4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.

Sắt(III) oxit Fe2O3 - Bột màu nâu, không tan trong nước.

Oxit sắt (III) thu được bằng cách phân hủy sắt (III) hydroxit:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Ôxít sắt (III) có tính chất lưỡng tính:

Phản ứng với axit và kiềm rắn NaOH và KOH, cũng như với natri và kali cacbonat ở nhiệt độ cao:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH - = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

Natri ferit

Sắt(III) hydroxit thu được từ muối sắt (III) bằng cách cho chúng phản ứng với chất kiềm:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl,

Sắt(III) hydroxit là bazơ yếu hơn Fe(OH)2 và thể hiện tính chất lưỡng tính (với ưu thế là những cái chính). Khi tác dụng với axit loãng, Fe(OH)3 dễ dàng tạo thành các muối tương ứng:

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Phản ứng với dung dịch kiềm đậm đặc chỉ xảy ra khi đun nóng kéo dài:

Fe(OH)3 + KOH = K

Các hợp chất có trạng thái oxy hóa sắt +3 thể hiện tính chất oxi hóa , vì dưới tác dụng của chất khử Fe+3 chuyển thành Fe+2: Fe+3 + 1e = Fe+2.

Ví dụ, sắt (III) clorua oxy hóa kali iodua thành iốt tự do:

2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2KCl + I20

crom.

Crom nằm trong phân nhóm thứ cấp của nhóm VI của bảng tuần hoàn. Cấu trúc lớp vỏ điện tử của crom: Cr 3d54s1. Các trạng thái oxy hóa nằm trong khoảng từ +1 đến +6, nhưng ổn định nhất là +2, +3, +6.

Phần khối lượng của crom trong vỏ trái đất là 0,02%. Các khoáng chất quan trọng nhất tạo nên quặng crom là crômit, hay quặng sắt crom, và các dạng của nó trong đó sắt được thay thế một phần bằng magie và crom được thay thế bằng nhôm.

Chrome là kim loại màu xám bạc. Crom nguyên chất khá dẻo và crom kỹ thuật là loại kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại.

Crom không hoạt động về mặt hóa học . Trong điều kiện bình thường, nó chỉ phản ứng với flo (từ phi kim loại), tạo thành hỗn hợp florua. Ở nhiệt độ cao (trên 600°C) nó tương tác với oxy, halogen, nitơ, silicon, boron, lưu huỳnh, phốt pho:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + N2 = 2CrN

2Cr + 3S = Cr2S3

Nó thụ động trong axit nitric và axit sunfuric đậm đặc, phủ một lớp màng oxit bảo vệ. Nó hòa tan trong axit clohydric và axit sunfuric loãng, và nếu axit hoàn toàn không có oxy hòa tan thì thu được muối crom(II), và nếu phản ứng xảy ra trong không khí thì thu được muối crom(III): Cr + 2HCl = CrCl2 + H2; 2 Cr + 6 HCl + O 2 = 2 CrCl 3 + 2 H 2 O + H 2

mangan

Mn, nguyên tố hóa học có số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9. Kí hiệu hóa học của nguyên tố Mn được phát âm giống như tên của chính phần tử đó. Mangan tự nhiên chỉ bao gồm các hạt nhân 55Mn. Cấu hình hai lớp điện tử bên ngoài của nguyên tử mangan là 3s2p6d54s2. Trong bảng tuần hoàn, mangan được xếp vào nhóm VIIB và nằm ở chu kì 4. Tạo thành các hợp chất ở trạng thái oxy hóa từ +2 đến +7, trạng thái oxy hóa ổn định nhất là +2 và +7. Mangan, giống như nhiều kim loại chuyển tiếp khác, cũng có các hợp chất chứa nguyên tử mangan ở trạng thái oxy hóa 0.

Mangan ở dạng nhỏ gọn là một kim loại cứng, màu trắng bạc, giòn.

Tính chất hóa học

Mangan là một kim loại hoạt động.

1. Tương tác với phi kim loại

Khi mangan kim loại phản ứng với nhiều phi kim loại khác nhau, các hợp chất mangan (II) được hình thành:

Mn + C2 = MnCl2 (mangan (II) clorua);

Mn + S = MnS (mangan (II) sunfua);

3Mn + 2 P = Mn3P2 (mangan (II) photphua);

3Mn + N2 = Mn3N2 (mangan (II) nitrit);

2Mn + N2 = Mn2Si (mangan (II) silic).

