Оксиды, гидроксиды и соли железа(II) и железа(III)

Цели урока: рассмотреть электронное строение атома железа; изучить его химические и физические свойства.

Ход работы

1. Организационный момент урока.

2. Изучение нового материала.

Соединения двухвалентного железа

I. Гидроксид железа (II)

Образуется при действии растворов щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:

FeCl2 + 2KOH = 2KCl + Fе(OH)2↓

Fe(OH)2 - слабое основание, растворимо в сильных кислотах:

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O

Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O

Дополнительный материал:

Fe(OH)2 – проявляет и слабые амфотерные свойства, реагирует с концентрированными щелочами:

Fe(OH)2 + 2NaOH = Na2[Fe(OH)4]. образуется соль тетрагидроксоферрат (II) натрия

При прокаливании Fe(OH)2 без доступа воздуха образуется оксид железа (II) FeO:

Fe(OH)2 t˚C→ FeO + H2O

В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH)2, окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓

Дополнительный материал:

Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей:

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O

Соединения железа склонны к комплексообразованию:

FeCl2 + 6NH3 = [Fe(NH3)6]Cl2

Fe(CN)2 + 4KCN = K4[Fe(CN)6] (жёлтая кровяная соль)

Качественная реакция на Fe2+

При действии гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли) на растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] → 2KCl + KFe[Fe(CN)6]↓

Соединения трёхвалентного железа

II. Оксид железа (III)

Образуется при сжигании сульфидов железа, например, при обжиге пирита:

4FeS2 + 11O2 t˚C→ 2Fe2O3 + 8SO2

или при прокаливании солей железа:

2FeSO4 t˚C→ Fe2O3 + SO2 + SO3

Fe2O3 - оксид, в незначительной степени проявляющий амфотерные свойства

Fe2O3 + 6HCl t˚C→ 2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3 + 6H+ t˚C→ 2Fe3+ + 3H2O

Fe2O3 + 2NaOH + 3H2O t˚C→ 2Na[Fe(OH)4], образуется соль – тетрагидроксоферрат (III) натрия

Fe2O3 + 2OH- + 3H2O t˚C→ 2[Fe(OH)4]-

При сплавлении с основными оксидами или карбонатами щелочных металлов образуются ферриты:

Fe2O3 + Na2O t˚C→ 2NaFeO2

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2

III. Гидроксид железа (III)

Образуется при действии растворов щелочей на соли трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка

Fe(NO3)3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KNO3

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓

Дополнительно:

Fe(OH)3 – более слабое основание, чем гидроксид железа (II).

Это объясняется тем, что у Fe2+ меньше заряд иона и больше его радиус, чем у Fe3+, а поэтому, Fe2+ слабее удерживает гидроксид-ионы, т. е. Fe(OH)2 более легко диссоциирует.

В связи с этим соли железа (II) гидролизуются незначительно, а соли железа (III) - очень сильно.

Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III): несмотря на то, что ион Fe3+ почти бесцветен, содержащие его растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием гидроксоионов железа или молекул Fe(OH)3, которые образуются благодаря гидролизу:

Fe3+ + H2O ↔ [Fe(OH)]2+ + H+

[Fe(OH)]2+ + H2O ↔ [Fe(OH)2]+ + H+

[Fe(OH)2]+ + H2O ↔ Fe(OH)3 + H+

При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.

Fe(OH)3 обладает слабо выраженной амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных растворах щелочей:

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

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3 + NaOH = Na[Fe(OH)4]

Fe(OH)3 + OH- = [Fe(OH)4]-

Дополнительный материал:

Соединения железа (III) - слабые окислители, реагируют с сильными восстановителями:

2Fe+3Cl3 + H2S-2 = S0 + 2Fe+2Cl2 + 2HCl

Качественные реакции на Fe3+

1) При действии гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] (жёлтой кровяной соли) на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):

FeCl3 + K4[Fe(CN)6] → 3KCl + KFe[Fe(CN)6]↓

2) При добавлении к раствору, содержащему ионы Fe3+ роданистого калия или аммония появляется интенсивная кроваво-красная окраска роданида железа(III):

FeCl3 + 3NH4CNS = 3NH4Cl + Fe(CNS)3

(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe2+ раствор остаётся практически бесцветным).

3. Закрепление изученного материала

№ 1. Осуществите превращения:

FeCl2 → Fe(OH)2 → FeO → FeSO4

Fe → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → NaFeO2

№ 2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно получить:

а) соли железа (II) и соли железа (III);

б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);

в) оксиды железа

4. Домашнее задание

П. 44, упр. 6-11, задача 3 на стр. 136.