Глава IV. Металлы и их соединения. § 34. Железо и его соединения — с. 176
§ 34. Лабораторный опыт 44. В одну пробирку налейте 2 мл раствора сульфата железа(II), в другую — такой же объём раствора хлорида железа(III). В первую пробирку добавьте 3—4 капли раствора красной кровяной соли, во вторую — 3—4 капли раствора жёлтой кровяной соли. Что наблюдаете?
Сравните цвет образующихся осадков.
Наблюдения: в обеих пробирках выпадает осадок тёмно-синего цвета (в первой — «турнбулева синь», во второй — «берлинская лазурь»). Цвет осадков одинаков, потому что они имеют один и тот же состав — KFe[Fe(CN)₆].
Уравнения реакций:
FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄
FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + 3KCl
Ионные уравнения: Fe²⁺ + K⁺ + [Fe(CN)₆]³⁻ = KFe[Fe(CN)₆]↓; Fe³⁺ + K⁺ + [Fe(CN)₆]⁴⁻ = KFe[Fe(CN)₆]↓.
Вывод: красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆] — реактив на катионы Fe²⁺, жёлтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆] — реактив на катионы Fe³⁺; в обоих случаях образуется синий осадок одинакового состава.
Уравнения реакций:
FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄
FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + 3KCl
Ионные уравнения: Fe²⁺ + K⁺ + [Fe(CN)₆]³⁻ = KFe[Fe(CN)₆]↓; Fe³⁺ + K⁺ + [Fe(CN)₆]⁴⁻ = KFe[Fe(CN)₆]↓.
Вывод: красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆] — реактив на катионы Fe²⁺, жёлтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆] — реактив на катионы Fe³⁺; в обоих случаях образуется синий осадок одинакового состава.
§ 34. Проверьте свои знания.
1. Расскажите о нахождении железа в природе.
1. Расскажите о нахождении железа в природе.
Железо — один из самых распространённых металлов земной коры (около 5 % по массе, второе место после алюминия среди металлов). В свободном виде встречается очень редко (метеоритное железо), в основном находится в виде соединений в рудах: красный железняк Fe₂O₃, бурый железняк 2Fe₂O₃·3H₂O, магнитный железняк Fe₃O₄, железный колчедан (пирит) FeS₂, сидерит FeCO₃. Соединения железа входят в состав живых организмов: железо содержится в гемоглобине крови, переносящем кислород, а также в растениях (хлорофилл образуется только при наличии железа). Крупные месторождения руд — Курская магнитная аномалия, Урал, Кривой Рог, Кузбасс.
§ 34. Проверьте свои знания.
2. Не производя расчётов, укажите, в какой из руд — красном, буром, магнитном железняке или пирите — массовая доля железа наибольшая.
Наибольшая массовая доля железа — в магнитном железняке Fe₃O₄. Сравним, сколько кислорода приходится на один атом железа: в Fe₃O₄ — 4/3 атома O, в Fe₂O₃ (красный железняк) — 3/2 атома O, в буром железняке 2Fe₂O₃·3H₂O ещё и вода, в пирите FeS₂ на атом железа приходится два тяжёлых атома серы. Чем меньше «лишних» атомов приходится на атом железа, тем выше массовая доля железа. Проверка: w(Fe) в Fe₃O₄ = 168/232 ≈ 72,4 %; в Fe₂O₃ = 112/160 = 70 %; в FeS₂ = 56/120 ≈ 46,7 %; в буром железняке около 60 %.
§ 34. Проверьте свои знания.
3. Перечислите химические свойства железа. Подчеркните особенности его взаимодействия с растворами кислот и солей, а также с неметаллами.
Железо — металл средней активности, во всех реакциях восстановитель (степени окисления +2 и +3).
1) С неметаллами: с серой при нагревании — сульфид железа(II): Fe + S = FeS (t); с хлором — хлорид железа(III) (особенность: сильный окислитель окисляет до +3): 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ (t); с кислородом сгорает в железную окалину: 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (t).
2) С водой: при высокой температуре с перегретым паром: 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂↑ (t).
3) С растворами кислот (кроме концентрированных серной и азотной): железо стоит в ряду напряжений левее водорода и вытесняет его, образуя соли железа(II): Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑; Fe + H₂SO₄(разб.) = FeSO₄ + H₂↑. Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ пассивируют железо на холоде.
4) С растворами солей: вытесняет менее активные металлы, стоящие правее него в ряду напряжений: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.
1) С неметаллами: с серой при нагревании — сульфид железа(II): Fe + S = FeS (t); с хлором — хлорид железа(III) (особенность: сильный окислитель окисляет до +3): 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ (t); с кислородом сгорает в железную окалину: 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (t).
2) С водой: при высокой температуре с перегретым паром: 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂↑ (t).
3) С растворами кислот (кроме концентрированных серной и азотной): железо стоит в ряду напряжений левее водорода и вытесняет его, образуя соли железа(II): Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑; Fe + H₂SO₄(разб.) = FeSO₄ + H₂↑. Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ пассивируют железо на холоде.
4) С растворами солей: вытесняет менее активные металлы, стоящие правее него в ряду напряжений: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.