2. Tương tác với nước

Ở nhiệt độ phòng nó phản ứng rất chậm với nước, khi đun nóng ở tốc độ vừa phải:

Mn + 2H2O = MnO2 + 2H2

3. Tương tác với axit

Trong dãy thế điện hóa của kim loại, mangan nằm trước hydro, nó đẩy hydro ra khỏi dung dịch axit không oxy hóa và tạo thành muối mangan (II):

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2;

Mn + H2SO4 = MnSO4 + H2;

với axit nitric loãng tạo thành mangan (II) nitrat và oxit nitric (II):

3Mn + 8HNO3 = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Axit nitric và sulfuric đậm đặc làm thụ động mangan. Mangan chỉ hòa tan trong chúng khi đun nóng, tạo thành muối mangan (II) và sản phẩm khử axit:

Mn + 2H2SO4 = MnSO4 + SO2 + 2H2O;

Mn + 4HNO3 = Mn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4. Thu hồi kim loại từ oxit

Mangan là một kim loại hoạt động, có khả năng đẩy kim loại ra khỏi oxit của chúng:

5Mn + Nb2O5 = 5MnO + 2Nb.

font-size:14.0pt;color:#262626">Nếu cho axit sulfuric đậm đặc vào thuốc tím KMnO4 thì tạo thành oxit axit Mn2O7, có đặc tính oxy hóa mạnh:

2KMnO4 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O.

Một số axit tương ứng với mangan, trong đó quan trọng nhất là axit permanganic không ổn định mạnh H2MnO4 và axit permanganic HMnO4, các muối của chúng lần lượt là mangan (ví dụ, natri manganate Na2MnO4) và thuốc tím (ví dụ, thuốc tím KMnO4).

Manganate (chỉ biết đến kim loại kiềm và bari manganate) có thể thể hiện các đặc tính như tác nhân oxy hóa (thường xuyên hơn) 2 NaI + Na 2 MnO 4 + 2 H 2 O = MnO 2 + I 2 + 4 NaOH và chất khử 2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.

Permanganat là chất oxy hóa mạnh. Ví dụ, thuốc tím KMnO4 trong môi trường axit sẽ oxy hóa sulfur dioxide SO2 thành sunfat:

2KMnO4 + 5SO2 +2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4.

Ứng dụng:hơn 90% mangan được sản xuất sẽ được dùng để luyện kim màu. Mangan được sử dụng làm chất phụ gia cho thép để khử oxy, khử lưu huỳnh (điều này loại bỏ các tạp chất không mong muốn khỏi thép - oxy, lưu huỳnh và các chất khác), cũng như để hợp kim thép, tức là cải thiện tính chất cơ học và ăn mòn của chúng. Mangan cũng được sử dụng trong các hợp kim đồng, nhôm và magie. Lớp phủ mangan trên bề mặt kim loại giúp bảo vệ chống ăn mòn. Để áp dụng các lớp phủ mangan mỏng, decacarbonyl Mn2(CO)10 lưỡng nhân có độ bay hơi cao và không ổn định về nhiệt được sử dụng.

Khái niệm về hợp kim.

Một đặc điểm đặc trưng của kim loại là khả năng tạo thành hợp kim với nhau hoặc với phi kim. Để tạo thành hợp kim, hỗn hợp kim loại thường được nấu chảy và sau đó được làm nguội ở các tốc độ khác nhau, được xác định bởi bản chất của các thành phần và cách chúng tương tác với nhiệt độ. Đôi khi hợp kim được sản xuất bằng cách thiêu kết bột kim loại mịn mà không cần dùng đến phương pháp nấu chảy (luyện kim bột). Vì vậy hợp kim là sản phẩm của sự tương tác hóa học của kim loại.

Cấu trúc tinh thể của hợp kim về nhiều mặt tương tự như kim loại nguyên chất, tương tác với nhau trong quá trình nóng chảy và kết tinh sau đó, tạo thành: a) các hợp chất hóa học được gọi là hợp chất liên kim loại; b) dung dịch rắn; c) hỗn hợp cơ học của các tinh thể thành phần.

Công nghệ hiện đại sử dụng một số lượng lớn hợp kim và trong phần lớn các trường hợp, chúng không bao gồm hai mà là ba, bốn kim loại trở lên. Điều thú vị là tính chất của hợp kim thường khác biệt rõ rệt so với tính chất của từng kim loại tạo nên chúng. Như vậy, một hợp kim chứa 50% bismuth, 25% chì, 12,5% thiếc và 12,5% cadmium nóng chảy ở nhiệt độ chỉ 60,5 độ C, trong khi các thành phần hợp kim có nhiệt độ nóng chảy là 271, 327, 232 và 321 độ C. Độ cứng của đồng thiếc (90% đồng và 10% thiếc) gấp ba lần so với đồng nguyên chất và hệ số giãn nở tuyến tính của hợp kim sắt-niken nhỏ hơn 10 lần so với các thành phần nguyên chất.

