Железо

12 заданий

Железо — второй по распространённости металл земной коры и основа современной техники: из сплавов железа (чугуна и стали) сделана большая часть машин и конструкций. Главные степени окисления железа +2 и +3; в ферратах (\(\ce{K2FeO4}\)) встречается +6. Ключевой вопрос в задачах — какой ион получится: \(\ce{Fe^{2+}}\) или \(\ce{Fe^{3+}}\). Ответ зависит от силы окислителя.

Железо(II) или железо(III)

Железо даёт соединения железа(II)	Железо даёт соединения железа(III)
с соляной и разбавленной серной кислотами, серой, иодом, с солями менее активных металлов и солями железа(III)	с хлором, бромом, разбавленной азотной кислотой, концентрированной серной при нагревании
\(\ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^}\); \(\ce{Fe + S ->[t^\circ] FeS}\); \(\ce{Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu}\); \(\ce{Fe + 2FeCl3 -> 3FeCl2}\)	\(\ce{2Fe + 3Cl2 ->[t^\circ] 2FeCl3}\); \(\ce{Fe + 4HNO3(\text{разб.}) -> Fe(NO3)3 + NO ^ + 2H2O}\)

С кислородом и с водяным паром железо даёт смешанный оксид: \(\ce{3Fe + 2O2 -> Fe3O4}\), \(\ce{3Fe + 4H2O(\text{пар}) ->[t^\circ] Fe3O4 + 4H2}\). Холодные концентрированные азотная и серная кислоты железо пассивируют.

Соединения железа(II) и железа(III)

Оксид \(\ce{FeO}\) и гидроксид \(\ce{Fe(OH)2}\) — основные. Гидроксид железа(II) — белый (зеленоватый) осадок, который на воздухе буреет, окисляясь до гидроксида железа(III). Оксид \(\ce{Fe2O3}\) и гидроксид \(\ce{Fe(OH)3}\) — бурые, со слабо выраженной амфотерностью: со щелочами реагируют только при сплавлении, образуя ферриты:

\[ \ce{4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3}; \qquad \ce{Fe2O3 + 2NaOH ->[t^\circ] 2NaFeO2 + H2O} \]

Железная окалина \(\ce{Fe3O4}\) содержит железо в обеих степенях окисления и с соляной кислотой даёт две соли: \(\ce{Fe3O4 + 8HCl -> FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O}\).

Взаимные переходы

Соединения железа(II) — восстановители: их окисляют хлор, кислород воздуха, азотная кислота, перманганат, дихромат, пероксид водорода. Соединения железа(III) — окислители: их восстанавливают железо, медь, иодиды, сероводород, сульфиты:

\[ \ce{2FeCl2 + Cl2 -> 2FeCl3}; \qquad \ce{4FeCl2 + O2 + 4HCl -> 4FeCl3 + 2H2O} \]

\[ \ce{2FeCl3 + 2KI -> 2FeCl2 + I2 + 2KCl}; \qquad \ce{2FeCl3 + H2S -> 2FeCl2 + S v + 2HCl}; \qquad \ce{2FeCl3 + Cu -> 2FeCl2 + CuCl2} \]

Качественные реакции и получение

Ионы \(\ce{Fe^{2+}}\) с красной кровяной солью \(\ce{K3[Fe(CN)6]}\) дают синий осадок (турнбулева синь), ионы \(\ce{Fe^{3+}}\) с жёлтой кровяной солью \(\ce{K4[Fe(CN)6]}\) — синий осадок (берлинская лазурь), а с роданидом калия \(\ce{KSCN}\) — кроваво-красное окрашивание. Со щелочью \(\ce{Fe^{2+}}\) даёт белый, а \(\ce{Fe^{3+}}\) — бурый осадок.

Железо получают в доменной печи восстановлением руды коксом и угарным газом: \(\ce{Fe2O3 + 3CO ->[t^\circ] 2Fe + 3CO2}\). Получается чугун (2–4,5 % углерода), из которого выплавляют сталь (менее 2 % углерода). Пирит обжигают ради сернистого газа: \(\ce{4FeS2 + 11O2 ->[t^\circ] 2Fe2O3 + 8SO2}\).

Лайфхак. Сильный окислитель (хлор, бром, азотная кислота, концентрированная серная при нагревании) — железо(III); слабый (ионы \(\ce{H+}\), сера, иод, ионы меди) — железо(II).

Ловушка ЕГЭ. Железо с соляной кислотой даёт \(\ce{FeCl2}\), а не \(\ce{FeCl3}\); с хлором — \(\ce{FeCl3}\). Иодид железа(III) не существует: ион \(\ce{Fe^{3+}}\) окисляет иодид, поэтому \(\ce{Fe + I2 -> FeI2}\).

Закрепите теорию: 12 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward