакции на ионы Fe² и Fe³ FeCl 2 + 2NaOH=Fe(OH) 2 +2NaCL Fe 2+ +2CL - + 2Na + + 2OH - =Fe(OH) 2 + 2Na + + 2OH - Fe OH - = Fe(OH) 2 Сначала белый осадок, затем становится зелёным (видео) (видео) FeCL 3 +3KOH=Fe(OH) 3 +3KCL Fe 3+ +3CL - +3K + +3OH - =Fe(OH) 3 +3K + +3OH - Fe 3+ +3OH - =Fe(OH) 3 Бурый осадок

Качественные реакции на ионы Fe² и Fe³ Fe ³ реактив – роданид калия KSCN или роданидом аммония NH 4 SCN Fe ³ реактив – желтая кровяная соль - K[Fe(CN)] Fe ² реактив – красная кровяная соль - K[Fe(CN)]

FeCl 3 + K[Fe(CN)] KFe[Fe(CN) 6 ] + 3KCl желтая кровяная «берлинская лазурь» соль Качественные реакции на ионы Fe³ Была получена в начале восемнадцатого века (некоторые источники называют дату 1704 год) в Берлине красильщиком Дизбахом (Diesbach). Интенсивный ярко-синий цвет соединения и место получения дали начало названию. Применяется как синий пигмент с торговым названием «милори»

FeCl 3 + 3KSCN Fe(SCN) 3 +3KCl роданид калия Fe +3 CI 3 +3NH 4 SCN Fe(SCN) 3+3NH 4 CI роданид аммония кроваво-красного цвета Качественные реакции на ионы Fe³ применение роданидов - для имитации крови (видео)(видео)

Качественные реакции На ион Fe 2+ - взаимодействие с красной кровяной солью гексацианоферратом (III)калия Fe +2 SO 4 +K 3 [Fe(CN) 6 ]=KFe +3 [Fe +2 (CN) 6 ]+K 2 SO 4 синего цвета «турнбулева синь» (видео) Качественные реакции на ионы Fe² Название «турнбулева синь» происходит от названия шотландской фирмы «Артур и Турнбуль», которая в конце восемнадцатого века производила краски. Окончательно тот факт, что «берлинская лазурь» и «турнбулева синь» это одно и то же вещество был установлен только в двадцатом веке.

В организме здорового человека содержится приблизительно 4-5 граммов железа. Около 70% всего железа организма входит в Биологическая роль железа состав крови (гемоглобин и миоглобин). Остаток содержится в селезенке, печени и костном мозге

В нашем теле содержится от 2 до 5 г железа в зависимости от уровня гемоглобина, веса, роста, пола, возраста. Сколько железа требуется человеку? Особенно его много в гемоглобине крови - 2/3 от гемоглобине крови - 2/3 от общего количества, остальное запасено в тканях и внутренних органах, в основном в печени. Чтобы усвоился 1 мг, нужно из разных продуктов получить 10 мг железа. Это и есть норма взрослого человека

Железо в продуктах животного и растительного происхождения

В случае недостатка железа наблюдаются такие симптомы: Усталость Усталость Ломкость ногтей Депрессия Недостаток железа в организме

Нервные расстройства Нервные расстройства Выпадение и поседение волос Ожирение

Не следует забывать и о том, что при необходимости и важной роли железа в нашем организме, его переизбыток ведет к повреждению печени, почек и сердца. Суточная потребность взрослого человека в этом элементе обычно не превышает Не следует забывать и о том, что при необходимости и важной роли железа в нашем организме, его переизбыток ведет к повреждению печени, почек и сердца. Суточная потребность взрослого человека в этом элементе обычно не превышает мг мг. Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта. Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта. Избыток железа отрицательно влияет на здоровье человека

При анемии, для приготовления пищи, рекомендуется использовать чугунную посуду. Как показали эксперименты, приготовление и кипячение соуса на протяжении 20 минут в такой посуде, способствует увеличению количества железа в 9 раз. Людям с пониженным гемоглобином необходимо чаще бывать на свежем воздухе. Будьте внимательны к своему здоровью: наличие достаточного количества гемоглобина – это наша жизнь!!! При анемии (недостатке гемоглобина) увеличьте в своем рационе количество нежирного говяжьего мяса и печени, красной икры, а также яичных желтков.

Чистое железо имеет довольно ограниченное применение. Его используют при изготовлении сердечников электромагнитов, как катализатор химических процессов, для некоторых других целей. Находят широкое применение и многие соединения железа. Так, хлорид железа (III) FeCl 3 используют для очистки воды, в качестве протравы при крашении тканей. Сульфат железа (III) Fe 2 (SO 4 ) 3* 9H 2 O применяют при очистке воды, в качестве растворителя в гидрометаллургии. Оксиды и цианид железа FeSCN служат пигментами при изготовлении красителей. Железный купорос FeSO 4 * 7H 2 O применяют для борьбы с вредителями растений, приготовления минеральных красок, обработки древесины и др. Но сплавы железа чугун и сталь составляют основу современной техники

Железо сегодня Гидроэлектростанции и опоры линий электропередач Трубопроводы для воды, нефти и газа Автомобили, Тракторы, Подводные лодки, Бытовые приборы, Другие предметы

«Ржавое железо не блестит» (никчемность и бездеятельность человека портит!!!) Очень часто употребляемая пословица: «Куй железо, пока горячо» (делай все вовремя!!!, не пропусти момент!!!) «Без разума сила все равно, что железо гнило» (главное в человеке - разумные и осмысленные поступки!!!) В народном фольклоре метких изречений о важности и значении железа в человеческом обиходе встречается много

Есть у железа страшный враг – «ржавчина». К чему она приводит, как с ней бороться и как важно не попасть в ее «сети» - и об этом говорит народная мудрость: «Человека губит горе, железо портит влага» (турецкая) «Сердца ржавеют, как ржавеет железо» (арабская) «Ржавчина не железе, а неправда в человеке не утаится» «Хорошее железо не ржавеет» (русские)

H 2 SO 4 CuSO 4 O 2 HCL MgO Na KOH MgCL 2 O 2 AL ALCL 3 Br 2 HgSO 4 H 2 O S CuSO 4 CL 2 HCL С чем будет реагировать железо? (найдите три кубика с возможными соединениями)

С какими веществами будут реагировать оба оксида - FeO и Fe 2 O 3 H 2 SO 4 HCLO2O2 ALMgCO 2

Дана соль : Сульфат железа (III) С какими веществами она реагирует? KOH AL(OH) 3 BaCL 2 AL NaNO 3 HCl

Осуществите превращения Вариант I Fe FeCI 2 Fe(OH) 2 FeOFe Вариант II FeFeCI 3 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 Fe Домашнее задание X 1 Fe(OH) 2 FeSO 4 Fe 3 O 4 Fe X 2 Fe(OH) 3 Fe 2 (SO 4 ) 3

Осуществите превращения

Спасибо за работу!