Tuy nhiên, một số tạp chất làm giảm chất lượng của kim loại và hợp kim. Ví dụ, người ta biết rằng gang (hợp kim của sắt và cacbon) không có độ bền và độ cứng đặc trưng của thép. Ngoài carbon, các tính chất của thép bị ảnh hưởng khi bổ sung lưu huỳnh và phốt pho, làm tăng độ giòn của thép.

Trong số các tính chất của hợp kim, quan trọng nhất khi sử dụng thực tế là khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn, độ bền cơ học, v.v. Đối với ngành hàng không, hợp kim nhẹ dựa trên magiê, titan hoặc nhôm có tầm quan trọng rất lớn, đối với ngành công nghiệp gia công kim loại - hợp kim đặc biệt có chứa vonfram , coban và niken. Trong công nghệ điện tử, hợp kim được sử dụng, thành phần chính là đồng. Nam châm siêu mạnh thu được bằng cách sử dụng các sản phẩm tương tác giữa coban, samari và các nguyên tố đất hiếm khác, và các hợp kim siêu dẫn ở nhiệt độ thấp dựa trên các hợp chất liên kim loại được hình thành bởi niobi với thiếc, v.v.

Nhiệm vụ củng cố và kiểm tra kiến ​​thức

Câu hỏi kiểm soát:

1. Làm thế nào để xác định trạng thái oxy hóa của kim loại thuộc nhóm thứ cấp?

2. Những trạng thái oxy hóa nào là đặc trưng nhất của sắt?

3. Viết công thức của oxit sắt và hiđroxit tương ứng của chúng.

4. Mô tả tính chất axit-bazơ của sắt (II) và sắt hydroxit

(III)?

5. Những trạng thái oxy hóa nào là đặc trưng của crom? Những cái nào ổn định nhất?

6. Kể tên các công thức của crom oxit và hydroxit và nêu đặc tính axit-bazơ của chúng.

7. Tính chất oxi hóa khử của các hợp chất crom thay đổi như thế nào theo

Sự gia tăng trạng thái oxy hóa của nó?

8. Viết công thức của axit cromic và axit dicromic.

9. Những trạng thái oxy hóa nào mangan thể hiện trong các hợp chất? Những cái nào ổn định nhất?

10. Viết công thức của crom oxit và hydroxit, nêu đặc điểm axit-bazơ và tính oxi hóa khử của chúng.

11. Tính chất oxi hóa khử của các hợp chất mangan thay đổi như thế nào khi mức độ oxy hóa của nó tăng dần?

Cơ thể con người chứa khoảng 5 g sắt, phần lớn (70%) là một phần của huyết sắc tố.

Tính chất vật lý

Ở trạng thái tự do, sắt là kim loại màu trắng bạc pha chút xám. Sắt nguyên chất dễ uốn và có tính chất sắt từ. Trong thực tế, hợp kim sắt - gang và thép - thường được sử dụng.

Fe là nguyên tố quan trọng nhất và phong phú nhất trong chín kim loại d thuộc phân nhóm VIII. Cùng với coban và niken, nó tạo thành “gia đình sắt”.

Khi tạo hợp chất với các nguyên tố khác, nó thường sử dụng 2 hoặc 3 electron (B=II, III).

Sắt, giống như hầu hết các nguyên tố d thuộc nhóm VIII, không có hóa trị cao hơn số nhóm. Hóa trị tối đa của nó đạt tới VI và cực kỳ hiếm khi xuất hiện.

Các hợp chất điển hình nhất là những hợp chất trong đó nguyên tử Fe ở trạng thái oxy hóa +2 và +3.

Các phương pháp thu được sắt

1. Sắt kỹ thuật (hợp kim với cacbon và các tạp chất khác) thu được bằng cách khử cacbon nhiệt các hợp chất tự nhiên của nó theo sơ đồ sau:

Quá trình phục hồi diễn ra dần dần, theo 3 giai đoạn:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

Gang thu được từ quá trình này chứa hơn 2% cacbon. Sau đó, gang được sử dụng để sản xuất thép - hợp kim sắt chứa ít hơn 1,5% cacbon.

2. Sắt rất tinh khiết có thể thu được bằng một trong những cách sau:

a) Phân hủy Fe pentacarbonyl

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

b) Khử FeO tinh khiết bằng hydro

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

c) Điện phân dung dịch muối Fe+2

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

sắt(II) oxalat

Tính chất hóa học

Fe là kim loại có hoạt tính trung bình và có những tính chất chung đặc trưng của kim loại.

