Железо и его соединения
Железо связывает металлургию, окислительно-восстановительную химию и качественный анализ. Его распространённые степени окисления +2 и +3 дают соединения с разными цветами и реакциями.
Цели. Описать железо как переходный металл; различать Fe2+ и Fe3+; записывать осаждение и редокс-переходы; объяснить доменное получение и производство стали.
1. Металл и реакции
Железо — прочный, плотный и проводящий переходный металл. Оно часто образует Fe2+ и Fe3+. Чистое железо сравнительно мягкое, а углерод и другие добавки образуют стали с регулируемой твёрдостью, прочностью и коррозионной стойкостью.
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. Железо активнее меди: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. Условия определяют степень окисления и продукт, поэтому нельзя считать, что любой окислитель даёт один и тот же оксид.
| Материал | Состав | Следствие |
|---|---|---|
| Железо | Почти Fe | Пластичное, менее твёрдое |
| Низкоуглеродистая сталь | Fe и мало C | Прочная и формуемая |
| Высокоуглеродистая сталь | Больше C | Твёрже, часто менее пластичная |
| Коррозионностойкая сталь | Добавки, поддерживающие пассивацию | Повышенная стойкость в подходящей среде |
2. Оксиды, гидроксиды и соли
| Вещество | Степень Fe | Вид |
|---|---|---|
| FeO | +2 | Чёрное твёрдое |
| Fe2O3 | +3 | Красно-бурое |
| Fe3O4 | +2/+3 | Чёрное магнитное |
| Fe(OH)2 | +2 | Зеленоватый осадок, окисляющийся на воздухе |
| Fe(OH)3 | +3 | Красно-бурый осадок |