Một tính năng độc đáo là khả năng "rỉ sét" trong không khí ẩm:

Khi thiếu độ ẩm với không khí khô, sắt chỉ bắt đầu phản ứng rõ rệt ở nhiệt độ T > 150°C; khi nung, “cặn sắt” Fe 3 O 4 được hình thành:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Sắt không tan trong nước khi thiếu oxy. Ở nhiệt độ rất cao, Fe phản ứng với hơi nước, đẩy hydro ra khỏi phân tử nước:

3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2

Cơ chế rỉ sét là ăn mòn điện hóa. Sản phẩm rỉ sét được trình bày dưới dạng đơn giản hóa. Trên thực tế, một lớp hỗn hợp oxit và hydroxit có thành phần thay đổi được hình thành. Không giống như màng Al 2 O 3, lớp này không bảo vệ sắt khỏi bị phá hủy thêm.

Các loại ăn mòn

Bảo vệ sắt khỏi bị ăn mòn

1. Tương tác với halogen và lưu huỳnh ở nhiệt độ cao.

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe + 3F2 = 2FeF3

Fe + I2 = FeI2

Hợp chất được hình thành trong đó liên kết ion chiếm ưu thế.

2. Tương tác với phốt pho, cacbon, silic (sắt không kết hợp trực tiếp với N2 và H2 mà hòa tan chúng).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Các chất có thành phần thay đổi được hình thành, chẳng hạn như berthollide (bản chất cộng hóa trị của liên kết chiếm ưu thế trong các hợp chất)

3. Tương tác với axit “không oxy hóa” (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Vì Fe nằm trong chuỗi hoạt động bên trái của hydro (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), nên nó có khả năng thay thế H 2 khỏi các axit thông thường.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. Tương tác với axit “oxy hóa” (HNO 3, H 2 SO 4 conc.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Sắt HNO 3 và H 2 SO 4 đậm đặc “thụ động” nên ở nhiệt độ thường kim loại không tan trong chúng. Khi đun nóng mạnh, sự hòa tan chậm xảy ra (không giải phóng H 2).

trong phần Sắt HNO 3 hòa tan, đi vào dung dịch ở dạng cation Fe 3+ và anion axit bị khử thành NO*:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Tan tốt trong hỗn hợp HCl và HNO 3

5. Liên quan đến chất kiềm

Fe không tan trong dung dịch kiềm. Nó chỉ phản ứng với kiềm nóng chảy ở nhiệt độ rất cao.

6. Tương tác với muối của kim loại kém hoạt động hơn

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Phản ứng với khí cacbon monoxit (t = 200°C, P)

Fe (bột) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 sắt pentacarbonyl

Hợp chất Fe(III)

Fe 2 O 3 - sắt (III) oxit.

Bột màu nâu đỏ, n. R. trong H 2 O. Trong tự nhiên - "quặng sắt đỏ".

Các phương pháp thu được:

1) phân hủy sắt (III) hydroxit

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) nung pyrit

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) phân hủy nitrat

Tính chất hóa học

Fe 2 O 3 là một oxit bazơ có tính lưỡng tính.

I. Các tính chất chính thể hiện ở khả năng phản ứng với axit:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Tính axit yếu. Fe 2 O 3 không hòa tan trong dung dịch kiềm, nhưng khi nung chảy với các oxit rắn, kiềm và cacbonat, ferrit tạo thành:

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - nguyên liệu sản xuất sắt trong luyện kim:

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO hoặc Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - sắt (III) hydroxit

Các phương pháp thu được:

Thu được do tác dụng của kiềm với muối Fe 3+ hòa tan:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl

Tại thời điểm điều chế, Fe(OH) 3 là chất cặn vô định hình, nhầy màu nâu đỏ.

Fe(III) hydroxit cũng được hình thành trong quá trình oxy hóa Fe và Fe(OH) 2 trong không khí ẩm:

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Fe(III) hydroxit là sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân muối Fe 3+.

Tính chất hóa học

Fe(OH) 3 là một bazơ rất yếu (yếu hơn nhiều so với Fe(OH) 2). Hiển thị tính chất axit đáng chú ý. Như vậy Fe(OH) 3 có tính chất lưỡng tính:

1) phản ứng với axit xảy ra dễ dàng:

2) Kết tủa mới Fe(OH) 3 hòa tan trong dung dịch nóng. dung dịch KOH hoặc NaOH có tạo thành phức hydroxo:

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

Trong dung dịch kiềm, Fe(OH) 3 có thể bị oxy hóa thành ferrat (muối của axit sắt H 2 FeO 4 không giải phóng ở trạng thái tự do):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

muối Fe3+

Quan trọng nhất trong thực tế là: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - muối máu màu vàng = Fe 4 3 Màu xanh Phổ (kết tủa màu xanh đậm)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 thiocyanate Fe(III) (dung dịch màu đỏ máu)

Vì Fe2+ dễ bị oxy hóa thành Fe+3:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Do đó, kết tủa Fe(OH)2 mới thu được có màu xanh lục trong không khí sẽ chuyển màu rất nhanh - chuyển sang màu nâu. Sự thay đổi màu sắc được giải thích là do quá trình oxy hóa Fe(OH)2 thành Fe(OH)3 bằng oxy trong khí quyển:

4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe+3(OH)3.

Muối sắt hóa trị hai cũng thể hiện tính chất khử, đặc biệt khi tiếp xúc với các tác nhân oxy hóa trong môi trường axit. Ví dụ, sắt (II) sunfat khử kali permanganat trong môi trường axit sunfuric thành mangan (II) sunfat:

10Fe+2SO4 + 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.

Phản ứng định tính với cation sắt (II).

Thuốc thử xác định cation sắt Fe2+ là kali hexacyano(III) ferrat (muối máu đỏ) K3:

3FeSO4 + 2K3 = Fe32¯ + 3K2SO4.

Khi ion 3- tương tác với cation sắt Fe2+ tạo thành kết tủa màu xanh đậm - Màu xanh Turnbull:

3Fe2+ +23- = Fe32¯

Hợp chất sắt(III)

Sắt(III) oxit Fe2O3– Bột màu nâu, không tan trong nước. Thu được sắt (III) oxit:

A) phân hủy sắt (III) hydroxit:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) quá trình oxy hóa pyrit (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

Fe+2 – 1e ® Fe+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20 + 4e ® 2O-2 11e

Ôxít sắt (III) có tính chất lưỡng tính:

A) tương tác với các chất kiềm rắn NaOH và KOH và với natri và kali cacbonat ở nhiệt độ cao:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

Natri ferit

Sắt(III) hydroxit thu được từ muối sắt (III) bằng cách cho chúng phản ứng với chất kiềm:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Sắt (III) hydroxit là bazơ yếu hơn Fe(OH)2 và có tính chất lưỡng tính (với ưu thế là tính bazơ). Khi tác dụng với axit loãng, Fe(OH)3 dễ dàng tạo thành các muối tương ứng:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Phản ứng với dung dịch kiềm đậm đặc chỉ xảy ra khi đun nóng kéo dài. Trong trường hợp này, thu được các phức hợp hydro ổn định với số phối trí là 4 hoặc 6:

Fe(OH)3 + NaOH = Na,

Fe(OH)3 + OH- = -,

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3,

Fe(OH)3 + 3OH- = 3-.

Các hợp chất có trạng thái oxy hóa của sắt +3 thể hiện tính chất oxy hóa, vì dưới tác dụng của chất khử Fe+3 được chuyển thành Fe+2:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Ví dụ, sắt (III) clorua oxy hóa kali iodua thành iốt tự do:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20

Phản ứng định tính với cation sắt (III)

A) Thuốc thử để phát hiện cation Fe3+ là kali hexacyano(II) ferrat (muối máu màu vàng) K2.

Khi ion 4- tương tác với ion Fe3+ sẽ tạo thành kết tủa màu xanh đậm - Phổ màu xanh:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ +12KCl,

4Fe3+ + 34- = Fe43¯.

B) Dễ dàng phát hiện cation Fe3+ bằng amoni thiocyanate (NH4CNS). Do sự tương tác của các ion CNS-1 với cation sắt (III) Fe3+, thiocyanate sắt (III) có độ phân ly thấp có màu đỏ như máu được hình thành:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3.

Ứng dụng và vai trò sinh học của sắt và các hợp chất của nó.

Các hợp kim sắt quan trọng nhất - gang và thép - là vật liệu kết cấu chính trong hầu hết các ngành sản xuất hiện đại.

Sắt (III) clorua FeCl3 được sử dụng để lọc nước. Trong tổng hợp hữu cơ, FeCl3 được sử dụng làm chất xúc tác. Sắt nitrat Fe(NO3)3 9H2O được dùng để nhuộm vải.

Sắt là một trong những nguyên tố vi lượng quan trọng nhất trong cơ thể con người và động vật (cơ thể người trưởng thành chứa khoảng 4 g Fe ở dạng hợp chất). Nó là một phần của huyết sắc tố, myoglobin, các loại enzyme khác nhau và các phức hợp sắt-protein phức tạp khác được tìm thấy trong gan và lá lách. Sắt kích thích chức năng của các cơ quan tạo máu.

Danh sách tài liệu được sử dụng:

1. “Hóa học. Trợ cấp của gia sư." Rostov-on-Don. "Phượng Hoàng". 1997

2. “Sổ tay dành cho thí sinh vào đại học.” Mátxcơva. "Trường trung học", 1995.

3. E.T. Oganesyan. “Hướng dẫn môn hóa học dành cho thí sinh đại học.” Mátxcơva. 1994

Sắt(III) oxit

Sắt(II) hydroxit

Hợp chất sắt

Tính chất hóa học

1) Trong không khí, sắt dễ bị oxy hóa khi có hơi ẩm (rỉ sét):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O ® 4Fe(OH) 3

Dây sắt nóng cháy trong oxi tạo thành cáu cặn - oxit sắt (II,III):

3Fe + 2O 2 ® Fe 3 O 4

2) Ở nhiệt độ cao (700–900°C), sắt phản ứng với hơi nước:

3Fe + 4H 2 O – t ° ® Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Sắt phản ứng với phi kim khi đun nóng:

Fe + S – t° ® FeS

4) Sắt dễ tan trong axit clohiđric và axit sunfuric loãng:

Fe + 2HCl ® FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (pha loãng) ® FeSO 4 + H 2

Sắt chỉ hòa tan trong axit oxy hóa đậm đặc khi đun nóng

2Fe + 6H 2 SO 4 (kết luận) – t ° ® Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (kết hợp) – t ° ® Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(trong điều kiện lạnh, axit nitric và sulfuric đậm đặc làm thụ động sắt).

5) Sắt đẩy các kim loại ở bên phải của nó trong chuỗi ứng suất ra khỏi dung dịch muối của chúng.

Fe + CuSO 4 ® FeSO 4 + Cu¯

Được hình thành do tác dụng của dung dịch kiềm với muối sắt (II) không có không khí:

FeCl + 2KOH ® 2KCl + Fe(OH) 2 ¯

Fe(OH)2 là bazơ yếu, tan trong axit mạnh:

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 ® FeSO 4 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2H + ® Fe 2+ + 2H 2 O

Khi nung Fe(OH) 2 không có không khí, sắt (II) oxit FeO được hình thành:

Fe(OH) 2 – t ° ® FeO + H 2 O

Khi có oxy trong khí quyển, kết tủa màu trắng Fe(OH) 2, oxy hóa, chuyển sang màu nâu tạo thành sắt (III) hydroxit Fe(OH) 3:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O ® 4Fe(OH) 3

Hợp chất sắt (II) có tính khử, dễ bị chuyển hóa thành hợp chất sắt (III) dưới tác dụng của các tác nhân oxy hóa:

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 ® 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 ® 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

Các hợp chất sắt có xu hướng hình thành phức tạp (số phối trí = 6):

FeCl 2 + 6NH 3 ® Cl 2

Fe(CN) 2 + 4KCN ® K 4 (muối máu màu vàng)

Phản ứng định tính với Fe 2+

Khi kali hexacyanoferrate (III) K 3 (muối máu đỏ) tác dụng với dung dịch muối sắt sắt sẽ tạo thành kết tủa màu xanh lam (Turnboole blue):

3FeSO 4 + 2K 3 ® Fe 3 2 ¯ + 3K 2 SO 4

3Fe 2+ + 3SO 4 2- +6K + + 2 3- ® Fe 3 2 ¯ + 6K + + 3SO 4 2-

3Fe 2+ + 2 3- ® Fe 3 2 ¯

Hợp chất sắt

Được hình thành bằng cách đốt sunfua sắt, ví dụ, bằng cách nung pyrit:

4FeS 2 + 11O 2 ® 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

hoặc khi nung muối sắt:

2FeSO 4 – t° ® Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Fe 2 O 3 là oxit bazơ có tính chất lưỡng tính ở mức độ nhỏ

Fe 2 O 3 + 6HCl – t° ® 2FeCl 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6H + – t° ® 2Fe 3+ + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O – t ° ® 2Na

Fe 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O ® 2 -

Được hình thành do tác dụng của dung dịch kiềm với muối sắt sắt: kết tủa dưới dạng kết tủa màu nâu đỏ

Fe(NO 3) 3 + 3KOH ® Fe(OH) 3 ¯ + 3KNO 3

Fe 3+ + 3OH - ® Fe(OH) 3 ¯

Fe(OH) 3 là bazơ yếu hơn sắt (II) hydroxit.

Điều này được giải thích là do Fe 2+ có điện tích ion nhỏ hơn và bán kính lớn hơn Fe 3+, do đó Fe 2+ giữ lại các ion hydroxit yếu hơn, tức là. Fe(OH) 2 phân ly dễ dàng hơn.

Về vấn đề này, muối sắt (II) bị thủy phân nhẹ và muối sắt (III) bị thủy phân rất mạnh. Để hiểu rõ hơn các tài liệu trong phần này, bạn nên xem đoạn video (chỉ có trên CDROM). Quá trình thủy phân cũng giải thích màu của dung dịch muối Fe(III): mặc dù ion Fe 3+ gần như không màu nhưng dung dịch chứa nó có màu vàng nâu, điều này được giải thích là do sự có mặt của hydroxoion sắt hoặc Fe(OH) 3 phân tử được tạo thành do thủy phân:

Fe 3+ + H 2 O « 2+ + H +

2+ + H 2 O « + + H +

H 2 O « Fe(OH) 3 + H +

Khi đun nóng, màu sẽ đậm hơn và khi thêm axit vào thì nó trở nên nhạt hơn do quá trình thủy phân bị ức chế. Fe(OH) 3 có tính lưỡng tính yếu: tan trong axit loãng và dung dịch kiềm đậm đặc:

Fe(OH) 3 + 3HCl ® FeCl 3 + 3H 2 O

Fe(OH) 3 + 3H + ® Fe 3+ + 3H 2 O

Fe(OH) 3 + NaOH ® Na

Fe(OH) 3 + OH - ® -

Hợp chất sắt (III) là chất oxi hóa yếu, phản ứng với chất khử mạnh:

2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 ® S 0 + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl

Phản ứng định tính với Fe 3+

1) Khi kali hexacyanoferrate (II) K 4 (muối máu màu vàng) tác dụng với dung dịch muối sắt sẽ tạo thành kết tủa màu xanh lam (xanh Phổ):

4FeCl 3 +3K 4 ® Fe 4 3 ¯ + 12KCl

4Fe 3+ + 12C l - + 12K + + 3 4- ® Fe 4 3 ¯ + 12K + + 12C l -

4Fe 3+ + 3 4- ® Fe 4 3 ¯

2) Khi thêm kali hoặc amoni thiocyanate vào dung dịch chứa ion Fe 3+, xuất hiện màu đỏ đậm của sắt(III) thiocyanate:

FeCl 3 + 3NH 4 CNS « 3NH 4 Cl + Fe(CNS) 3

(khi tương tác với thiocyanate, ion Fe 2+, dung dịch gần như không màu).

Hợp chất sắt

TÔI . Sắt(II) hydroxit

Được hình thành do tác dụng của dung dịch kiềm với muối sắt (II) không có không khí:

FeCl 2 + 2 KOH = 2 KCl + Fe (OH) 2 ↓

Fe(OH)2 là bazơ yếu, tan trong axit mạnh:

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2H + = Fe 2+ + 2H 2 O

Tài liệu bổ sung:

Fe(OH)2 – còn có tính lưỡng tính yếu, phản ứng với kiềm đậm đặc:

Fe( Ồ) 2 + 2 NaOH = Na 2 [ Fe( Ồ) 4 ]. muối tetrahydroxoferrat được hình thành ( II) natri

Khi nung Fe(OH) 2 mà không có không khí, sắt (II) oxit FeO được hình thành -kết nối màu đen:

Fe(OH) 2 t˚C → FeO + H 2 O

Khi có oxy trong khí quyển, kết tủa màu trắng Fe(OH) 2, oxy hóa, chuyển sang màu nâu tạo thành sắt (III) hydroxit Fe(OH) 3:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 ↓

Tài liệu bổ sung:

Hợp chất sắt (II) có tính khử, dễ bị chuyển hóa thành hợp chất sắt (III) dưới tác dụng của các tác nhân oxy hóa:

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

Các hợp chất sắt có xu hướng hình thành phức tạp:

FeCl2 + 6NH 3 = Cl 2

Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (muối máu màu vàng)

Phản ứng định tính với Fe 2+

Khi hành động kali hexacyanoferrate (III) K 3 (muối máu đỏ) trên dung dịch muối sắt hóa trị hai được hình thành kết tủa xanh (Turnboole blue):

3 Fe 2+ Cl 2 + 3 K 3 [ Fe 3+ ( CN) 6 ] → 6 KCl + 3 KFe 2+ [ Fe 3+ ( CN) 6 ]↓

(Màu xanh Turnbull - hexacyanoferrate ( III ) sắt ( II )-kali)

Màu xanh lam đặc tính của nó rất giống với màu xanh Phổ và cũng được dùng làm thuốc nhuộm. Được đặt theo tên của một trong những người sáng lập công ty nhuộm Arthur và Turnbull của Scotland.

Hợp chất sắt

TÔI . Sắt(III) oxit

Được hình thành bằng cách đốt sunfua sắt, ví dụ, bằng cách nung pyrit:

4 FeS 2 + 11 O 2 t ˚ C → 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2

hoặc khi nung muối sắt:

2FeSO 4 t˚C → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Fe 2 O 3 - oxit k màu nâu đỏ, thể hiện tính chất lưỡng tính ở mức độ nhỏ

Fe 2 O 3 + 6HCl t˚C → 2FeCl 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6H + t˚C → 2Fe 3+ + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O t ˚ C → 2 Na [ Fe (OH ) 4 ],một loại muối được hình thành - tetrahydroxoferrate ( III) natri

Fe 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O t˚C → 2 -

Khi nung chảy với các oxit bazơ hoặc cacbonat của kim loại kiềm, ferit được tạo thành:

Fe 2 O 3 + Na 2 O t˚C → 2NaFeO 2

Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2

II. Sắt hydroxit ( III )

Được hình thành do tác dụng của dung dịch kiềm với muối sắt sắt: kết tủa dưới dạng kết tủa màu nâu đỏ

Fe(NO 3) 3 + 3KOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3KNO 3

Fe 3+ + 3OH - = Fe(OH) 3 ↓

Ngoài ra:

Fe(OH) 3 là bazơ yếu hơn sắt (II) hydroxit.

Điều này được giải thích là do Fe 2+ có điện tích ion nhỏ hơn và bán kính lớn hơn Fe 3+, do đó Fe 2+ giữ lại các ion hydroxit yếu hơn, tức là. Fe(OH) 2 phân ly dễ dàng hơn.

Về vấn đề này, muối sắt (II) bị thủy phân nhẹ và muối sắt (III) bị thủy phân rất mạnh.

Quá trình thủy phân cũng giải thích màu của dung dịch muối Fe(III): mặc dù ion Fe 3+ gần như không màu nhưng dung dịch chứa nó có màu vàng nâu, điều này được giải thích là do sự có mặt của hydroxoion sắt hoặc Fe(OH) 3 phân tử được tạo thành do thủy phân:

Fe 3+ + H 2 O ↔ 2+ + H +

2+ + H 2 O ↔ + + H +

+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 + H +

Khi đun nóng, màu sẽ đậm hơn và khi thêm axit vào thì nó trở nên nhạt hơn do quá trình thủy phân bị ức chế.

Fe(OH) 3 có tính lưỡng tính yếu: tan trong axit loãng và dung dịch kiềm đậm đặc:

Fe(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Fe(OH) 3 + NaOH = Na

Fe(OH) 3 + OH - = -

Tài liệu bổ sung:

Hợp chất sắt (III) là chất oxi hóa yếu, phản ứng với chất khử mạnh:

2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 = S 0 ↓ + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl

FeCl3 + KI = I 2 ↓ + FeCl 2 + KCl

Phản ứng định tính với Fe 3+

Kinh nghiệm

1) Trong khi hành động kali hexacyanoferrate (II) K 4 (muối máu màu vàng) trên dung dịch muối sắt sắt được hình thành kết tủa xanh (xanh Phổ):

4 Fe 3+ Cl 3 + 4 K 4 [ Fe 2+ ( CN) 6 ] → 12 KCl + 4 KFe 3+ [ Fe 2+ ( CN) 6 ]↓

(Màu xanh Phổ - hexacyanoferrate ( II ) sắt ( III )-kali)

Phổ màu xanh được thợ nhuộm Diesbach tình cờ có được vào đầu thế kỷ 18 ở Berlin. Disbach đã mua một loại kali (kali cacbonat) khác thường từ một thương gia: dung dịch kali này khi thêm muối sắt sẽ chuyển sang màu xanh lam. Khi kiểm tra kali, hóa ra nó được nung bằng máu bò. Loại sơn này hóa ra lại phù hợp với vải: sáng, bền và rẻ tiền. Chẳng bao lâu sau, công thức làm sơn đã được biết đến: kali được trộn với máu động vật khô và mạt sắt. Bằng cách lọc hợp kim như vậy, người ta thu được muối máu màu vàng. Ngày nay, màu xanh Phổ được sử dụng để sản xuất mực in và polyme màu.

Người ta đã xác định rằng xanh Phổ và xanh Turnboole là cùng một chất, vì các phức tạo thành trong các phản ứng ở trạng thái cân bằng với nhau:

KFeIII[ Fe II( CN) 6 ] ↔ KFe II[ Fe III( CN) 6 ]

2) Khi thêm kali hoặc amoni thiocyanate vào dung dịch chứa ion Fe 3+ sẽ xuất hiện màu đỏ như máu đậm giải pháp sắt(III) thiocyanate:

2FeCl3 + 6KCNS = 6KCl + Fe III[ Fe III( CNS) 6 ]

(khi tương tác với thiocyanate, ion Fe 2+, dung dịch gần như không màu).

Thiết bị tập thể dục

Giảng viên số 1 - Nhận biết các hợp chất chứa ion Fe(2+)

Giảng viên số 2 - Nhận biết các hợp chất chứa ion Fe(3+)

Nhiệm vụ tổng hợp

№1. Thực hiện các phép biến đổi:
FeCl 2 -> Fe(OH) 2 -> FeO -> FeSO 4
Fe -> Fe(NO 3) 3 -> Fe(OH) 3 -> Fe 2 O 3 -> NaFeO 2

Số 2. Viết các phương trình phản ứng có thể thu được:
a) muối sắt (II) và muối sắt (III);
b) sắt (II) hydroxit và sắt (III) hydroxit;
c) oxit sắt.